Система для дозування множинних компонентів із регулюванням їх витрат

Реферат: Розкрито систему (10) дозування із змінним відношенням компонентів і систему (100) дозування з постійним відношенням компонентів. Кожну помпу (12) урухомлює двигун (14) постійного струму, який обертає трибову помпу (16), занурену в помпову станцію (18). Помпову станцію (180 призначено живити лінійний гідравлічний двигун (200, в якій напрямком його руху керує двопрохідний реверсивний гідророзподілювач (22). Лінійний гідравлічний двигун (20) урухомлює одну або дві помпи (24) для подавання матеріалу, які механічно з'єднано з гідравлічною помпою (12). Тиском та/або швидкістю потоку на виході з помп (24) для подавання матеріалу керують, змінюючи вихідний обертальний момент двигуна (14) постійного струму за допомогою індивідуально спроектованого блока (26) керування двигуном (БКД). В БКД (26) застосовано вимірювальний перетворювач (28) лінійних переміщень і вимірювальний перетворювач (30) тиску, які встановлено на виході з помпи (24) для подавання матеріалу, як джерела первинних технологічних параметрів (або зворотного зв'язку), для керування помпою (24). Система не потребує дорогих витратомірів для керування продуктивністю помпи. UA 106760 C2 (12) UA 106760 C2 UA 106760 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Цей винахід стосується системи для дозування множинних компонентів лінійними помпами із регулюванням витрат таких компонентів. Однією з проблем, що виникають в разі дозування матеріалів, які складаються з двох компонентів, є необхідність підтримувати постійний тиск під час періодів простою між операціями дозування. До цього часу на практиці, особливо в дозаторах для заливання матеріалу у форму під тиском методом впорскування, застосовували автоматичну систему рециркуляції. Така система вимагає, щоб дозуючі помпи і системи підтримання умов технологічного процесу працювали безперервно. Цей винахід має усунути необхідність в автоматичній системі рециркуляції, виключити її вартість та енергетичні витрати, в той же час забезпечуючи незмінним результат. Система з постійним відношенням компонентів згідно з винаходом має такі переваги: 1. можливість регулювання тиску - уставку тиску підтримують як у статичному, так і в динамічному стані, що усуває зону нечутливості до тиску від статичного до динамічного стану; 2. можливість керування витратами компонентів - швидкість потоку матеріалу, який складаються з двох компонентів, підтримують відповідно до уставки для забезпечення точної об'ємної інтенсивності витрат; 3. можливість керування перемиканням - знижує об'ємні втрати під час зміни напрямку (перемикання) для лінійної толокової помпи, інакше такі втрати під час перемикання можуть призвести до втрат об'єму дозування; 4. можливість регулювання в'язкості матеріалу - застосування двох незалежних методів регулювання температури обох компонентів, які подають з боку А та боку Б, дозволяє регулювати в'язкість матеріалу для відтворюваності дозування та суміші взагалі в аплікаторі; 5. можливість регулювання аплікатора - забезпечує дотримання всіх параметрів до початку дозування матеріалу. Подібним чином в системі зі змінним відношенням компонентів виявляються такі переваги: 1. можливість регулювання тиску - уставку тиску підтримують як у статичному, так і в динамічному стані, що усуває зону нечутливості до тиску від статичного до динамічного стану; 2. можливість керування витратами компонентів - швидкість потоку матеріалу, який складаються з двох компонентів, підтримують відповідно до уставки для забезпечення як точної об'ємної інтенсивності витрат, так і швидкості дозування; 3. можливість керування перемиканням - знижує об'ємні втрати під час зміни напрямку (перемикання) для лінійної толокової помпи, інакше такі втрати під час перемикання можуть призвести до втрат об'єму дозування; 4. можливість регулювання в'язкості матеріалу - застосування двох незалежних методів регулювання температури обох компонентів, які подають з боку А та боку Б, дозволяє регулювати в'язкість матеріалу з досягненням відтворюваності дозування та суміші взагалі в аплікаторі; 5. можливість регулювання аплікатора - забезпечує дотримання всіх