БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
Выпуск 145
Ю. Д. ВИДИНЕЕВ
АВТОМАТИЧЕСКОЕ
НЕПРЕРЫВНОЕ ДОЗИРОВАНИЕ
МАТЕРИАЛОВ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «Э Н Е Р Г И Я»
МОСКВА 1965 ЛЕНИНГРАД

Редакционная коллегия:
И. В. Антик, А. И. Бертинов, С. Н. Вешеневский,
Л. М. Закс, Н. Е. Кобринский, В. С. Кулебакин,
В. Э. Низе, В. С. Малов, Б. С. Сотсков, А. С. Шаталов
УДК 681.26
В 42
В книге рассмотрены основные закономерности про-
цесса непрерывного дозирования материалов и прин-
ципы построения дозаторов. Приведены характеристи-
ки, параметры и конструктивные особенности суще-
ствующих дозаторов. Намечены некоторые пути даль-
нейшего усовершенствования и унификации дозировоч-
ного оборудования.
Книга рассчитана на широкий круг инженерно-тех-
нических работников, занимающихся вопросами авто-
матизации технологических процессов, связанных с до-
зированием материалов, и может быть также полезна
студентам старших курсов соответствующих специаль-
ностей.
Видинеев Юрий Дмитриевич, Автоматическое непрерывное дозирование
материалов, М.—Л., издательство „Энергия", 1965, 112 с. с ч|рт. (Библиотека
по автоматике, вып. 145)
Тематический план 1965, № 217.
*
Редактор В. Л. Огиевич
Техн. редактор Г. Е. Ларионов
Сдано в пр-во 30/IV 196S г.
Формат бумаги 8IX Ю8'/Зз
Т-10238 Тираж 9 000 экз.
5,74 п. л.
Подписано к печати 24/VH 1965 г.
л. Уч.-изд. л. 5,5
Цена 28 коп. Зак. 313
Московская типография № 10 Глаштолиграфпрома
Государственного комитета Совета Министров СССР по. печати.
Шлюзовая наб., 10.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Дозирование материалов является операцией многих
технологических процессов. В настоящее время в связи
со значительным ростом объемов производства в ряде
технологических процессов осуществляется их перевод
на непрерывно-поточные методы. При этом правильное
решение операции дозирования нередко предопределяет
и осуществимость технологической схемы.
Впервые в нашей стране автоматическое непрерывное
дозирование было применено в химической промышлен-
ности в 1939—1940 гг. [Л. 27]. В .период ic 1940 |По 1950 г.
в области непрерывного дозирования было выполнено
около 10 работ, направленных на создание различных
конструкций дозаторов. В настоящее время осуществле-
но свыше 150 работ. В нашей стране и передовых капи-
талистических странах разработано около 40 конструк-
ций, дозаторов. Появляются предприятия и фирмы,
специализирующиеся на производстве дозаторов непре-
рывного действия.
К настоящему времени непрерывно-поточное дозиро-
вание получило применение в химической промышлен-
ности для соды, полуфабрикатов суперфосфата, а также
другого сырья; в металлургии — для компонентов ших-
ты; в цементной промышленности — для компонентов
клинкера; в стекольной промышленности — для компо-
нентов стекла; в строительной промышленности — при
приготовлении бетонов и растворов; в энергетической —
для подачи топлива; в пищевой — для муки, зерна,
мыльного порошка и др.
Несмотря на большой объем практического внедре-
ния, работ, освещающих имеющийся опыт с точки зре-
ния автоматического регулирования, практически нет.
Имеющиеся работы либо посвящены рассмотрению от-
дельных типов дозаторов, либо содержат обзор несколь*
ких типов дозаторов, преимущественно с описанием кон-
струкций.
Настоящая книга призвана до некоторой степени вос-
полнить этот пробел в существующей литературе.

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 3
Глава первая. Основные определения и закономерно-
сти процесса непрерывного дозирования 5
1. Уравнение производительности дозаторов непрерывного
действия и его анализ 5
2. Взаимосвязь между характеристиками материалов и воз-
можным качеством работы дозаторов 9
3. Критерии для оценки точности дозирования 17
4. Необходимость введения автоматического регулирования 21
Глава вторая. Классификация и анализ схем дозато-
ров ... 23
5. Общая структурная схема и классификация дозаторов
непрерывного действия 23
6. Особенности процесса дозирования и методы анализа
дозаторов 28
7. Незамкнутые системы 32
8. Системы со статическим регулятором 37
9. Системы с астатическим регулированием 42
Глава третья. Элементы схем дозаторов 47
10. Датчики дозаторов 47
11. Передаточные звенья и исполнительные механизмы до-
заторов 62
12. Рабочие органы дозаторов 70
Глава четвертая. Применение дозаторов 82
13. Условия применения непрерывно-поточных дозаторов . 82
14. Основные требования к процессу дозирования и доза-
торам 83
15. Связь непрерывных дозаторов с технологической схе-
мой 86
Глава пятая. Пути дальнейшего развития дозировоч-
ного оборудования непрерывного действия 93
16. Возможности повышения точности дозирования .... 93
17. Дозирование с обеспечением заданного значения требуе-
мого параметра 99
18. Дозирование с учетом двух или большего числа пара-
метров * . 101
19. Перспектива разработки типажа дозаторов ...... 104
Литература 108

ГЛАВА ПЕРВАЯ
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОГО ДОЗИРОВАНИЯ
1. УРАВНЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ДОЗАТОРОВ
НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ И ЕГО АНАЛИЗ
Процесс непрерывно-поточного дозирования состоит
в обеспечении выдачи неразрывным потоком через
отверстие (в общем случае функционально изменяемое)
с переменной (в общем случае) скоростью некоторого
материала так, что Qp = /(/), где Qp— расход по пара-
метру, fit)—заданная функция по времени или Qp =
=/(0, где f(i)—значение некоторого внешнего пара-
метра.
Выдача потока материала с обеспечением постоян-
ства заданного параметра является частным случаем.
Устройства для осуществления процесса непрерывно-
поточного дозирования называются дозаторами непре-
рывного действия.
Для рационального построения автоматических доза-
торов непрерывного действия необходимо выявить основ-
ные закономерности процесса дозирования, которые
позволяют составить физическое и математическое опи-
сание объекта регулирования. Определение этих законо-
мерностей в чистом виде возможно на основании анали-
за характеристик материалов и рабочих органов дозато-
ров и взаимодействия между ними.
В общем случае рабочие органы дозаторов имеют
элементы, ограничивающие площадь сечения проходного
отверстия и обеспечивающие определенное сечение пото-
ка материала, и элементы, определяющие скорость дви-
жения потока материала, Основным показателем рабо-
5

