RU2287136C1

RU2287136C1 - Method for weight batching of free-flowing materials

Info

Publication number: RU2287136C1
Application number: RU2005104802/28A
Authority: RU
Inventors: чич Валерий Владимирович Кра (RU); Валерий Владимирович Краячич; Сергей Викторович Полежаев (RU); Сергей Викторович Полежаев
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Весоизмерительная Компания "Тензо-М"
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-11-10

Abstract

FIELD: technology for packing free-flowing materials, primarily foodstuffs, drugs, etc.

SUBSTANCE: material being batched is loaded into weight-measuring bunker with lower unloading aperture and weight of the bunker together with material present in it is measured, batched material is dispensed by evacuating feeder with adjustable productiveness, receiving platform of which is positioned with adjustable gap below lower unloading aperture of weight-measuring bunker, area of receiving platform of evacuating feeder envelops projection of lower unloading aperture onto this platform, relation of area of receiving platform of evacuating feeder to area of lower unloading aperture exceeds in 1,2-1,8 times the relation of square height of prism of natural face of material being batched at maximal value of adjustable gap to square height of this prism at zero value of aforementioned gap, maximal productiveness of evacuating feeder is less than flow of material being batched from weight-measuring bunker in case of free flow of material being batched, value of batch is determined in first batching cycle as decrease of weight of weight-measuring bunker in current batching cycle minus the weight of material on transporting portion of evacuating feeder, while in following batching cycles as decrease of weight of weight-measuring bunker, originally in each batching cycle until full evacuation of weight measuring bunker pressure force of weight-measuring bunker and productiveness of batching are determined, then weight-measuring bunker is filled with material being batched and batching is performed on basis of productiveness of evacuating feeder with appropriate pressure force of weight-measuring bunker.

EFFECT: increased productiveness of free-flowing materials batching.

4 dwg

Description

Изобретение относится к технике упаковки сыпучих продуктов, преимущественно пищевых продуктов, лекарственных средств и т.п., и может быть использовано в установках различной производительности для отвешивания отдельных порций продукта и перевешивания всей массы продукта.The invention relates to techniques for packaging bulk products, mainly food products, medicines, etc., and can be used in plants of various capacities to weigh individual portions of the product and outweigh the entire mass of the product.

Известен способ весового дозирования сыпучих материалов, по которому дозирование осуществляют по измерению силы давления материала на грузоприемный питатель сыпучих материалов (см. напр., авт.свид. СССР №711373, G 01 G 21/22, 06.07.78 г.). Это устройство содержит транспортер, опирающийся через шарнирную систему на тензометрический датчик, что исключает воздействие на датчик боковой силы. Однако недостатком этого устройства является то, что при одновременном с загрузкой тары взвешиванием фасуемого продукта возникает недопустимо большая погрешность, обусловленная тем, что падающий продукт оказывает динамическое воздействие на весы. Для уменьшения этой погрешности необходимо уменьшать производительность установки. Другим решением этой задачи является использование одно- и двухходовых заслонок, перекрывающих доступ материала в весовой загрузочный бункер (см., напр., пат. РФ №2123461, Мкл. В 65 В 1/00 от 03.10.97 г.).A known method of weight dosing of bulk materials, according to which dosing is carried out by measuring the pressure force of the material on the load-receiving feeder of bulk materials (see, for example, ed. Certificate of the USSR No. 711373, G 01 G 21/22, 07/06/78). This device contains a conveyor resting on the strain gauge through the hinge system, which eliminates the impact of lateral force on the sensor. However, the disadvantage of this device is that at the same time that the container is loaded by weighing the product being packaged, an unacceptably large error occurs due to the fact that the falling product has a dynamic effect on the balance. To reduce this error, it is necessary to reduce the performance of the installation. Another solution to this problem is the use of one- and two-way dampers, blocking the access of material to the weight loading hopper (see, for example, Pat. RF No. 2123461, Mcl. 65 V 1/00 dated 03.10.97).