параметрів до початку дозування матеріалу; та 6. можливість синхронного регулювання помп - жодна помпа не має фазового зсуву. Далі описано блок-схему системи, яку зображено на Фіг. 1. На схемі повністю зображено систему зі змінним відношенням компонентів. Загальне конструктивне виконання можна застосовувати як для систем зі змінним відношенням компонентів, так і для систем з постійним відношенням компонентів. Як показано на схемі, кожну помпу урухомлює двигун постійного струму, який обертає трибову помпу, вбудовану в помпову станцію. Помпова станція живить лінійний гідродвигун, напрям руху якого регулює двопрохідний реверсивний гідророзподілювач. Лінійний гідродвигун урухомлює одну або дві помпи для подавання матеріалу, які механічно з'єднано з гідравлічною помпою. Тиск нагнітання та/або подачу помп для подавання матеріалу регулюють, змінюючи вихідне значення обертального моменту двигуна постійного струму з допомогою індивідуально спроектованого блока керування двигуном (БКД). В БКД застосовано вимірювальний перетворювач лінійних переміщень і вимірювальний перетворювач тиску, які встановлено на виході з помпи для подавання матеріалу, як джерела первинних технологічних параметрів (або зворотного зв'язку), для керування помпою. Система не потребує дорогих витратомірів для регулювання продуктивності помпи. Для незалежного регулювання двох помп встановлюють два БКД. В такому разі два БКД будуть мати зв'язок один з одним для утворення для користувача істинної системи із змінним відношенням компонентів. 1 UA 106760 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для усунення необхідності в дорогих складових рециркуляційної системи, система згідно з винаходом буде дотримуватись значення тиску, встановленого користувачем. Дотримання тиску - це процес керування двигуном та помпою чи помпами на низькому рівні обертального моменту та із закритим дозувальним клапаном чи клапанами. В такому режимі низькі рівні обертального моменту двигуна потрібні тільки для підтримання необхідного цільового тиску. Здійснення такої методики дозволяє значною мірою знизити енергетичні витрати, отже усунути необхідність безперервно керувати помпами під час періодів простою між операціями дозування, до того ж усунути необхідність керувати системою доведення матеріалу до кондиційного стану. Дотримання встановленого тиску допоможе забезпечити бажаний тиск матеріалу, що виходить з аплікатора, на початку дозування. Система буде дотримуватись тиску дозування, що відповідає цільовому тиску, встановленому під час попереднього дозування. Такий тиск буде підтримано протягом простою між операціями дозування. Якщо буде започатковано новий режим дозування, новий цільовий тиск буде уведено в логічну схему регулювання тиску (замість попереднього цільового тиску) перед дозуванням. Якщо утримуваний період простою між операціями дозування, описаний вище, залишається протягом довшого часу, умову "дотримання тиску" буде припинено. Обмеження для підтримання умови "дотримання тиску" залежить від необхідності зниження енергетичних витрат, зниження температури в помповій станції та інших механічних складових. Система без автоматичної рециркуляційної системи має такі переваги: - Винахід усуває необхідність застосування клапанів, логічної схеми та відповідних рециркуляційних трубопроводів автоматичної рециркуляційної системи. - Винахід усуває необхідність керування системою підтримання умов технологічного процесу на рівнях дозування, отже значною мірою знизити енергетичні витрати на керування пристроєм. - Оскільки помпи істотно не будуть працювати під час періодів простою, очікується зниження зношування механічних складових. У варіанті системи дозування зі змінним відношенням компонентів користувач може обрати дозування з постійною швидкістю потоку матеріалу, що складається з двох компонентів. БКД отримає значення швидкості потоку, встановлені користувачем (одиниці об'єму за часові інкременти для змішаних двох компонентів матеріалу), і для математичного перетворення інформації в цільові швидкості толока кожної помпи в системі застосує такі параметри: 1. Розміри помп А та Б. 2. Відношення компонентів матеріалу, застосовуваного користувачем. Регулювання