чих органов является объемная производительность,
определяемая в первом приближении л о формуле
Q = Sv.
(1)
где 5 — площадь сечения проходного отверстия, см2\
°ср — средняя скорость движения материала, см/сек.
Из формулы (1) видно, что регулирование произво-
дительности возможно за счет изменения проходного
сечения, или скорости потока, или их 'комбинации.
При дозировании материала, характеризующегося не-
которой совокупностью значений различных параметров
на единицу объема р\Рчръ • • • Ри величина расхода по
требуемому параметру определяется из формулы
и, в частности, для наиболее распространенного случая
дозирования по весу
где у — объемный вес, г/смг.
Самопроизвольное отклонение любой из величин,
входящих в формулу (2), ведет к отклонениям'значения
расхода от заданной величины, т. е. ведет к возникнове-
нию погрешностей. Погрешности при дозировании могут
быть разделены на а) систематические, б) случайные,
в) грубые.
Систематические погрешности являются следствием
неточностей самого механизма как в механической, так
и в электрической части, возникающих в процессе проек-
тирования, изготовления и эксплуатации. К причинам
систематических погрешностей относятся: отклонения
скорости ленты от расчетной, отклонения размеров
диафрагм, износ рабочих кромок заслонок и ряд других.
Систематические погрешности приводят к отклонению
расхода дозируемого материала, которое может быть опре-
делено аналитическим или экспериментальным путем.
Аналитическое определение систематических погреш-
ностей не представляет интереса, так как практическое
использование этих данных в настоящее время невоз-
можно, поскольку в расчетах необходим учет множества
параметров. Тарировочные. графики позволяют решать
практические вопросы, связанные с учетом систематиче-
Qv = Svcvpi
(2)
Qb = SucpY,
(3)
6

ских погрешностей сравнительно простым опытным
путем.
Случайные погрешности являются следствием не-
однородности материалов и внешних помех. Примером
факторов, вызывающих случайные ошибки, может слу-
жить неоднородный по крупности или влажности мате-
риал, проскальзывание приводных ремней и конвейер-
ных лент, волнение жидкости в баках дозаторов, коле-
бание давления дозируемых жидкостей и газов.
Случайные погрешности дают непрерывные и пере-
менные по знаку и величине отклонения расхода дози-
руемого материала.
Погрешности, возникающие вследствие неоднород-
ности материала и внешних помех, носят неупорядочен*
ный характер и математически могут быть охарактери-
зованы только статистически. Случайные погрешности
расхода играют важнейшую роль в обеспечении точ^
ности дозирования, ибо они являются той переменной
составляющей расхода, которая определяет качество ра-
боты дозатора в эксплуатации. Случайные погрешности
могут' быть определены опытным путем.
Грубые погрешности дозирования являются следст-
вием неправильной настройки (регулировки) дозатора
или попадания в дозируемый материал некоторого коли-
чества других материалов. Грубые погрешности могут
достигать значительной величины и быть разного знака.
С точки зрения практики грубые погрешности являются
браком в работе и ведут к выпуску недоброкачественной
продукции. Грубые погрешности могут и должны быть
исключены.
Приведенные соображения о причинах погрешностей
и их подразделение справедливы как для рабочих орга-
нов, так и для дозаторов в целом.
К числу факторов, определяющих точность дозатора,
относятся: чувствительность и точность первичного дат-
чика, например весового механизма, стабильность коэф-
фициента усиления передаточных звеньев, точность сер-
воприводов и качество рабочих органов. Погрешности от
конструктивных факторов могут быть сведены к миниму-
му за счет усовершенствования конструкции и повыше-
ния точности ее изготовления.
К внешним помехам относятся колебания напряже-
ния и частоты источников энергоснабжения, изменение
7

температуру среды, изменение напряжения и ^acfofb!
ведут к изменению скоростей рабочих органов, переста-
новочных усилий сервоприводов. Изменение температу-
ры среды ведет к изменению параметров чувствительных
элементов, упругости рессор вибропитателей, жесткости
лент и др. Погрешности от влияния этих факторов могут
быть достаточно точно учтены и скомпенсированы.
Наконец, погрешности от изменения характеристик
материала, связанные с его неоднородностью, оказывают
решающее влияние на возникновение отклонений расхо-
да. В большинстве технологических процессов имеют
место неоднородность гранулометрического состава и
формы зерен; колебания объемного и удельного весов,
коэффициента внутреннего трения; переменная влаж-
ность. Перечисленные характеристики для конкретного
материала могут быть получены на основании значи-
тельного количества определений в виде статистических
характеристик
W(Pi)=UPi), (4)
где W(pi)—частость частиц, характеризующихся ве-
личиной параметра pi.
Часть параметров, характеризующих материал,
влияет на величину расхода по требуемому параметру,
и они являются определяющими точность. Мгновенные
значения определяющих параметров определяют теку-
щую величину расхода, а предельные отклонения этих
параметров — предельные отклонения расхода
п
Q = SvCp - , AQiviaKC = Sv (Pi макс—Pi ср)« (5)
Факторы, создающие погрешность работы дозатора,
действуют независимо. Фактическое отклонение расхода
за малый промежуток времени определяется наложе-
нием погрешностей, создаваемых отдельными фактора-
ми в данный момент. Рассматривая в отдельности фак-
торы, создающие погрешность, мы получаем ряд графи-
ков погрешностей, характеризующих точность дозирова-
ния, как функцию различных факторов. Произведение
частных погрешностей определяет -величину максималь-
ных отклонений при дозировании.
8

2. ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
МАТЕРИАЛОВ И ВОЗМОЖНЫМ КАЧЕСТВОМ РАБОТЫ
ДОЗАТОРОВ
Из всех характеристик, определяющих точность дози-
рования, особое место занимает гранулометрия мате-
риала.
При прохождении частиц материала у кромки эле-
ментов, ограничивающих проходное сечение (рис. 1 и
2,а), имеет место периодическое сокращение эффектив-
ного сечения проходного отверстия. Строгое математиче-
ское описание этого процесса в конечной форме не пред-
ставляется возможным. Однако, исходя из допущения
о шаровой форме частиц материала, можно вывести не-
которые зависимости, позволяющие оценить явление.
При проходе каждой частицы у кромки рабочего ор-
гана эффективное сечение, как можно уяснить из рис. 2,6,
(л JL 4}
изменяется от 50 до SQ—v ^ ; S2 по уравнению
S = S0 — 2vB [ Vvbt (6 — vBt) dt +
do
где 6 — диаметр частицы;
S0, S — полная и эффективная площадь проходного
отверстия;
t — время движения частицы;
vB — вертикальная скорость движения частицы.
Количество выданного материала при проходе одной
частицы диаметра б уменьшится на величину объема
тела, изображенного на рис. 2,в,
где 1>г — горизонтальная скорость потока материала.
9