Это техническое решение позволяет повысить точность дозирования за счет уменьшения погрешности измерения веса, однако не позволяет полностью устранить этот недостаток, кроме того, в случае, если происходит замена фасуемого продукта на другой, имеющий отличные физические параметры - удельный вес, текучесть и т.д., величина погрешности может увеличиться либо время фасовки может стать неоправданно большим.This technical solution allows to increase the accuracy of dosing by reducing the error of weight measurement, however, it does not completely eliminate this drawback, in addition, if the packaged product is replaced with another having excellent physical parameters - specific gravity, fluidity, etc. , the error value may increase or the packing time may become unreasonably large.

Известен способ весового дозирования сыпучих материалов, по которому дозируемый материал периодически в промежутках между отпусками доз загружают в весоизмерительный бункер с нижним разгрузочным отверстием и измеряют вес весоизмерительного бункера с находящимся в нем материалом. Для реализации этого способа используют загрузочный бункер с выполненным в днище бункера разгрузочным отверстием с затвором, установленный на тензометрические весы с индикатором веса и загрузочный шнековый питатель (см., напр., пат РФ №2077033, Мкл. G 01 G 19/36, 23/02 от 31.12.92 г.) Однако и это техническое решение, принятое в качестве наиболее близкого аналога изобретения, не позволяет исключить погрешность, обусловленную падением взвешиваемого продукта на весы.A known method of weight dosing of bulk materials, in which the dosed material is periodically in between intervals of doses loaded into the load hopper with a lower discharge opening and measure the weight of the load hopper with the material in it. To implement this method, use a loading hopper with a discharge opening with a shutter in the bottom of the hopper, mounted on a strain gauge with a weight indicator and a loading screw feeder (see, for example, Pat. RF No. 2077033, Mcl G 01 G 19/36, 23 / 02 of 12.31.92) However, this technical solution, adopted as the closest analogue of the invention, does not allow to exclude the error due to the fall of the weighed product on the balance.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности дозирования сыпучих материалов за счет обеспечения непрерывности процесса дозирования.The technical result of the invention is to increase the dosing performance of bulk materials by ensuring the continuity of the dosing process.

Этот технический результат обеспечивается за счет того, что при осуществлении способа весового дозирования сыпучих материалов дозируемый материал первоначально загружают в весоизмерительный бункер с нижним разгрузочным отверстием и измеряют вес этого бункера с находящимся в нем материалом, дозированный материал отгружают эвакуирующим питателем с регулируемой производительностью, приемная площадка которого размещена с регулируемым зазором под нижним разгрузочным отверстием весоизмерительного бункера, площадь приемной площадки эвакуирующего питателя охватывает проекцию нижнего разгрузочного отверстия на эту площадку, отношение площади приемной площадки эвакуирующего питателя к площади нижнего разгрузочного отверстия превосходит в 1,2-1,8 раза отношение квадрата высоты призмы естественного откоса дозируемого материала при максимальном значении регулируемого зазора к квадрату высоты этой призмы при нулевом значении этого зазора, максимальная производительность эвакуирующего питателя меньше расхода дозируемого материала из весоизмерительного бункера при свободном истечении дозируемого материала, величину дозы определяют в первом цикле дозирования как уменьшение веса весоизмерительного бункера в данном цикле дозирования минус вес материала на транспортирующем участке эвакуирующего питателя, а в последующих циклах дозирования как уменьшение веса весоизмерительного бункера, первоначально в каждом цикле дозирования до опорожнения весоизмерительного бункера запоминают силу давления весоизмерительного бункера и производительность дозирования, затем заполняют весоизмерительный бункер дозируемым материалом и осуществляют дозирование по производительности эвакуирующего питателя при соответствующей силе давления весоизмерительного бункера.This technical result is ensured by the fact that when implementing the method of weighing dosing of bulk materials, the dosed material is initially loaded into a weighing hopper with a lower discharge opening and the weight of this hopper with the material in it is measured, the metered material is shipped with an evacuating feeder with an adjustable capacity, the receiving platform of which placed with an adjustable gap under the lower discharge opening of the weighing hopper, the area of the receiving platform e the vacuum feeder covers the projection of the lower discharge opening onto this platform, the ratio of the receiving area of the evacuation feeder to the area of the lower discharge opening exceeds 1.2-1.8 times the ratio of the square of the height of the prism of the natural slope of the dosed material at the maximum value of the adjustable clearance to the square of the height of this prism at zero value of this gap, the maximum capacity of the evacuating feeder is less than the consumption of the dosed material from the weighing hopper at at the outflow of the dosing material, the dose value is determined in the first dosing cycle as a decrease in the weight of the weighing hopper in this dosing cycle minus the weight of the material in the transporting section of the evacuating feeder, and in subsequent dosing cycles as a decrease in the weight of the weighing hopper, initially in each dosing cycle until the weighing hopper is empty remember the pressure force of the weighing hopper and the dosing rate, then fill the weighing hopper pictures and metered dosing is carried out by evacuating performance of the feeder at a suitable pressure force of the load bin.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан пример выполнения функциональной схемы устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг.2 показано более подробно выполнение и взаимное размещение разгрузочного отверстия весоизмерительного бункера, а также приемной плоской площадки эвакуирующего питателя в случае выполнения эвакуирующего питателя в виде ленточного транспортера, при этом элементы конструкции, обеспечивающие возможность регулирования величины зазора, т.е. подъем и опускание бункера и/или транспортера, на чертеже не показаны. На фиг.3 показана часть конструкции при использовании шнекового эвакуирующего питателя, на фиг.4 показаны проекции площадей нижнего разгрузочного отверстия и основания призмы естественного откоса на приемную площадку эвакуирующего питателя.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows an example of a functional diagram of a device that implements the proposed method, figure 2 shows in more detail the execution and mutual placement of the discharge opening of the weighing hopper, as well as the receiving flat platform evacuation feeder in the case of evacuation feeder in the form of a conveyor belt, while structural elements that provide the ability to control the size of the gap, i.e. raising and lowering the hopper and / or conveyor are not shown in the drawing. Figure 3 shows a part of the structure when using a screw evacuation feeder, figure 4 shows the projection of the areas of the lower discharge opening and the base of the prism of the natural slope on the receiving platform of the evacuating feeder.

