Устройство химической обработки в производстве древесных плит

 

Использование: в производстве древесных плит, при осмолении стружки. Сущность изобретения: на каждом трубопроводе подачи компонента установлен однороторный шестеренчатый насос объемного дозирования, привод которого автоматически управляется. Насос объемного дозирования снабжен серповидным упором, установленным между входным и выходным патрубками, а лопасти выполнены из эластичного материала в виде шестерни с гибкими зубьями. Система автоматического управления выполнена в виде блока регулирования подачи, датчика расхода сырья и систем дозирования химикатов, каждая из которых включает блок задания рецепта, блок автоматического регулирования и датчик расхода химиката. При вращении ротора насоса перекачиваемая жидкость непрерывным потоком засасывается в межзубцовые впадины при сбегании зубьев с упора, а при сбегании зубьев на упор происходит вытеснение этой жидкости. При этом блок регулирования подачи обеспечивает автоматическое регулирование подачи компонентов в зависимости от величины сигнала датчика расхода стружки, постоянное напряжение на выходе которого преобразовывается в частоту, являющуюся опорной входной частотой для блока задания рецепта каждой системы дозирования химикатов. Блок задания рецепта осуществляет задание в процентах одного из компонентов связующего. Принцип регулирования частоты вращения привода основан на свойстве асинхронного двигателя менять свою механическую характеристику при изменении амплитуды питающего напряжения в условиях действия отрицательной обратной связи по частоте вращения ротора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству древесных плит, и может быть использовано при проклейке древесноволокнистой массы и при осмолении стружки.

Известно устройство химической обработки в производстве древесных плит, включающее узел смешивания древесных частиц с химикатами, емкости с химикатами и трубопроводы подачи химикатов к узлу смешивания с дозированием каждого химиката (Баженов В.А. и др. Технология и оборудование производства древесных плит и пластиков. М. Лесная промышленность, 1980, с. 158-161, 233-237).

Известно также устройство химической обработки в производстве древесных плит, включающее узел смешивания сырья с химикатами, емкости с химикатами, трубопроводы подачи химикатов к узлу смешивания с установленным на каждом трубопроводе насосом объемного дозирования, включающим насосную камеру с корпусом, входным и выходным патрубками, ротор с лопастями и привод, и систему автоматического управления [1] Недостатками известных устройств является малая точность дозирования химикатов и низкая надежность работы дозирующих насосов из-за агрессивности и вязкости применяемых химикатов, что ведет к низкому и нестабильному качеству химической обработки (проклейки) стружки или древесноволокнистой массы или же к перерасходу химикатов, которые необходимы для повышения качества проклейки.

Целью изобретения является повышение качества проклейки при снижении себестоимости за счет непрерывного приготовления связующего, повышения точности дозирования и повышения надежности работы при дозировании химически активных и вязких компонентов.

Для достижения цели в устройстве химической обработки в производстве древесных плит, включающем узел смешивания сырья с химикатами, емкости с химикатами, трубопроводы подачи химикатов к узлу смешивания с установленным на каждом трубопроводе насосом объемного дозирования, включающим насосную камеру с корпусом, входным и выходным патрубками, ротор с лопастями и привод, и систему автоматического управления, насос объемного дозирования снабжен серповидным упором, установленным в насосной камере и закрепленным к внутренней поверхности корпуса между входным и выходным патрубками, а лопасти выполнены из эластичного материала в виде шестерни с гибкими зубьями, при этом внутренняя поверхность корпуса цилиндрическая и соосна шестерне, а зубья шестерни-косые, причем профиль зуба выполнен с округлой головкой и утоньшением в средней его части, а система автоматического управления выполнена в виде блока регулирования подачи, датчика расхода сырья и систем дозирования химикатов, каждая из которых включает блок задания рецепта, выход которого подключен к первому входу блока автоматического регулирования, к второму входу которого подключен датчик расхода химиката, и блок индикации, связанный с датчиком расхода и с блоком автоматического регулирования, причем выход датчика расхода сырья подключен к входу блока регулирования подачи, к каждому выходу которого подключен вход соответствующей системы дозирования, а выход блока автоматического регулирования каждой системы дозирования подключен к входу привода соответствующего насоса. При этом блок автоматического регулирования выполнен в виде устройства частотной синхронизации, устройства фазовой синхронизации, к первым входам которых подключен выход блока задания рецепта, к вторым выход привода насоса, а выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам регулятора частоты, выход последнего подключен к входу тиристорного преобразователя напряжения, включающего устройство импульсно-фазового управления и встречно-параллельные тиристоры.