о
Он
о

e) t
Рис. 2. Явления при выходе материала из под
заслонки.
а—схема; б—фазы сокращения сечения; в — сокра-
щение при выходе одной частицы; г — изменение се-
чения от времени для одномерных частиц; д — зави-
симость объема от времени для одномерных частиц;
е — изменение сечения от времени для разномерных
частиц; ж — зависимость объема от времени для раз-
номерных частиц.
При последовательном проходе частиц материала
у кромки выходного отверстия имеет место сокращение
объема выданного материала, эквивалентное уменьше-
нию сечения отверстия, на величину
"ЧО + тЬй- (8,
11

При работе с материалом, частицы которого имеют прб:
извольную форму, в силу случайности ориентировки от-
дельных частиц в пространстве возникают изменения сел
чения, описываемые зависимостью
5=5„
J f(t)dt,
(9)
где а — размер частицы материала по вертикали.
Исходя из равновероятности различной ориентировки
частиц, можно считать, что при проходе достаточно
большого числа частиц общий эффект сокращения объ-
ема будет эквивалентен эффекту от прохода равного
числа шаровых частиц с диаметром, равным среднему
размеру частиц произвольной формы. Таким образом,
приведенные зависимости (6) и (7) остаются справедли-
выми как приближенные средние значения.
Большинство дозируемых материалов характеризует-
ся не только произвольной формой частиц, но и распре-
делением частиц по размеру
!Щ6„)=/(6). (10)
В результате прохождения через рабочие органы такого
разнородного материала происходит уменьшение сред-
него расхода на величину, которая может быть опреде-
лена на основании распределения частиц по крупности.
Среднее сокращение площади проходного отверстия,
определяющее величину расхода, может быть определе-
но из формулы
до , Ш (а,) а, + k2w (*,) d2 + ... + knw (*п) ая лп
^ср—Р 2~3 * ^ '
где бь 62 ... — эквивалентный средний диаметр
различных фракций материала;
ku k2 ... — увеличивающий коэффициент для
крупных фракций и уменьшающий
для мелких;
р' — периметр неподвижных кромок по-
верхностей, ограничивающих про-
ходное отверстие;
12

W(6i), W(b2) ... — частость различных фракций по ве-
су (определяется методами грануло-
метрического анализа), причем
klW(6i)+k2W(62)+ ... + knW{6n) = \fiO.
Характерным является то, что влияние крупных частиц
будет выше, чем мелких, за счет размещения последних
в пределах проекций первых на ограничивающую грань.
Влияние крупных частиц на сокращение расхода может
быть определено расчетом и равноценно увеличению их
количества в 1,27 раза при отдельных включениях
и в 1,12 раза при наиболее плотном их пространственном
расположении; влияние мелких частиц должно быть
уменьшено соответствующими коэффициентами.
Учет гранулометрического состава позволяет уточ-
нить формулу (2)
Q =
= ['j* f (х) dx — р' klW {dl) bl+k*w (§2) аз2+- - - Kj X
*=0
\f(t)dt n
0
Формула (12) достаточно полно отражает основные
факторы, определяющие производительность рабочих
органов дозаторов.
В результате последовательного прохода частиц ма-
териала наблюдаются изменения сечения слоя и объема
прошедшего материала, показанные на рис. 2,г—ж. При
движении разноразмерного материала флуктуации сече-
ния и расхода определяются размерами частиц и скоро-
стями движения потока. Каждая флуктуация представ-
ляет процесс, подобный колебанию релаксационного ге-
нератора. Передний фронт флуктуации, соответствую-
щий постепенному выходу частицы из-за кромки и
уменьшению эффективного сечения выходного отвер-
стия, пологий; задний, крутой, соответствует моменту
выхода частицы. Продолжительность переднего фронта
зависит от' размера частицы в направлении движения
13

и скорости движения у кромки и определяется из фор-
мулы
При движении однорядного потока одномерного ма-
териала наблюдается близкое к равновероятному рас-
пределение значений
мгновенных отклонений
рис. 3,а, причем за счет
'неравномерности прира-
щения объема при пере-
мещении частицы, выте-
кающей из формул (6),
(7), распределение асим-
метрично относительно
средней величины расхо-
да. В случае движения
многорядного потока ве-
личина отклонения опре-
деляется суммой откло-
нений, вызванных от-
дельными частицами.
Подход отдельных ча-
стиц к кромке опреде-
ляется действием боль-
шого числа мелких фак-
торов, и в соответствии
с центральной предель-
ной теоремой теории ве-
роятностей распределе-
ние суммарного откло-
нения должно лишь не-
значительно отличаться
от нормального закона
распределения. При мно-
горядном потоке одно-
мерного материала воз-
никает распределение
отклонений вида, показанного на рис. 3,6.
При многорядном потоке неоднородного материала
каждый из размеров частиц будет давать распределение
отклонений вида, показанного на рис. 3,6, а в результа-
те совместного влияния различных фракций получается
14
Рис. 3. Связь между величиной
отклонений и гранулометрическим
составом.
а — распределение отклонений при одно-
рядном потоке одномерных частиц;
б—распределение отклонений при мно-
горядном потоке одномерных частиц;
в — распределение отклонений при мно-
горядном потоке неоднородного мате-
риала.

распределение вида, приведенного на рис. 3,в. Это рас-
пределение характеризуется тем, что минимальное мгно-
венное значение расхода определяется наиболее круп-
ными частицами и составляет при ширине й~0,89 6Макс^>
максимальное значение расхода соответствует полному
сечению, а среднее значение
[0,42-0,42 Обмане) *]бМакс&,
где 1>'Щб макс
Частость различных значений отклонений может быть
определена на основании зависимости
W
(А<го=(^-)**^(8х)*ч-[
х(1-^)г(б/-]+{[(^)г(3з)]Ч
х
W (80
х
x(1-»!;)}+-+R",(''>]"+[t
xO-i)+[^^(».)]''J(.-i)'+...+
+ Г»7"7(8.)('-тГ'+№'(8.)0-»7-)'']}. 04)
где
k9 =
02
W (^i)» ^ (^2) • • • —частости частиц диаметром 81в 82. .
Абсолютное значение экстремальных отклонений пря-
мо связано с максимальной крупностью частиц дози-
руемого материала
А<3макс—AQmhh-0,89 бмаксб. (15)
Однородные по крупности материалы дают распределе-
ние отклонений с минимальной асимметрией и макси-
мальной частостью средних значений расхода. С повы-
шением неоднородности увеличивается асимметрия рас-
пределения отклонений расхода; частость минимальных
отклонений уменьшается, а величина их возрастает.
15