Весовой дозатор для сыпучих материалов содержит загрузочный питатель 1 и весоизмерительный бункер 2 с выполненным в днище бункера 2 нижним разгрузочным отверстием 3. Бункер 2 установлен на тензометрический датчик 4. Устройство содержит также эвакуирующий питатель 5, задатчик 6 дозы и вычислитель 7, выход тензометрического датчика 4 подключен к измерительному входу 8 вычислителя 7, выход задатчика 6 дозы подключен ко входу 9 задания веса дозы, выходы 10 и 11 вычислителя 7 подключены соответственно к управляющим входам загрузочного 1 и эвакуирующего 5 питателей, информационный выход 12 вычислителя 7 подключен ко входу индикатора 13, приемная площадка 14 эвакуирующего питателя 5 расположена с зазором 15 ниже постоянно открытого нижнего разгрузочного отверстия 3 весоизмерительного бункера 2, площадь 16 приемной площадки 14 эвакуирующего питателя 5 охватывает проекцию 17 нижнего разгрузочного отверстия 3. Позицией 18 обозначена высота призмы 19 естественного откоса дозируемого материала, а позицией 20 обозначен транспортирующий участок эвакуирующего питателя 5. Этот участок находится вне основания призмы 19 естественного откоса и заполняется дозируемым материалом после удаления первой дозы материала. Позиция 21 - основание призмы 19 естественного откоса.The weighing device for bulk materials contains a loading feeder 1 and a weighing hopper 2 with a lower discharge opening 3 made in the bottom of the hopper 2. The hopper 2 is mounted on a strain gauge 4. The device also contains an evacuating feeder 5, a dose adjuster 6 and a calculator 7, the output of the strain gauge 4 connected to the measuring input 8 of the calculator 7, the output of the dose adjuster 6 is connected to the input 9 of the dose weight setting, the outputs 10 and 11 of the calculator 7 are connected respectively to the control inputs of boot 1 and evacuating about 5 feeders, the information output 12 of the calculator 7 is connected to the indicator input 13, the receiving platform 14 of the evacuation feeder 5 is located with a gap 15 below the constantly open lower discharge opening 3 of the load hopper 2, the area 16 of the receiving platform 14 of the evacuating feeder 5 covers the projection 17 of the lower discharge opening 3. Position 18 denotes the height of the prism 19 of the natural slope of the dosed material, and position 20 denotes the transporting section of the evacuation feeder 5. This section is located outside anija prism 19 of repose and filled metered material after removal of the first dose of material. Position 21 - the base of the prism 19 of the natural slope.