Насос объемного дозирования снабжен серповидным упором, установленным в насосной камере и закрепленным к внутренней поверхности корпуса между входным и выходным патрубками, а лопасти выполнены из эластичного материала в виде шестерни с гибкими зубьями, при этом внутренняя поверхность корпуса цилиндрическая и соосна шестерни, а зубья шестерни косые, причем профиль зуба выполнен с округлой головкой и утоньшением в средней его части, а система автоматического управления выполнена в виде блока регулирования подачи, датчика расхода сырья и систем дозирования химикатов, каждая из которых включает блок задания рецепта, выход которого подключен к первому входу блока автоматического регулирования, к второму входу которого подключен датчик расхода химиката, и блок индикации, связанный с датчиком расхода и с блоком автоматического регулирования, причем выход датчика расхода сырья подключен к входу блока регулирования подачи, к каждому выходу которого подключен вход соответствующей системы дозирования, а выход блока автоматического регулирования каждой системы дозирования подключен к входу привода соответствующего насоса, а что блок автоматического регулирования выполнен в виде устройства частотной синхронизации, устройства фазовой синхронизации, к первым входам которых подключен выход блока задания рецепта, к вторым выход привода насоса, а выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам регулятора частоты, выход последнего подключен к входу тиристорного преобразователя напряжения, включающего устройство импульсно-фазового управления и встречно-параллельные тиристоры.

В патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также решений, содержащих указанные выше отличительные признаки.

На фиг. 1 изображена структурная схема установки; на фиг.2 насос объемного дозирования; на фиг.3 функциональная схема системы автоматического управления; на фиг.4 функциональная схема блока автоматического регулирования.

Устройство химической обработки в производстве древесных плит включает узел 1 смешивания сырья с химикатами, емкости 2 с химикатами, трубопроводы 3 подачи химикатов к узлу 1 смешивания с установленным на каждом трубопроводе 3 насосом 4 объемного дозирования, включающим насосную камеру 5 с корпусом 6, входным 7 и выходным 8 патрубками, ротор 9 с лопастями 10 и привод 11, и систему 12 автоматического управления.

Насос 4 объемного дозирования снабжен серповидным упором 13, установленным в насосной камере 5 и закрепленным к внутренней поверхности корпуса 6 между входным 7 и выходным 8 патрубками, а лопасти 10 выполнены из эластичного материала в виде шестерни 14 с гибкими зубьями 15, при этом внутренняя поверхность корпуса 6 цилиндрическая и соосна шестерне 14, а зубья 15 шестерни 14 косые, причем профиль зуба 15 выполнен с округлой головкой 16 и с утоньшением 17 в средней его части, а система 12 автоматического управления выполнена в виде блока 18 регулирования подачи, датчика 19 расхода сырья и систем 20 дозирования химикатов, каждая из которых включает блок 21 задания рецепта, выход которого подключен к первому входу блока 22 автоматического регулирования, к второму входу которого подключен датчик 24 расхода химиката, и блок 25 индикации, связанный с датчиком 24 расхода и с блоком 22 автоматического регулирования, причем выход датчика 19 расхода сырья подключен к входу блока 18 регулирования подачи, к каждому выходу которого подключен вход соответствующей системы 20 дозирования, а выход блока 22 автоматического регулирования каждой системы 20 дозирования подключен к входу привода 11 соответствующего насоса 4.

При этом блок 22 автоматического регулирования выполнен в виде устройства 26 фазовой синхронизации, устройства 27 частотной фазовой синхронизации, к первым входам которых подключен выход блока 21 задания рецепта, к вторым электрический выход привода 11 насоса 4, а выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам регулятора 28 частоты, выход последнего подключен к входу тиристорного преобразователя 29 напряжения, включающего устройство 30 импульсно-фазового управления и встречно-параллельные тиристоры 31.

Привод 11 представляет собой асинхронный электродвигатель, а в качестве датчика 24 расхода химикатов при этом может быть использован пристроенный со стороны вентилятора тахогенератор синхронного типа, выполненный, например, на базе микромашины типа РД-09, или же расходомер для химически активных и вязких сред. Блок регулирования подачи представляет собой прецизионный преобразователь постоянного напряжения (0-10 В) в частоту (десятки кГц), являющуюся опорной входной частотой для блока 21 задания рецепта, являющегося авторегулирующей системой. Количество систем 20 дозирования химикатов определяется количеством компонентов, т.е. числом линий подач химикатов. Система 12 унифицирована и выполнена в блочно-модульном исполнении.

Работа устройства происходит следующим образом.

П р и м е р. При производстве древесностружечных плит производят смешивание стружки со связующим (осмоление) в узле 1 смешивания, куда по трубопроводам 3 посредством насосов 4 объемного дозирования непрерывно подаются химикаты (компоненты связующего) из емкостей 2. При этом работа каждого насоса 4 происходит следующим образом. При включении асинхронного привода 11 шестерня 14 с ротором 9 приводится во вращательное движение (в рассматриваемом примере по часовой стрелке). При этом перекачиваемая жидкость, находящаяся во входном патрубке 7, засасывается в межзубцовые впадины при сбегании зубьев 15 с упора 13, т.е. при распрямлении каждого гибкого зуба 15 после его деформирования в зоне 17 утоньшения под действием упора 13.