При движении материала знак отклонения в каждом
ряду периодически меняется и в результате происходит
суммирование участков с разными знаками. Суммирова-
ние участков может при неоднородном материале вести
к накоплению отклонения того или иного знака. Однако
t
Рис. 4. Зависимость отклонений от вре-
мени.
а — абсолютная; б — относительная.
скорость возрастания суммарного отклонения стремится
к сокращению, поскольку
?AQi
—t <Д<Зэкстр» (16)
где t следует рассматривать как безразмерную величи-
ну, соответствующую числу проб.
Если перейти к относительным отклонениям, то их
значения при времени т составят:
AQmhh ^ 0,473Макс6т;р и AQMaKc ^ 0.423Mhh6w
Qcp Qcp Qcp Qcp *
С увеличением времени измерения расхода относи-
тельные отклонения непрерывно уменьшаются, асимпто-
тически стремясь к нулю.
16

Зависимости абсолютных и относительных экстре-
мальных отклонений от времени различны для разных
материалов, а их характер приведен на рис. 4.
Таким образом, гранулометрический состав материа-
ла определяет среднее значение и распределение откло-
нений объемного расхода при определенном положении
рабочих оргаюов. Поскольку в формулу расхода входит
интересующий нас параметр, по которому оценивается
расход, то для определения возможных общих отклоне-
ний полученные экстремальные отклонения объемного
расхода должны быть умножены на предельные значе-
ния параметра, найденные из соответствующих распре-
делений,
AQpMaKc = ОмаксРгмакс QcpPicp И AQpmhh"
==,(QmhhPimhh QcpPicp) • 08)
Этими величинами отклонений можно оперировать при1
оценке необходимости введения автоматического регу-
лирования и при разработке системы регулирования.
з. критерии для оценки точности дозирования
При порционном дозировании оценка точности произ-
водится величиной максимальных отклонений, отнесен-
ных к величине отмериваемой порции или к максималь-
но возможной для данного типа оборудования порции.
При переходе к непрерывному процессу нет определен-
ности в части единицы, по отношению к которой надле-
жит оценивать точность. В практике непрерывного дози-
рования оценка точности производится и по отношению
к пробам определенного веса и по отношению к пробам
за определенный временной промежуток. В различных
случаях [Л. 7, 10, 13, 27] оценка точности производилась
по отношению к пробам, отобранным за 1, 3, 5, 10 сек,
1, 20, 60 мин, или по отношению к пробам 100, 1 000 кг.
Такие способы контроля позволяют оценивать точность
в каждом конкретном случае, но получаемые показатели
далеко не всегда позволяют вести сопоставление разных
дозаторов. В различных случаях требуется обеспечить
определенную точность по отношению к различным ко-
личествам дозированного материала, а известные крите-
рии точности не дают возможности провести такую
оценку.
2-3 Ц 17

Вместе с тем известно, что величина отклонений за-
висит от времени и количества отдозированного мате-
риала. В качестве характеристики точности дозирования
могут быть использованы зависимости вида, приведен-
ного на рис. 4.-Определение этих зависимостей произво-
дится экспериментально, путем замера фактического
значения расхода по сериям последовательных проб от-
Ри'с. 5. Статистический анализатор.
/ — весовой транспортер с коробкой скоростей; 2 — контакт; 3 — весо-
вая стрелка со щелью; 4 — блок фотосопротивления; 5 — осветитель;
6 — блок счетчиков импульсов.
дозированного материала за одинаковые промежутки
времени. Замеры могут выполняться с помощью статиче-
ского анализатора или путем отбора проб.
Статический анализатор (рис. 5) представляет ве-
совой транспортер дискретного взвешивания со ступен-
чато-изменяемой скоростью ленты. Положение весового
коромысла посредством фотосопротивлений определяет
включение цепи одного из счетчиков импульсов. Вклю-
чение счетчиков- импульсов синхронизировано с движе-
нием ленты — за полоборота ленты одно включение. Ко-
личество фотосопротивлений и счетчиков импульсов рав-
но числу интервалов отклонений. На счетчиках импуль-
сов получаются значеция частости отклонении. Переклю-
18

чение скорости ленты позволяет произвести взвешивание
участков, соответствующих разной величине проб.
При определении качества дозирования путем от-
бора проб из потока материала производится отбор и
взвешивание не менее 30 подряд взятых проб. Отбор
проб может быть произведен при работе дозатора на
конвейер, после остановки последнего и разделения слоя
материала на подряд расположенные участки, мини-
мальная длина которых должна соответствовать предпо-
лагаемой длительности переднего фронта флуктуации от
частицы максимальной крупности.
С технологической точки зрения для характеристики
процесса непрерывно-поточного дозирования интерес
представляют величины максимальных отклонений.
Однако в ограниченных выборках, какими являются се-
рии проб, величины максимальных отклонений могут
существенно отличаться от этих же величин в генераль-
ной совокупности. Даже в выборках более 100 проб, как
показывает опыт, может не встретиться максимальных
отклонений. Отбор и обработка большого количества
проб трудоемки.
В связи с изложенным для характеристики качества
процесса непрерывно-поточного дозирования целесооб-
разно использовать величины средних квадратичных
отклонений. Вычисление средних квадратичных отклоне-
ний производится по правилам, изложенным в специаль-
ной литературе, по формуле
т — количество проб;
Qi — текущая величина проб по параметру;
Qcp — средняя величина пробы.
Разброс средних квадратичных отклонений для раз-
личного количества проб отдозированного материала
2* 19
где
у, (qi-q'cp)
д =
т

крупностью до 40 мм приведен на рис. 6, из которого
видно, что достаточная точность оценки качества дози-
рования может быть получена при выборке из 30 проб.
Использование для оценки точности процесса непре-
рывно-поточного дозирования средних квадратичных
отклонений позволяет более надежно провести сопостав-
6
& макс
Рис. 6. Разброс ©реднеювадратических откло-
нений для выборок различного объема.
ления результатов экспериментов при ограниченном ко-
личестве опытных данных.
Использование других критериев, принятых в теории
вероятностей, а именно — вероятных отклонений, меры
точности и т. д., невозможно без анализа в каждом слу-
чае кривой распределения величины отклонений. График
зависимости средних квадратичных отклонений от вели-
чины пробы может использоваться как основная харак-
теристика точности дозирования данного материала.
Каждый тип дозатора должен снабжаться характери-
стиками точности дозирования разных материалов, при-
чем можно принять стандартный ряд материалов по
гранулометрическому составу.
В качестве стандартных материалов можно исполь-
зовать гранулированные материалы любого химического
или петрографического состава с окатанной поверхно-
стью при влажности 0%. Возможный гранулометриче-
ский состав этих материалов приведен в табл. 1.
Для стандартных материалов определяются соотно-
шения между различными критериями, чем обеспечи-
вается возможность простого пересчета. Методика отбо-
ра проб должна соответствовать описанной, а испытания
должны проводиться на специальных стендах.
20