Заявитель считает необходимым пояснить термин «призма естественного откоса» для лучшего понимания предлагаемого технического решения. Заявитель исходит из того, что при высыпании сыпучего материала из бункера на площадку, находящуюся на некотором расстоянии от разгрузочного отверстия, сыпучий материал высыпается до тех пор, пока он не заполнит некоторый объем в форме усеченного конуса или усеченной пирамиды (в зависимости от формы сечения разгрузочного отверстия бункера), причем угол наклона боковой поверхности этого геометрического тела определяется физическими свойствами сыпучего материала, в частности трением его частиц, а основание этого тела подобно сечению разгрузочного отверстия бункера. Этот угол называется углом естественного откоса. Поэтому в рамках данной заявки под термином «призма естественного откоса» следует понимать геометрическое тело, образованное сыпучим материалом, свободно высыпающимся из бункера через нижнее разгрузочное отверстие при условии, что количество сыпучего материала в бункере достаточно велико для того, чтобы точка, в которой сходятся прямые, прилежащие к боковой поверхности фигуры, образованной высыпавшимся из этого отверстия на эвакуирующий питатель, находилась в толще материала в бункере. Соответственно, приемная площадка - это основание данного тела. На показанном примере отверстие 3 бункера 2 имеет форму прямоугольника, однако форма этого отверстия не имеет какого-либо существенного значения и может быть любой другой, напр. окружность и т.п.The applicant considers it necessary to clarify the term "prism of natural slope" for a better understanding of the proposed technical solution. The applicant assumes that when pouring bulk material from the hopper to a platform located at a certain distance from the discharge opening, the loose material will pour out until it fills a certain volume in the form of a truncated cone or a truncated pyramid (depending on the cross-sectional shape of the unloading holes of the hopper), and the angle of inclination of the lateral surface of this geometric body is determined by the physical properties of the bulk material, in particular the friction of its particles, and the base of this body is similar to the cross section hopper loading hole. This angle is called the angle of repose. Therefore, in the framework of this application, the term “prism of natural slope” should be understood as a geometric body formed by bulk material freely pouring out of the hopper through the lower discharge opening, provided that the amount of bulk material in the hopper is large enough so that the point at which the lines converge adjacent to the lateral surface of the figure formed by spilling out of this hole on the evacuation feeder was in the bulk of the material in the hopper. Accordingly, the receiving platform is the foundation of this body. In the example shown, the hole 3 of the hopper 2 has the shape of a rectangle, however, the shape of this hole does not have any significant value and can be any other, for example. circle, etc.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Засыпают фасуемый материал с помощью загрузочного питателя 1 в бункер 2. Этот материал частично просыпается на неподвижный, т.е. находящийся в паузе работы, эвакуирующий питатель 5 до образования призмы 19 естественного откоса, приемная площадка 14 которой размещена с регулируемым зазором 15 под нижним разгрузочным отверстием 3 весоизмерительного бункера 2, так как площадь приемной площадки 14 эвакуирующего питателя 5 охватывает проекцию нижнего разгрузочного отверстия 3. Индикатор 13 веса показывает количество материала в бункере 2 за вычетом материала, находящегося в призме 19 естественного откоса дозируемого материала в соответствии с информацией, формируемой тензометрическим датчиком 4. При достижении некоторого веса материала в бункере 2, т.е. уровня сигнала с выхода датчика 4, поступающего на вход 8 вычислителя 7, последний запоминает вес загруженного в весоизмерительный бункер материала и выдает сигналы с выходов 10 и 11 соответственно на остановку питателя 1 и включение в работу питателя 5. Во время работы эвакуирующего питателя 5 дозируемый материал уносится от его входа, однако расход материала постоянно пополняется на входе питателя 5 поступающим из бункера 2, так как в соответствии с предлагаемым способом производительность эвакуирующего питателя 5 меньше расхода дозируемого материала из весоизмерительного бункера 2 при свободном истечении дозируемого материала. Соответственно уменьшается вес и сила давления бункера 2 и содержащегося в нем материала на датчик 4, что фиксируется вычислителем 7. Когда убыль веса достигает величины, заданной