Устройство регулирования формуемости смеси
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советски к
Социалистическими
Республик
В 22 С 19/04
1ооуАорстееииый комитет
СССР (23) Приоритет оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 742..57(088.8) Опубликовано 07.03.82. Бюллетень М 9
Дата опубликования описания 07.03.82
»
Я.Л.Ваньчик, В.!!.Горбенко, Ф.И.Зиновьев и С;И.Сухомлинов 1
11 г
Киевский институт автоматики имени ХХу съезда КПСС
» Ю . »»» (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ФОРМУЕМОСТИ
СМЕСИ
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в смесеприготовительных отделениях литейных цехов.
Известно устройство,!J регулирования формуемости смеси, работа которого основана на контроле формуемости - свойстве смеси просеиваться через щели определенного размера, Устройство состоит из датчика формуемости, содержащего лоток с двумя щелями разной ширины, под каждой из которых установлен фотодатчик, дозатора воды, содержащего два параллельных канала с клапанами грубого и точного дозирования, и блока управления, входы которого связаны с фотодатчиками датчика формуемости, а выходы — соответственно с клапанами грубого и точного дозирования. Поступающая из смесите-.ля смесь, просеиваясь через щели лотка датчика формуемости, перекрывает фотоэлементы фотодатчиков, которые через блоки управления включают клапаны дозатора воды. По мере увлажнения смесь становится менее сыпучей н перестает просыпаться через меньшую щель. При этом по сигналу от фотодатчика, установленного против этой щели, блок управления отключает клапан грубого дозирования, и смесь доводится до требуемой формуемости по каналу точного дозирования.
Однако это устройство часто работает на следующйх режимах: первыйоба клапана продолжительное время включены, смесь выходит недоувлажненной, формуемость ее "высокая" второй — оба клапана продолжительное время не включаются, смесь выхо" дит переувлажненной, формуемость ее "низкая". В первом случае расход воды недостаточный, во втором — избыточный. В обоих случаях смесь на выходе смесителя бракованная, а причиной этому могут являться зна9103l8 чительные колебания влажности отработанной смеси, а также давления воды, подаваемой в смеситель.
Наиболее близко к предлагаемому устройство f2) регулирования формуемости смеси,. содержащее пробоотборник, установленный на смесителе, датчик формуемости, выход которого соединен со входом блока управления, дозатор воды с двумя запорными вентилями, установленными в каналах грубого и точного дозирования, последовательно с которыми установлен регулирующий вентиль с реверсивным приводом, вход которого соединен с выходом шагового регулятора, формирователь сигналов "низкой" и "высокой" формуемости.
B нормальном р ежиме ус тр ойс тв о работает аналогично известному.
При этом включение и отключение каналов дозирования дозатора осуществляются блоком управления по сигналам фотоэлементов датчика формуемости.
Устройство считается оптимально настроенным, если на выходе формирователя длительное время держится сигнал "Формуемость "нормальная".
Этому состоянию соответствует включение одного или отключение другоI го канала дозирования.
Однако такое состояние не может быть устойчивым вследствие частых колебаний влажности отработанной смеси или давления воды. Если понижается влажность подаваемой в смеситель отработанной смеси или падает давление подаваемой к дозатору воды, расход воды обоих каналов дозатора оказывается недостаточным, и смесь выходит из смесителя недоувлажненной, формуемость ее "высокая", хотя включены оба канала дозирования.
В этом случае посредством формирователя и шагового регулятора автоматически включается привод регулирукнцего вентиля, который шагами увеличивает расход подаваемой в смеситель воды до тех пор, пока не отключится канал "точного дозирования.
Если смесь выходит из смесителя переувлажненной, сигналы на выходе датчика ртсутствуют, оба канала дозирования отключены, вода в смеситель не поступает, и посредством формирователя и шагового регулятора
Цель изобретения — увеличение выхода качественной смеси путем повышения качества регулирования.
Эта цель достигается тем, что устройство регулирования формуемости смеси, содержащее пробоотборник, датчик формуемости, двухканальный дозатор воды с двумя запорными венти45 лями и регулирующим вентилями, блок управления, двухканальный формирователь сигналов "низкой" и "высокой" формуемости, регулятор, причем входы каждого из каналов формирователя соецинены с выходами датчика формуемости, а выходы через регулятор соединены с приводом вентиля, дополнительно снабжено датчиком наличия смеси на входе смесителя, причем выход дат55 чика наличия смеси соединен с управляющим входом одного запорного вентиля, установленного в дозаторе последовательно с каналами грубого
I0
35 автоматически. включается привод регулирующего вентиля, который шагами закрывает ве; гиль.