Таблица 1
Содержание фракций, %
>0,0Э5
0,1—5
5—10
10—20
20—40
40-80
Материал № 1
100
Материал № 2
5+5
95+5
Материал № 3
2+2
95+5
2+2
95+5
Материал № 4
2+2
5+5
95±5
Материал № 5
2±2
5±5
Полученные величины средних квадратичных откло-
нений наносятся на график a = f(t), причем шкала време-
ни является сопряженной со шкалой количества материа-
ла (рис. 4). Определение представляющих наибольший
практический интерес величин максимальных отклоне-
ний производится на основании графика o=f(t) для
требуемой навески при известных для конкретного ма-
териала соотношениях между средними квадратичными
и максимальными отклонениями, установленных пред-
варительными экспериментами.
4. НЕОБХОДИМОСТЬ ВВЕДЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
В каждом технологическом процессе применяются
специфические материалы и могут быть различными
требования к точности дозирования.
При выдаче потока сыпучих материалов через отвер-
стие отклонения расхода от средней величины опреде-
ляются по формулам (18). Величины отклонений в зави-
симости от характеристик и количества дозируемого ма-
териала изменяются в широких пределах.
Задача определения точности дозирования сводится
к отысканию оптимальных условий с учетом обеспече-
ния нормального хода технологического процесса при
минимальных затратах. Не представляется возможным
дать оптимальные значения точности для всех техноло-
гических процессов. Однако можно указать некоторые
пути определения оптимальной точности дозирования.
Для определения оптимальной точности дозирования не-
обходимо: а) на основании анализа технологического
процесса назначить количество материала и допуски
отклонений; б) выявить характеристические параметры;
21

б) получить характеристики материала, подлежащего
дозированию, и их распределения; г) определить по ха-
рактеристикам дозаторов ожидаемые точности дозиро-
вания данного материала; е) сопоставить требуемые и
ожидаемые точности дозирования.
В случае, если ожидаемая точность дозирования ниже
требуемой, необходимо либо повышение однородности
дозируемого материала, либо введение автоматического
регулирования расхода.
Повышение однородности материалов, как правило,
требует больших дополнительных затрат как на созда-
ние специальных устройств и установок, так и на их
эксплуатацию. Значительно более эффективным являет-
ся введение автоматического регулирования. Особенно
важно введение автоматического регулирования для
дозирования материалов, характеристики которых изме-
няются во времени. Изменение характеристик материала
во времени приводит не только к изменению предельных
отклонений, но и к изменению среднего значения рас-
хода. Оценка нестабильности процесса дозирования во
времени производится критерием устойчивости
Ку = <Г^> (20)
Чзад
где Qcp — среднее значение расхода за выбранный про-
межуток;
С?зад — среднее заданное значение расхода.
Для определения устойчивости процесса дозирования
при одинаковом положении элементов, задающих про-
изводительность, производятся отборы серий проб через
длительные промежутки времени (сутки — месяцы). Вы-
численные средние значения расхода используются для
оценки устойчивости. Процесс дозирования можно счи-
тать устойчивым при
IS ^ Qcp ± За
Ау<.—7л •
Ч?зад
Требования к точности и устойчивости непрерывно-
поточного дозирования в значительном числе случаев
не могут быть удовлетворены с помощью простейших
систем без автоматического регулирования. Необходи-
мость соблюдения ставящихся требований ведет к раз-
работке автоматических дозаторов непрерывного дейст-
вия.
22

ГЛАВА ВТОРАЯ
КЛАССИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ СХЕМ ДОЗАТОРОВ
5. ОБЩАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И КЛАССИФИКАЦИЯ
ДОЗАТОРОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
Дозаторы с автоматическим регулированием пред-
ставляют механизмы, предназначенные для выдачи по-
тока материала с обеспечением требуемого значения
расхода.
Для компенсации возникающих в процессе дозирова-
ния отклонений расхода от требуемого значения 'вводят-
ся устройства, автоматически измеряющие интенсив-
ность потока и корректирующие ее по величине в опре-»
деленных пределах.
Дозатор непрерывного действия может иметь сле-
дующие структурные элементы: а) рабочие органы, обес-
печивающие движение материала и определяющие вели-
чину расхода; б) датчики, измеряющие расход и
преобразующие измеренную величину в требуемые сиг-
налы, — механические, электрические, пневматические
и т. п.; в) передаточные звенья, обеспечивающие переда-
чу и в общем случае усиление сигналов; г) контрольно-
измерительные и регистрирующие приборы — элементы,
обеспечивающие возможность непосредственного наблю-
дения за работой дозаторов и регистрацию процесса до-
зирования; д) вспомогательные конструктивные элемен-
ты — рамы, воронки, ролики, натяжные и очистные
устройства и т. п.
Дозаторы могут иметь или все перечисленные эле-
менты, или же только часть из них.
Практически для всех сыпучих материалов, кроме
порошкообразных, могут применяться одни и те же ра-
бочие органы, а для порошкообразных — механизмы,
исключающие самопроизвольное движение материала.
В качестве датчиков дозаторов могут применяться
устройства, позволяющие вести измерение параметров
потока в процессе движения. При автоматическом весо-
вом дозировании, в частности, возможно использование
весоизмерительных устройств непрерывного действия.
Наличие в составе автоматических дозаторов чувстви-
тельных элементов, измеряющих величину параметра,
определяющего расход, и имеющих показывающие при-
23

боры, позволяет представить формулу расхода в удоб-
ном для практических целей в виде, а именно:
Q = kpiVt. (21)
Эта формула является производной от формул (2) и
и (12), так как количество материала на единицу длины
потока является функцией сечения выходного отверстия.
В качестве передаточных звеньев могут применяться
любые устройства: механические, электрические, гидрав-
лические, пневматические. Механические передаточные
устройства применяются преимущественно в системах
прямого регулирования; в системах непрямого регулиро-
вания применяются преимущественно электрические и
отчасти пневматические и гидравлические устройства.
Основные контрольно-измерительные приборы в до-
заторах должны обеспечить измерение и регистрацию
текущего значения расхода и общего количества отдози-
рованного материала. В качестве таких приборов исполь-
зуются показывающие элементы датчиков, например
весовые головки, и связанные с первичными датчиками
вторичные приборы телеметрической системы. Запись
текущих значений расхода производится на диаграммы;
величина суммарного расхода фиксируется на интегра-
торах вторичных приборов. Кроме основных контрольно-
измерительных приборов, в некоторых случаях применя-
ются приборы, контролирующие некоторые вспомога-
тельные величины, как, например, скорость ленты
питателей, напряжение питания двигателей, позволяю-
щие судить о работе дозатора. Состав и количество кон-
трольно-измерительных приборов могут изменяться в за-
висимости от сложности и назначения дозатора.
Кроме элементов, определяющих технологические
возможности дозатора, имеется еще целый ряд вспомо-
гательных конструктивных элементов, обеспечивающих
сопряжение и нормальную работу отдельных основных
элементов. Состав и конструкция вспомогательных эле-
ментов могут быть самыми разнообразными. Следует
отметить, что такие вспомогательные элементы, как
очистные и натяжные устройства, побудители, воронки,
могут оказать значительное влияние на работу дозатора
в целом.
Автоматическое регулирование производительности
осуществляется с помощью различных схем. Для выяв-
24