При сбегании зубьев 15 на упор 13 происходит вытеснение этой жидкости в выходной патрубок 8 из межзубцовой впадины за счет уменьшения площади поперечного сечения последней при увеличении деформации зуба 15. За счет того, что зубья 15 выполнены косыми, т.е. продольная ось зуба 15 огибает ротор 9, жидкость перекачивается непрерывным потоком. Выполнение зуба15 с округлой головкой 16 позволяет, во-первых, насосу 4 обладать реверсивностью, а, во-вторых, весь период оборота шестерни 14 сохранять контакт поверхности зуба 15 точечным и с внутренней поверхностью корпуса 6, и с поверхностью упора 13, что снижает до минимума трение. Трение снижается также за счет того, что корпус и упор выполняют из соответствующего материала, например фторопласта. Двухблочное последовательное исполнение насоса позволяет в два раза расширить диапазон рабочих давлений на выходе, а двухблочное параллельное исполнение при соответствующем давлении удвоить подачу, что позволяет использовать однотипный насос для подачи всех компонентов связующего, требуемые расходы которых могут отличаться на порядок, а также в результате расширяются возможности регулирования.

Количество (расход) подаваемых компонентов определяется и регулируется системой 12 автоматического управления. При этом блок 18 регулирования подачи обеспечивает автоматическое регулирование подачи компонентов в зависимости от величины сигнала датчика 19 расхода стружки, постоянное напряжение на выходе которого блок 18 преобразовывает в частоту, являющуюся опорной входной частотой для блока 21 задания рецепта каждой системы 20 дозирования химикатов. Блок 21 задания рецепта осуществляет задание в процентах одного из компонентов связующего в соответствии с рецептурным составом. Это авторегулирующая система, формирующая входную частоту (десятки Гц) для блока 22 автоматического регулирования, который поддерживает заданные расходы составляющих в соответствии с рецептом с точностью до долей процента от максимальной производительности насоса 4.

Блок 25 индикации расхода отображает информацию от датчика 24 об измеренных косвенно, по частоте вращения асинхронного электропривода 11, значениях расхода соответствующего компонента в единицу времени и в абсолютных единицах, а также информацию о выдаче управляющих сигналов блоком 22. Принцип регулирования частоты вращения привода 11 основан на свойстве асинхронного двигателя менять свою механическую характеристику при изменении амплитуды питающего напряжения в условиях действия отрицательной обратной связи по частоте вращения ротора. Применимость данного способа обусловлена формой механической характеристики насоса "вентиляторного типа". В качестве силового устройства, воздействующего на напряжение асинхронного двигателя, используется входящий в блок 22 автоматического регулирования тиристорный преобразователь 29 напряжения с встречно-параллельно включенными тиристорами 31.

Устройство 30 импульсно-фазового управления осуществляет фазовое регулирование переменного напряжения посредством изменения угла отпирания тиристоров. Входящий в блок 22 регулятор 28 частоты обеспечивает требуемое качество регулирования частоты вращения привода 11. Устройство 27 частотной синхронизации осуществляет грубую синхронизацию привода 11 на заданную частоту, а устройство 26 фазовой синхронизации осуществляет точную синхронизацию. В результате непрерывного дозирования повышается точность рецептурного состава смеси, упрощается процедура приготовления связующего, уменьшается масса устройства.

Изобретение может быть использовано для перекачивания химически активных жидкостей в системах дозирования химических добавок, таких как эмульсии парафина, альбумина, смол, слабых кислот, например, на предприятиях по производству древесно-стружечных и древесноволокнистых плит. Простота и надежность исполнения обеспечат широкое его применение.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ДРЕВЕСНЫХ ПЛИТ, включающее узел смешивания сырья с химикатами, емкости с химикатами, трубопроводы подачи химикатов к узлу смешивания с установленным на каждом трубопроводе насосом объемного дозирования, включающим насосную камеру с корпусом, входным и выходным патрубками, ротор с лопастями и привод и систему автоматического управления, отличающееся тем, что насос объемного дозирования снабжен серповидной вставкой, установленной в насосной камере и прикрепленной к внутренней поверхности корпуса между входным и выходным патрубками, а лопасти выполнены из эластичного материала в виде шестерни с гибкими зубьями, при этом внутренняя поверхность корпуса цилиндрическая и соосна с шестернью, а зубья шестерни косые, причем профиль зуба выполнен с округлой головкой и утоньшением в средней его части, причем система автоматического управления выполнена в виде блока регулирования подачи, датчика расхода сырья и систем дозирования химикатов, каждая из которых включает блок задания рецепта, выход которого подключен к первому входу блока автоматического регулирования, к второму входу которого подключен датчик расхода химиката, и блок индикации, связанный с датчиком расхода и с блоком автоматического регулирования, причем выход датчика расхода сырья подключен к входу блока регулирования подачи, к каждому выходу которого подключен вход соответствующей системы дозирования, а выход блока автоматического регулирования каждой системы дозирования подключен к входу привода соответствующего насоса.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок автоматического регулирования выполнен в виде устройства частотной синхронизации, устройства фазовой синхронизации, к первым входам которых подключен выход блока задания рецепта, к вторым выход привода насоса, а выходы указанных устройств подключены соответственно к первому и второму входам регулятора частоты, выход последнего подключен к входу тиристорного преобразователя напряжения, включающего блок импульсно-фазового управления и связанный с управляющим электродом тиристором, включенными параллельно и навстречу друг другу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4