Основным недостатком такого устройства является уменьшение выхода качественной формовочной смеси за счет низкого качества регулирования по той причине, что смеситель является инерционным звеном с запаздыванием, а регулятор — релейным элементом,.что прй любых параметрах настрой-. ки в установившемся режиме приводит к автоколебательному режиму. Например, в случае, когда на выходе датчика формуемости сигналы отсутствуют, оба канала отключены, в смеситель вода не подается, т.е. управляющее воздействие отсутствует,,регулирующий вентиль шагами может закрыться практически полностью. Через время, равное времени запаздывания, когда переувлажненная смесь в смесителе вытеснится вновь поступающей смесью, оба клапана включаются на длительное время, так как расход воды недостаточный, и регулирующий вентиль будет шагами раскручиваться (увеличивать расход) в противойоложную сторону.
За счет запаздывания происходит переувлажнение, и оба канала опять отключаются на длительное время, а регулирующий вентиль шагами закрывается и т.д. Таким образом на выходе смесителя периодически появляется бракованная смесь (то сухая, то переувлажненная) .
91031
25 и точног о дозирования, а второй эапорный и регулирующий вентили установлены соответственно в каналах точного и грубого дозирования доэатора.
Установка датчика наличия смеси на входе смесителя и соединение его с запорным вентилем, установленным в дозаторе последовательно с каналом дозирования, позволяет одновременно с подачей сыпучих компонентов 10 включить подачу воды, исключив при этом влияние запаздывания (т. е. гарантированно увлажняется часть смеси, которая поступает в смеситель за время запаздывания). Исключив запорный вентиль в канале грубого дозирования и связь между блоком управления и запорным вентилем, заменив ее на связь с датчиком наличия смеси на входе смесителя, кроме это 20 го, установив в канале грубого дозирования регулирующий вентиль, обеспечивают непрерывную подачу воды при непрерывной подаче сыпучих компонентов, обеспечивая при этом автоматическое непрерывное регулирование расхода воды в зависимости от влажности подаваемых в смеситель сыпучих компонентов.
Регулирующий вентиль уменьшает 30 шагами расход воды,:если формовочная смесь на выходе смесителя нахо дится в зоне "низкой" формуемости, увеличивает при "высокой" формуемости и не меняет расход, если формовочная З5 смесь на выходе смесителя находится в зоне "нормальной" формуемости. Параметры настройки периода и шага регулируннцего вентиля подбирают при настройке устройства на объекте (сме-40 сителе) в зависимости от величины зоны "нормальной" формуемости и времени запаздывания. Так, изменение расхода воды, вызванное одним шагом,регулирующего вентиля, должно 4> изменить формуемость на выходе смесителя.на величину, меньшую величине эоны "нормальной" формуемости, а период шагов регулирующего вентиля должЕн быть не больше времени 0 запаздывания. При такои застройке регулятора в установившемся режи ме исключаются автоколебания, и регулируемый параметр не выходит за пределы "нормальной" формуемости.
На фиг. I показана блок-схема устройства, на фиг. 2 и 3 — кривые, соответствующие изменению формуемо8 6 сти на выходе смесителя ф (t), управляющие Q(e) и возмущающие A(t) воздействия соответственно с пред" лагаемым устройством и без него.
Устройство состоит из пробоотборника 1, датчика 2 формуемости, содержащего вцбролоток с двумя щелями 3 разной ширины (первая уже, а вторая шире), под каждой из которых установлены фотодатчики 4, двухка- . нального дозатора 5 воды, подающего воду в смеситель 6, с регулирующим вентилем 7 в канале грубого дозирования и запорным вентилем 8 в канале точного дозирования и запорным вентилем 9, установленным последователь" но с каналами дозатора 5, датчика 10 наличия смеси, загружаемой в смеситель 6, установленного на транспортере 11 отработанной смеси, причем выход датчика 10 соединен с приводом запорного вентиля 9, блок 12 управления, вход которого соединен с фотодатчиками 4, а выход — с отсечным вентилем 8 дозатора 5, формирователь
13 "высокой", "низкой" и "нормальной" формуемости, входы которого соединены с фотодатчиками 4, регулятор 14, вход которого соединен с выходом формирователя 13, а выход — с приводом регулирующего вентиля 7.
Устройство работает следующим образом. Сухая смесь из смесителя 6 подается пробоотборником на вибролоток датчика 2 и, просыпаясь через щели
3, перекрывает световые потоки фотодатчиков 4.
После включения транспортера 11 загрузки при появлении на его выходе смеси датчик 10 наличия смеси включает запорный вентиль 9;и одновременно с сыпучими компонентами по каналу грубого дозирования через регулирующий вентиль 7 в смеситель 6 подается вода. По мере заполнения смесителя 6 за время, равное времени запаздывания, на выходе пробоотборника 1 появляется смесь. Если смесь сухая, она пройдя вибролоток датчика 2, просыпается через щели 3, перекрывает светопоток фотодатчиков
4> и последние выдают в блок 12 управления сигнал, который включает эапорный вентиль 8 точного дозирования, и таким образом в смеситель подается вода одновременно по двум каналам.