ления требований к схемам автоматического регулйрбёй-
ния необходимо дать анализ процесса регулирования
с учетом специфики дозирования материалов. Прежде
чем переходить к рассмотрению отдельных схем, целе-
сообразно классифицировать существующие доза-
торы.
Дозаторы непрерывного действия могут различаться
по способу регулирования производительности, типу си-
стемы автоматического регулирования, характеристике
дозируемого материала, конструктивным признакам.
В зависимости от способа регулирования производи-
тельности все дозаторы могут быть разделены на маши-
ны без автоматического регулирования и с автоматиче-
ским регулированием. Следует отметить, что такое
разделение имеет преимущества перед принятым в на-
стоящее время разделением дозаторов на объемные и
весовые, поскольку автоматическое регулирование может
производиться не только по весу, но и по другим пара-
метрам, например по объему, концентрации и расходу
отдельных компонентов. Регулирование производитель-
ности как ручное, так и автоматическое может произво-
диться за счет изменения сечения потока материала, его
скорости и комбинации этих воздействий. В ряде слу-
чаев способ регулирования производительности имеет
принципиальное значение и определяет возможное ка-
чество работы дозатора.
Характеристика дозируемого материала определяет
конструкцию рабочих органов машин, и в связи с этим
классификация по этому признаку представляется необ-
ходимой. Возможно подразделение на дозаторы газов,
жидкостей, порошкообразных, мелкозернистых, крупно-
зернистых и крупнокусковых материалов. Проведенное
разделение является до некоторой степени условным,
как условным является и разделение сыпучих материа-
лов.
По конструктивным признакам дозаторы разделяют-
ся на одноагрегатные и двухагрегатные, а также по
типу питателя и датчика.
Автоматические дозаторы могут быть классифициро-
ваны по признакам, принятым в теории автоматического
регулирования, на замкнутые и незамкнутые, статиче-
ские и астатические системы, системы прямого и непря-
мого, непрерывного и позиционного регулирования. При-
25

менение различных методов регулирования расхода и
схем автоматического регулирования позволяет создать
ряд принципиально отличающихся дозирующих
устройств непрерывного действия.
Наиболее интересной для последующего анализа
является классификация по признакам, принятым в тео-
рии автоматического регулирования.
Хд
1
'—--^ Регулирующие
у/ органы
Pi
7
Внешний,
сигнал
6
з<
£~axl..+a1jc1+atnOc1+.
WiXi+CLinX^CLijqft)
Xq
чт
—
К2 002
5
KLXL
KfnXf
Xi+2
6)
Рис. 7. Обобщенные структурные схемы автомагических до-
заторов.
а — незамкнутая; б — замкнутая.
/ — органы местного регулирования; 2 — объект регулирования; 3 —
датчики параметров Хи х2 . . . и их производных; 4 — сЬункииональнме
блоки; 5 — блок сравнения; 6 — зада гчик; 7 — усилитель; 8 — регули-
рующие органы.
27

Существующие автоматические дозаторы могут быть
размещены в сводной классификационной таблице.
Все автоматические дозаторы могут быть представ-
лены двумя структурными схемами, приведенными на
рис. 7. Схема рис. 7,а охватывает дозаторы с незамкну-
той системой автоматического регулирования. В этом
случае изменение контролируемой величины параметри-
чески связано с изменением состояния рабочих органов.
На рис. 7,6 дана наиболее общая схема автоматических
дозаторов с замкнутой системой регулирования. В схеме
предусмотрен учет параметров дозируемого потока и их
производных, а также ввод внешних сигналов и их
функциональное преобразование. Из этой схемы исклю-
чением отдельных элементов могут быть получены как
частные случаи схемы различных существующих доза-
торов, а также намечены возможные варианты схем при-
менительно к поставленным конкретным требованиям.
6. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ДОЗИРОВАНИЯ И МЕТОДЫ
АНАЛИЗА ДОЗАТОРОВ
Процесс непрерывного дозирования, как это было
показано в гл. 1, характеризуется непрерывным измене-
нием значения величины расхода за счет изменения
эффективного сечения проходного отверстия при проходе
частиц у кромки. Вместе с тем в связи с изменением
объемного веса, влажности, гранулометрического соста-
ва и других факторов имеют место, как правило, более
медленные изменения расхода. Длительность и величина
флуктуации зависят от размера частиц, соотношения
вертикальных и горизонтальных скоростей частиц и со-
отношения периметра неподвижных кромок и площади
выходного отверстия. Данные о длительности и величине
флуктуации для некоторых практических случаев, а так-
же соотношения величин объемного веса и возможные
влажности приведены в табл. 3.
Длительность, знак и модуль мгновенных отклонений
расхода являются случайными величинами. Предсказа-
ние дальнейшего значения этих величин по известным
предшествующим значениям, как правило, не представ-
ляется возможным. С полной достоверностью возможно
лишь предсказание знака дальнейшего изменения после
максимальных отклонений; в других случаях можно
пользоваться лишь вероятностными характеристиками.
28

Таблица 3
Крупность
материала,
мм
Возможное
соотношение
объемного
веса
^макс^мин
Возможная
влажность,
%
Средняя
длительность
флуктуации,
сек
Среднее отно-
сительное
изменение
расхода при
флуктуациях,
%
0,001—0,01
1.6
0—25
0,01—0,1
1,4
0-18
0,1—1,0
1,35
0—12
0,1—0,4
2—6
1—5
1,30
0—8
0,2—0,8
5—10
5—10
1,25
0—6
0,3-1,0
7-15
10—20
1,25
0—4
0,5-1,5
10—20
20—40
1,25
0—3
0,8—2,0
15—30
40—80
1,2
0—2
1,0-2.5
20—40
Примечание. Данные о длительностях флуктуации и величинах отно-
сительных отклонений расхода приведены для сечений проходных отверстий и
скоростей движения, соответствующих производительностям существующих
дозаторов в интервале 10—100 т/ч.
С точки зрения автоматического регулирования вся-
кое отклонение расхода является возмущением и систе-
ма регулирования должна реагировать на возмущение
таким образом, чтобы привести величину расхода
к заданному значению. В зависимости от технологиче-
ских требований автоматические дозаторы могут исполь-
зоваться для решения следующих задач: поддержание
требуемого мгновенного значения расхода; поддержание
заданного среднего расхода за определенный промежу-
ток времени; обеспечение суммарного количества мате-
риала за определенный цикл.
Первая из поставленных задач в большинстве суще-
ствующих дозаторов сыпучих материалов не решается,
и решение ее на базе использования схем существующих
дозаторов встречает принципиальные затруднения.
Поддержание требуемых мгновенных значений рас-
хода может потребоваться для многих технологических
процессов, в которых необходимо обеспечить точное ко-
личество материала за малые интервалы времени. Для
решения этой задачи необходимо регулирование рас-
пространять на измеренную часть потока материала. Та-
кая возможность имеется в незамкнутых системах доза-
торов. Условием осуществимости таких систем является
нахождение интересующих нас параметров потока ма-
териала
pi±Api
29