швидкості потоку дозованого матеріалу здійснюють, регулюючи тиск і швидкість помпи. Швидкість обчислюють з допомогою логічної схеми БКД, обчислюючи зміну положення помпи у певний інтервал часу. Логічні схеми існуючих БКД керують потоком, підтримуючи швидкість толоку між реверсуваннями помп з допомогою логічного циклу і дентифікатора процесу для однієї швидкості або з допомогою двох каскадних циклів, де керуючий вихідний сигнал з циклу керування найвищою швидкістю надходить до циклу керування нижчим тиском з уставками тиску. У разі застосування низьких тисків дозування, можна користуватись тільки циклом керування швидкістю роботи помпи. Для зниження вартості системи логічна схема керування потоком не потребує вхідного сигналу коштовного витратоміру для контролювання продуктивності помпи щодо потоку. В системі, як варіант, можливо застосувати окремий контролюючий потік модуль для перевіряння продуктивності помпи щодо потоку. В окремій факультативній системі застосовують витратоміри, встановлені в потоці матеріалу для перевіряння продуктивності системи щодо потоку. БКД призначено для контролювання та вистежування, чи досягнуто обумовленої швидкості роботи помпи після кожного обчислення швидкості. Якщо логічна схема не може підтримувати її обумовлену швидкість (у певних відсотках обумовленого показника) для значної частини у відсотках дозування, буде сформовано код похибки щодо недійового відношення або потоку. Під час дозування зі змінним відношенням компонентів і з постійним потоком матеріалу застосовують такі режими: а. Під час дозування 2 компонентів, відношення яких в готовому змішаному матеріалі має бути таким як відношення протягом всієї операції дозування, обидві помпи будуть працювати синхронно. Іншими словами, обидві помпи повинні здійснювати реверс одночасно, щоб одночасно дублювати падіння тиску в обох помпах і краще забезпечувати відсутність "умови підтримання відношення" під час реверсу. Для деяких 2-компонентних матеріалів такий режим може бути непотрібним. 2 UA 106760 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 б. Для регулювання відношення компонентів у двох помпах обидві вони мають підтримувати свої відповідні швидкості значну частину часу дозування. Наприклад, під час дозування компонентів у відношенні 2:1 двома помпами однакової продуктивності швидкість роботи однієї помпи має бути удвічі вищою за швидкість другої помпи. За такого дозування повільніше синхронізована помпа буде "з малим ходом" (толок не буде здійснювати хід по всій довжині помпи) як зазначено вище. Система з регулюванням змінного відношення компонентів дає такі переваги. 1. Винахід дозволяє застосування лінійних помп, дешевших і здатних дозувати більше різновидів матеріалів. Застосування раціональних трибових помп для дозування матеріалів із змінним відношення компонентів є занадто коштовним і не достатньо ефективним під час дозування дуже в'язких або абразивних матеріалів. 2. Система згідно з винаходом не потребує коштовних витратомірів для регулювання користувачем потоку. 3. Винахід дозволяє користувачеві змінювати швидкість потоку та відношення дозування без змін будь-яких механічних уставок. 4. Винахід дозволяє користувачеві змінювати швидкість потоку та відношення дозування під час здійснення операції дозування. Кожну мету винаходу та його переваги докладно описано далі спільно з доданими кресленнями, на яких однакові позиції означають однакові або подібні конструктивні частини і на яких: Фіг. 1 - система дозування із змінним відношенням компонентів відповідно з винаходом; Фіг. 2 - система дозування з постійним відношенням компонентів відповідно з винаходом. Далі описано блок-схему системи, зображену на Фіг. 1. На схемі показано цілковиту систему 10 дозування із змінним відношенням компонентів. Загалом ця система придатна для застосування як система 10 дозування із змінним відношенням компонентів, так і система 100 дозування з постійним відношенням компонентів. Як показано на Фіг. 1, кожну помпу урухомлює двигун 14 постійного струму, який обертає трибову помпу 16, занурену в помпову станцію 18. Помпову станцію призначено живити лінійний гідравлічний двигун 20, в якій напрямком