910318
До тех пор, пока перекрыты оба светопотока фотодатчиков 4, .т.е. пока на выходе формирователя 13 присутствует сигнал формуемость "высокая" регулятор 14 выдает импульсные сигналы на вход привода регули" рующего вентиля 7, и последний шагами увеличивает расход воды по каналу грубого дозирования. Параметры шагов (коэффициент усиления) под- 10 бирают в процессе настройки и устанавливают в задатчике. Увеличение расхода по каналу грубого дозирования происходит до тех пор, пока на выходе формирователя 13 не установится сигнал формуемость "нормальная", т.е. смесь будет перекрывать только последний по ходу движения материала по лотку датчика 2 светопоток. Таким образом, автоматичес- ур ки выбирается расход воды, который непрерывно стабилизирует на выхо-. де датчика 2 "нормальный" уровень формуемости.
Если на входе смесителя резко увеличилась влажность сыпучих компонентов (поступила в смеситель отработанная смесь незалнтых спок), смесь перестает просыпаться через щели 3, открываются оба фотодатчика ЗО
4, на выходе блока 12 управления формирутся сигнал, который отключает вентиль 8 в канале точного дозирования, и вода подается в смеситель только по каналу грубого до- 35 зирования. Одновременно на выходе формирователя 13 формируется сигнал формуемость "низкая". До тех пор, пока на выходе формирователя 13 не появится сигнал формуемость "нор- О л1альная", регулятор 14 выдает импульсные сигналы на вход привода регулирующего вентиля 7, и последний шагами уменьшает расход по каналу грубого дозирования, 45
Таким образом, и в этом случае регулятор автоматически устанавливает такой расход воды, чтобы на выходе датчика 2 стабилизировать. "нормальный уровень формуемости.
На фиг. 2 показаны кривые переходного процесса, управляющие и возмущающие воздействия (кривые 15, 16), полученные в результате моделирования на аналоговой вычислительной машине предлагаемого устройства со смесителем, представленным периодическим звеном с запаздыванием.
В результате возмущакицего воздействия (кривая 16) формуемость на выходе смесителя уменьшается (кривая
17), и в точке "а" переходит из зоны "нормальной" в зону "высокой" формуемости. В этот момент регулирующий вентиль (кривая 16) начинает шагами ступенчато увеличивать расход до тех пор, пока формуемость на выходе смесителя не перейдет в зону
"нормальной" (точка "б"), Вследствие запаздывания может произойти перерегулирование (точка "в"), и формуемость перейдет в зону "низкой". В точке "в" отключится канал точного дозирования и кроме того, регулятор уменьшит расход на один шаг. В точке 4 формуемость перейдет в зону "нормальной", и при этом включится канал точного дозирования.
После этого формуемость на выходе смесителя установится в зоне "нормальной". В точке 2 формуемость выходит из зоны "нормальной" за счет нового возмущения. В этом случае регулятор аналогично шагами отрабатывает рассогласование в сторону, противоположную возмущению.
На фиг. 3 для сравнения приведены кривые, полученные в результате аналогичного моделирования устройства регулирования формуемости прототипа.- Как видно иэ кривой 17 фиг. 2 в установившемся режиме, после окончания переходного процесса, регулируемый параметр всегда находится в зоне ".нормальной" формуемости, в та время как установившийся режим в прототипе на фиг. 3 является автоколебательным вокруг зоны "нормальной" формуемости,. что в большинстве случаев недопустимо, так как выход регулируемого параметра эа зону
"нормальной" формуемости равноценен браку формовочной смеси.
Таким образом,. положительный эффект, создаваемый заявляемым устройством, заключается в увеличении выхода качественной смеси по формуемости за счет исключения автоколебательного установившегося режима, так как после окончания переходного процесса регулируемый параметр не выходит за пределы зоны "нормальной" формуемости.
Формула изобретения
Устройство регулирования формуемости смеси в смесителе, содержащее
910318
10 пробоотборник, датчик формуемости, двухканальный дозатор воды с двумя запорными и одним регулирующим вентилями, блок управления, вход которого соединен с выходом датчика формуемости, а выход — с входом одного запорного вентиля, установленного в канале точного дозирования, формирователь, регулятор, причем входы формирователя соединены с выходами датчика формуемости, а выходы через регулятор — с приводом регулирующего вентиля, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения качества формовочной смеси за счет повышения качества регулирования, .оно дополнительно содержит датчик наличия смеси на входе смесителя, причем выход датчика наличия смеси соединен с управляющим входом другого запорного вентиля последовательно с
5 запорного вентиля, установленного последовательно с каналами дозатора перед смесителем, а регулирующий вентиль установлен в канале грубого дозирования дозатора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США У 3222376, кл. 22-29
15 1975.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 549239, кл. В 22 С 5/04, 1975..
9IO3Ig
Составитель Д.Першеев
Редактор Б.Федотов Техред М.Надь Корректор Л.Бокшан
Заказ 967/!О Тираж 853 11одпис ное
BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5
Филиал IIIIII "Патент, r. Ужгород,- ул. Проектная, 4