в сравнительно узких границах, соответствующих преде-
лам коэффициента передачи системы
&Рг м акс ^
kpi мин
(22)
В существующих дозаторах сыпучих материалов это
условие может быть выдержано, так как сечение потока
материала в них определяется главным образом геомет-
рией выходного отверстия и гранулометрией материала,
а другие показатели изменяются в сравнительно узких
пределах. Практически весовой расход в потоке мате-
риала колеблется не более чем в 2 раза, а коэффициент
передачи может изменяться в значительно более широ-
ких пределах.
Вторая задача сводится к определению средней вели-
чины расхода за заданный промежуток времени и регу-
лированию по этому значению. Усреднение значения
расхода может быть получено за счет конструкции дат-
чика или применения специальных устройств. Для полу-
чения устойчивого значения сигнала среднего расхода
необходимо, чтобы период, за который производится
усреднение, был значительно больше длительности от-
дельных флуктуационных возмущений. Зависимость
среднего значения сигнала от соотношения длительности
флуктуации Тмакс и времени измерения / описывается
уравнением
где Аймаке — значение максимального отклонения рас-
хода;
Qcp — среднее значение расхода.
Отношение хм&ксН должно быть таким, чтобы измене-
ния сигнала не превышали допустимых отклонений рас-
хода. Так, если величина максимального относительного
отклонения расхода при флуктуациях составляет 20%,
а требуется дозировать материал с допуском ±1%, то
Т^макс/^
Время, за которое производится усреднение, опреде-
ляется на основании приведенного соотношения и фак-
тической максимальной длительности флуктуации для
дозируемого материала при данном типе питателя. Если
ьм акс
макс
(23)
Р
tQot,
30

Максимальная длительность флуктуации составляв?
2 сек при данных ранее требованиях к точности, то
время усреднения t ^ 20 сек. Способ усреднения должен
выбираться преимущественно на основании конструктив-
ных соображений.
При дозировании с обеспечением суммарного коли-
чества материала за определенный цикл задача сводит-
ся к суммированию мгновенных значений расхода срав-
нению с заданием и соответствующей форсировке
подачи при недостаточной интенсивности или к останов-
ке по достижении заданного значения. Такая необходи-
мость возникает в случае отмеривания непрерывными
дозаторами порций материала как при ведении техноло-
гического'процесса, так и при выдаче продукции в тару.
Сигнал при этом получается как сумма значений мгно-
венных расходов:
P = YQi- (24)
Неравномерность подачи в таких случаях не имеет
существенного значения. Необходимо выдерживать либо
время подачи 4, либо просто общее количество.
При разработке дозатора на основании требований
производится выбор рабочих органов, определяется не-
обходимость автоматического регулирования, а затем
с учетом реальных элементов составляется структурная
схема и производится ее анализ на устойчивость и каче-
ство регулирования. Кроме оценки устойчивости систе-
мы и возможной ошибки при отклонении характеристик
материалов на основании критериев, принятых в теории
авторегулирования, в ряде случаев интересные результа-
ты могут быть получены в результате анализа условий
статического равновесия систем при переменных харак-
теристиках материалов. Совершенно необходима также
проверка качества регулирования в условиях возможных
величин и длительностей флуктуации.
Оценка устойчивости автоматических дозаторов мо-
жет производиться любыми методами, принятыми в тео-
рии автоматического регулирования. В различных слу-
чаях используются критерии Рауса, Гурвица, Найквиста,
Михайлова. Одной из удобных форм анализа сложных
систем дозаторов с корректирующими звеньями является
31

Построение амплитудно-фазо-частотных характеристик
и применение критерия Михайлова — Найквиста. Ме-
тоды исследования систем на устойчивость, и, в частно-
сти, построения амплитудно-частотных и фазо-частотных
характеристик и использования критерия Михайлова —
Найквиста, детально рассмотрены в специальной лите-
ратуре [Л. 19, 20].
Анализ условий статического равновесия системы
датчик веса — питатель позволяет определить некоторые
свойства передаточных звеньев, необходимые для обес-
печения точности дозирования в условиях переменных
характеристик материала. Для анализа условий стати-
ческого равновесия составляются уравнения равновесия
датчика при разных значениях параметра, характери-
зующего материал. Учитывая, что при постоянном зна-
чении расхода эти уравнения соответствуют одному зна-
чению сигнала, приравнивают правые части этих урав-
нений и находят соотношения между характеристиками
материала, регулирующего органа и передаточным коэф-
фициентом. В качестве параметра, характеризующего
материал, возможно использование различных характе-
ристик, влияющих на расход при дозировании. При до-
зировании с регулированием по весу, в частности, воз-
можно использование данных о влажности и объемном
весе.
Проверка качества работы автоматических дозаторов
при работе в условиях возмущений переменной длитель-
ности, формы и величины возможна методами статисти-
ческой динамики [Л. 20, 28], но представляет чрезвычай-
но большие трудности.
В связи с большими трудностями аналитической
оценки качества работы дозаторов применяется экспери-
ментальное исследование точности дозировки различных
материалов. Результаты этих исследований используют-
ся для характеристики и сопоставления дозаторов.
7. НЕЗАМКНУТЫЕ СИСТЕМЫ
Автоматические дозаторы с незамкнутой системой
имеют структурную схему, приведенную на рис. 7,а.
Конструктивно такие дозаторы решаются преимущест-
венно на базе ленточных питателей с регулируемой ско-
ростью. Контроль расхода материала осуществляется по
весу или скоростному напору с передачей сигнала на ре-
32

pjn
Ал*
О*
пр пм
Н=ч-и—
3:
/7/7 /М/-
гН М
Рис. 8. Дозатор с незамкнутой системой регулирования.
гулируемый привод питателя. Примером конструктивно-
го решения является дозатор Н. А. Горбатова (рис. 8).
Дозатор представляет ленточный питатель с регули-
руемым по скорости приводом. Между воронкой и голов-
ным барабаном под свободным пролетом ленты разме-
щается датчик-—весовой ролик. Весовой ролик тягами
3—313 33