його руху керує двопрохідний реверсивний гідророзподілювач 22. Лінійний гідравлічний двигун 20 урухомлює одну або дві помпи 24 для подавання матеріалу, які механічно з'єднано з гідравлічною помпою 12. Тиском та/або швидкістю потоку на виході з помп 24 для подавання матеріалу керують, змінюючи вихідний обертальний момент двигуна 14 постійного струму з допомогою індивідуально спроектованого блока 26 керування двигуном (БКД). В БКД 26 застосовано вимірювальний перетворювач 28 лінійних переміщень і вимірювальний перетворювач 30 тиску, які встановлено на виході з помпи 24 для подавання матеріалу, як джерела первинних технологічних параметрів (або зворотного зв'язку), для керування помпою 24. Система не потребує дорогих витратомірів для керування продуктивністю помпи. Для незалежного регулювання двох помп 24 встановлюють два БКД 26. В такому разі два БКД 26 будуть мати зв'язок один з одним для утворення для користувача істинної системи із змінним відношенням компонентів. Для усунення необхідності в дорогих складових рециркуляційної системи, система згідно з винаходом буде дотримуватись значення тиску, встановленого користувачем. Дотримання тиску - це процес керування двигуном 14 та помпою чи помпами 24 на низькому рівні обертального моменту та із закритим дозувальним клапаном чи клапанами 32. В такому режимі низькі рівні обертального моменту двигуна 14 потрібні тільки для підтримання необхідного цільового тиску. Здійснення такої методики дозволяє значною мірою знизити енергетичні витрати, отже усунути необхідність безперервно керувати помпами 24 під час періодів простою між операціями дозування, до того ж усунути необхідність керувати системою доведення матеріалу до кондиційного стану. Дотримання встановленого тиску допоможе забезпечити бажаний тиск матеріалу, що виходить з аплікатора 32, на початку дозування. Система буде дотримуватись тиску дозування, що відповідає цільовому тиску, встановленому під час попереднього дозування. Такий тиск буде підтримано протягом простою між операціями дозування. Якщо буде започатковано новий режим дозування, новий цільовий тиск буде уведено в логічну схему регулювання тиску (замість попереднього цільового тиску) перед дозуванням. Якщо утримуваний період простою між операціями дозування, описаний вище, залишається протягом довшого часу, умову "дотримання тиску" буде припинено. Обмеження для 3 UA 106760 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 підтримання умови "дотримання тиску" залежить від необхідності зниження енергетичних витрат, зниження температури в помповій станції та інших механічних складових. У варіанті системи дозування зі змінним відношенням компонентів користувач може обрати дозування з постійною швидкістю потоку матеріалу, що складається з двох компонентів. БКД отримає значення швидкості потоку, встановлені користувачем (одиниці об'єму за часові інкременти для змішаних двох компонентів матеріалу), і для математичного перетворення інформації в цільові швидкості толока кожної помпи в системі застосує такі параметри: 1. Розміри помп А та Б. 2. Відношення компонентів матеріалу, застосовуваного користувачем. Регулювання швидкості потоку дозованого матеріалу здійснюють, регулюючи тиск і швидкість помпи. Швидкість обчислюють з допомогою логічної схеми БКД, обчислюючи зміну положення помпи у певний інтервал часу. Логічні схеми існуючих БКД керують потоком, підтримуючи швидкість толоку між реверсуваннями помп з допомогою логічного циклу ідентифікатора процесу для однієї швидкості або з допомогою двох каскадних циклів, де керуючий вихідний сигнал з циклу керування найвищою швидкістю надходить до циклу керування нижчим тиском з уставками тиску. У разі застосування низьких тисків дозування, можна користуватись тільки циклом керування швидкістю роботи помпи. Для зниження вартості системи логічна схема керування потоком не потребує вхідного сигналу від коштовного витратоміру для контролювання продуктивності помпи щодо потоку. В системі, як варіант, можливо застосувати окремий контролюючий потік модуль для перевіряння продуктивності помпи щодо потоку. В окремій факультативній системі застосовують витратоміри, встановлені в потоці матеріалу для