задатчиком 6, вычислитель 7 вновь запоминает вес оставшегося в весоизмерительном бункере 2 материала и выдает команду на остановку эвакуирующего питателя 5. После остановки питателя 5 некоторое количество продукта, в отличие от момента, предшествовавшего первоначальному пуску питателя 5, остается на транспортирующем участке 20 эвакуирующего питателя 5, так что эвакуирующий питатель 5 уносит отмеренную порцию продукта, которая, очевидно, равна уменьшению веса весоизмерительного бункера 2 в данном цикле дозирования минус вес материала на транспортирующем участке 20 эвакуирующего питателя 5. При каждом последующем цикле дозирования уменьшение силы давления на тензометрический датчик 4 точно соответствует весу материала, отгружаемого эвакуирующим питателем 5. Практически можно использовать первый цикл дозирования (до заполнения транспортирующего участка 20 продуктом) как первоначальную подготовительную операцию перед началом дозирования. Циклы дозирования с отмериванием доз материала по убыли веса весоизмерительного бункера 2 с запоминанием производительности работы эвакуирующего питателя 5 повторяют до некоторого веса материала, при котором призма естественного откоса еще находится внутри массы материала. Затем по команде вычислителя 7 включают в работу загрузочный питатель 1, а отмеривание дозы материала, отгружаемой эвакуирующим питателем 5, осуществляют по его производительности при запомненной вычислителем 7 силе давления весоизмерительного бункера 2 на тензометрический датчик 4. Необходимо отметить, что производительность эвакуирующего питателя 5 в устройстве, являющемся примером реализации предлагаемого способа, определяется одновременно несколькими параметрами при неизменном составе дозируемого материала: скоростью движения ленты транспортера, временем работы эвакуирующего питателя, величиной зазора 15 ниже постоянно открытого нижнего разгрузочного отверстия 3 весоизмерительного бункера 2. Поэтому выбор (регулировка) производительности эвакуирующего питателя 5 для поддержания стабильной величины дозы дозируемого продукта может осуществляться по различным параметрам эвакуирующего питателя 5, что определяется вычислителем 7. Так как при данном способе дозирования сыпучих материалов динамическое воздействие падающего продукта не отличается по своему воздействию на дозирумый материал от воздействия на него статического давления продукта, находящегося в бункере 2 выше призмы естественного откоса, сохраняется точность дозирования при любом количестве дозируемого материала в весоизмерительном бункере 2, если это количество не меньше упомянутого ранее, как при любом динамическом воздействии падающего материала, так и при отсутствии динамического воздействия (т.е. когда загрузочный питатель 1 не работает). Регулировкой, например, величины зазора 15 обеспечивается изменение производительности дозирования без изменения режима работы эвакуирующего питателя 5, а также компенсация погрешностей, обусловленных изменением физических свойств дозируемого материала.The material to be packed is filled up with the aid of the loading feeder 1 into the hopper 2. This material is partially woken up to the stationary one, i.e. the evacuation feeder 5, which is in a pause of operation, until a prism 19 forms a natural slope, the receiving platform 14 of which is placed with an adjustable gap 15 under the lower discharge opening 3 of the weighing hopper 2, since the receiving area 14 of the evacuation feeder 5 covers the projection of the lower discharge opening 3. 13 weight shows the amount of material in the hopper 2 minus the material located in the prism 19 of the natural slope of the dosed material in accordance with the information generated by tenso metric sensor 4. Upon reaching a certain weight of material in the hopper 2, i.e. the level of the signal from the output of the sensor 4 entering the input 8 of the calculator 7, the latter stores the weight of the material loaded into the weighing hopper and gives signals from the outputs 10 and 11, respectively, to stop the feeder 1 and turn on the feeder 5. During the operation of the evacuation feeder 5, the dosed material carried away from its entrance, however, the material flow is constantly replenished at the inlet of the feeder 5 coming from the hopper 2, since in accordance with the proposed method, the productivity of the evacuating feeder 5 is less than the flow rate material from the weighing hopper 2 for free after dosing material. Accordingly, the weight and pressure force of the hopper 2 and the material contained therein are reduced to the sensor 4, which is recorded by the calculator 7. When the weight loss reaches the value