перевіряння продуктивності системи щодо потоку. БКД призначено для контролювання та вистежування, чи досягнуто обумовленої швидкості роботи помпи після кожного обчислення швидкості. Якщо логічна схема не може підтримувати її обумовлену швидкість (у певних відсотках обумовленого показника) для значної частини у відсотках дозування, буде сформовано код похибки щодо недійового відношення або потоку. Під час дозування зі змінним відношенням компонентів і з постійним потоком матеріалу застосовують такі режими: а. Під час дозування 2 компонентів, відношення яких в готовому змішаному матеріалі має бути таким як відношення протягом всієї операції дозування, обидві помпи будуть працювати синхронно. Іншими словами, обидві помпи повинні здійснювати реверс одночасно, щоб одночасно дублювати падіння тиску в обох помпах і краще забезпечувати відсутність "умови підтримання відношення" під час реверсу. Для деяких 2-компонентних матеріалів такий режим може бути непотрібним. б. Для регулювання відношення компонентів у двох помпах обидві вони мають підтримувати свої відповідні швидкості значну частину часу дозування. Наприклад, під час дозування компонентів у відношенні 2:1 двома помпами однакової продуктивності швидкість роботи однієї помпи має бути удвічі вищою за швидкість другої помпи. За такого дозування повільніше синхронізована помпа буде "з малим ходом" (толок не буде здійснювати хід по всій довжині помпи) як зазначено вище. Система з регулюванням змінного відношення компонентів дає такі переваги. 1. Винахід дозволяє застосування лінійних помп, дешевших і здатних дозувати більше різновидів матеріалів. Застосування раціональних трибових помп для дозування матеріалів із змінним відношення компонентів є занадто коштовним і не достатньо ефективним під час дозування дуже в'язких або абразивних матеріалів. 2. Система згідно з винаходом не потребує коштовних витратомірів для регулювання користувачем потоку. 3. Винахід дозволяє користувачеві змінювати швидкість потоку та відношення дозування без змін будь-яких механічних уставок. 4. Винахід дозволяє користувачеві змінювати швидкість потоку та відношення дозування під час здійснення операції дозування. Винахід може бути здійснено з різними його змінами й у різних модифікаціях системи регулювання швидкості потоку в обсязі формули винаходу. 4 UA 106760 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 1. Система (10) для дозування множинних компонентів із змінними витратами, яка складається з: першої та другої гідравлічних помп, двигуна (14) постійного струму для надавання руху кожній гідравлічній помпі, двопрохідного реверсивного гідророзподілювача (22), з'єднаного з кожною гідравлічною помпою, щонайменше одного лінійного гідродвигуна, напрям руху якого є під контролем реверсивного гідророзподілювача (22), першого блока (26) керування двигуном, і щонайменше однієї помпи (24) для подавання матеріалу, механічно з'єднаної з лінійним гідродвигуном (20), причому перший блок (26) керування двигуном призначено регулювати тиск нагнітання і подачу на виході помпи (24) для подавання матеріалу зміною вихідного обертального моменту відповідного двигуна (14) постійного струму. 2. Система за п. 1, що містить вимірювальний перетворювач (28) лінійних переміщень та вимірювальний перетворювач (30) тиску, встановлені на виході помпи (24) для подавання матеріалу. 3. Система за п. 1 або 2, що містить другий блок (26) керування двигуном, першу та другу помпу (24) для подавання матеріалу, причому перший та другий блоки (26) керування двигуном призначено незалежно керувати першою та другою помпами (24) для подавання матеріалу. 4. Система за п. 3, в якій перший та другий блоки (26) керування двигуном мають зв'язок один з одним для утворення істинної системи із змінним відношенням. 5. Система за будь-яким пп. 1-4, в якій перший блок (26) керування двигуном призначено для дотримання в системі (10) дозування значення тиску, встановленого користувачем. 6. Система за п. 5, в якій двигун (14) має невеликі значення обертального моменту, коли в системі (10) дозування дотримуються необхідного цільового тиску. 5 UA 106760 C2 6 UA 106760 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7