specified by the setter 6, the calculator 7 again remembers the weight of the material remaining in the weighing hopper 2 and issues a command to stop the evacuation feeder 5. After stopping the feeder 5, a certain amount of the product, in contrast to the moment preceding the initial start-up of the feeder 5, remains on the transporting section 20 of the evacuating feeder 5, so that the evac the brewing feeder 5 carries away a measured portion of the product, which, obviously, is equal to the decrease in the weight of the weighing hopper 2 in this dosing cycle minus the weight of the material in the transporting section 20 of the evacuating feeder 5. With each subsequent dosing cycle, the decrease in the pressure force on the strain gauge 4 exactly corresponds to the weight of the material, shipped by evacuation feeder 5. In practice, the first dosing cycle (until the conveyor section 20 is filled with product) can be used as the initial preparation first operation before dosing. Dosing cycles with measuring doses of the material by decreasing the weight of the weighing hopper 2 with remembering the performance of the evacuation feeder 5 is repeated to a certain weight of the material, at which the prism of the slope is still inside the mass of the material. Then, at the command of the calculator 7, the loading feeder 1 is put into operation, and the dose of the material shipped by the evacuation feeder 5 is measured by its productivity with the pressure force of the weighing hopper 2 on the strain gauge 4 remembered by the calculator 7. It should be noted that the capacity of the evacuating feeder 5 in the device , which is an example of the implementation of the proposed method, is determined simultaneously by several parameters with a constant composition of the dosed material: nt conveyor, the operating time of the evacuation feeder, the gap 15 below the constantly open lower discharge opening 3 of the weighing hopper 2. Therefore, the selection (adjustment) of the performance of the evacuation feeder 5 to maintain a stable dose rate of the dosed product can be carried out according to various parameters of the evacuation feeder 5, which is determined by the calculator 7. Since with this method of dispensing bulk materials, the dynamic effect of the falling product does not differ in its effect If the material being dosed is subject to the static pressure of the product located in the hopper 2 above the prism of a natural slope, the metering accuracy is maintained for any quantity of material to be dosed in the weighing hopper 2, if this amount is not less than the one mentioned above, as with any dynamic effect of the falling material, in the absence of dynamic effects (i.e. when loading feeder 1 is not working). By adjusting, for example, the size of the gap 15, a change in the dosage performance is provided without changing the operating mode of the evacuation feeder 5, as well as compensation for errors due to changes in the physical properties of the dosed material.

Claims

A method of weight dosing of bulk materials, in which the dosed material is initially loaded into a weighing hopper with a lower discharge opening and measuring the weight of this hopper with the material in it, characterized in that the metered material is dispatched with an evacuating feeder with adjustable capacity, the receiving platform of which is placed with an adjustable gap under the lower discharge opening of the weighing hopper, the receiving area of the evacuation feeder covers the projection of the bottom of the discharge opening to this site, the ratio of the receiving area of the evacuation feeder to the area of the lower discharge opening exceeds 1.2-1.8 times the ratio of the square of the height of the prism of the natural slope of the dosed material at the maximum value of the adjustable clearance to the square of the height of this prism at zero clearance, the maximum capacity of the evacuating feeder is less than the consumption of the dosed material from the weighing hopper with free flow of the dosed material, led the dose is determined in the first dosing cycle as the decrease in the weight of the weighing hopper in this dosing cycle minus the weight of the material in the transporting section of the evacuating feeder, and in subsequent dosing cycles, as the decrease in the weight of the weighing hopper, and the pressure force is stored in each dosing cycle until the weighing hopper is empty weighing hopper and dosing capacity, then fill the weighing hopper with a dosed material and carry out dosing performance evacuates feeder at a suitable pressure force of the load bin.