связан с весовым механизмом с циферблатным показы-
вающим прибором. Весовой механизм снабжен реохор-
дом для преобразования перемещения в электрический
сигнал, который используется для управления электро-
машинным усилителем. Двигатель питателя подключен
к электромашинному усилителю. Для подачи материалов
с различными характеристиками дозатор может снаб-
.к г •*•/
,2
/3
T3p*t
Kexs
Trhpz*T0P*a.
_ KSX„
V
Рис. 9. Структурная схема дозатора с незамкнутой системой регу-
лирования.
/ — весочувствительный элемент; 2 — реохорд; 3, 4 — ЭМУ; 5 — двигатель
постоянного тока.
жаться воронками с переменной высотой поднятия за-
слонки или секторным питателем. Изменение производи-
тельности достигается перестановкой заслонки и одно-
временным изменением связи между датчиком веса и
электромашинным усилителем. Наличие воронки, фор-
мирующей сечение потока материала, исключает воз-
можность перегрузки питателя.
Полная структурная схема дозатора представлена на
рис. 9. Система состоит из колебательных, безынерцион-
ного и инерционных звеньев.
Расход дозаторов с незамкнутой системой регулиро-
вания определяется из выражения
Q = PiV, (25)
где pi — значение контролируемого параметра;
v — скорость перемещения материала в зоне дат-
чика.
Одним из условий нормальной работы дозатора
является соответствие приращения скорости Av прира-
щению веса Aq:
Av=f(q)=kAq. (26)
34

Достоинством такой системы является то, что регулиро-
вание распространяется на участок материала, прошед-
шего через датчик. Другим условием соответствия дейст-
вительного расхода заданному является равенство вре-
мени движения материала от датчика до выдачи из
дозатора и времени изменения скорости на требуемую
величину.
Vmuh Vcp У макс Умип Цмакс
а) Ю
Рис. 10. Характеристики дозаторов с .незамкнутой системой
регулирования.
.а — регулирование по сечению; б — регулирование по скорости.
Однако при случайных знакопеременных возмуще-
ниях произвольной длительности точное соблюдение это-
го условия при постоянной характеристике элементов
системы невозможно; соответственно невозможно и точ-
ное поддержание заданного значения расхода.
Регулирование производительности таких дозаторов
может осуществляться изменением начальной скорости
движения ленты при постоянном сечении слоя материа-
ла или изменением сечения слоя материала при неиз-
менной скорости. При регулировании изменением ско-
рости необходимо одновременно изменять коэффициент
передачи системы таким образом, чтобы
Av Api
v р •
При изменении сечения никакой дополнительной на-
стройки не требуется. Однако регулирование производи-
тельности по скорости конструктивно удобнее, так как
возможно дистанционное изменение с помощью простых
технических средств.
3* 35

Зависимости производительности от скорости для
случаев регулирования по скорости и сечению представ-
лены на графиках рис. 10,а и б. Рассмотрение графиков
рис. 10 и формул (25), (26) показывает, что при само-
произвольном изменении скорости производительность
может изменяться в широких пределах, а система регу-
лирования не будет реагировать. Такое самопроизволь-
на ли rja 4
Технические характеристики дозаторов с незамкнутой
системой регулирования
Тип дозатора
Показатель
Дозируемый материал
Производительность
Тип чувствительного эле-
мента
Тип передаточных зЕеньев
Тип рабочего органа
Регулируемые параметры и
пределы регулирования
Энергопитание
Мощность
Габариты
Вес
мм
т/ч
см/сек
в
кет
мм
кг
5—40
115
Весовой ролик
Электрэмашшный усилитель
Ленточный питатель
Скорость ленты 0,08—0,32
220/380
4 203X1 195Х
XI 765
1 570
1,1
4 203X1 НЗХ
XI 765
1 450
ное изменение скорости может происходить в связи
с изменением коэффициента передачи усилительных
звеньев или при пробуксовке ленты. Указанное обстоя-
тельство является крупнейшим недостатком незамкну-
тых систем. Для учета мгновенных отклонений необхо-
димо, чтобы датчик дозатора имел минимальную посто-
янную времени. Фактически постоянная времени датчи-
ков с весовым роликам составляет 0,5—2 сек, причем
фактическое время измерения изменяется при изменении
скорости, что приводит к изменению характеристик доза-
тора в процессе .работы.
В табл. 4 приведены характеристики дозаторов с не-
замкнутой системой регулирования.
36

8. СИСТЕМЫ СО СТАТИЧЕСКИМ РЕГУЛЯТОРОМ
Рис. 11. Схема дозатора с пря-
мой статической системой ре-
гулирования.
/ — маятниковый весоизмеритель;
2 — контргруз; 3 — заслонка; 4 —
демпфер; 5 — передаточные рычаги.
Дозаторы со статическим регулятором получили ши-
рокое распространение в различных отраслях промыш-
ленности. Конструктивно такие дозаторы выполняются
в виде систем как прямого, так и непрямого регулирова-
ния.
Примером системы пря- \ /
мого регулирования являет-
ся дозатор С-633, изобра-
женный на рис. 11. Дозатор
представляет короткий лен-
точный питатель, шарнирно
подвешенный по оси ворон-
ки таким образом, чтобы
статическое давление стол-
ба материала уравновеши-
валось. Рама питателя че-
рез систему рычагоз связа-
на с заслонкой, изменяю-
щей сечение проходного от-
верстия, и рычагами с по-
движными грузами. Подвиж-
ными грузами устанавливается требуемое значение на-
грузки на ленте. При отклонении нагрузки от заданного
значения рама питателя изменяет положение и пере-
ставляет заслонку в новое положение. Для устранения
резких колебаний передаточные рычаги соединены
с демпферами.
Изменение производительности дозаторов достигает-
ся за счет изменения скорости движения ленты. Для из-
менения скорости движения ленты используется цепной
пластинчатый вариатор, обеспечивающий бесступенчатое
регулирование в пределах 1 : 4. Имеются варианты до-
заторов с прямой системой регулирования и с конструк-
тивным оформлением датчика в виде весового ролика
(ЛВД-20, а также фирмы Schaffer and Poidometer).
Дозаторы со статическим регулятором непрямого
действия могут быть аналогичными описанному, но с
заменой рычажных передач от весочувствительного эле-
мента к рабочему органу электрическими или другими
передаточными звеньями. Имеют применение также си-
стемы, в которых весочувствительный элемент оформлен
в виде отдельного узла, не связанного кинематически
37

с рабочим органом. Примером таких решений является
дозатор С-313 (рис. 12). Подобные дозаторы изготавли-
вала фирма Jefrey Treylor (США). Дозатор состоит из
вибропитателя, подвешенного под бункером с материа-
лом, и весового консольного транспортера. Сигнал веса
управляет интенсивностью колебаний вибропитателя.
Рис. 12. Двухагрегатный дозатор непрямой системы регулировали я.
1 — консольный весовой транспортер; 2 — вибропитатель.
Все эти конструктивные разновидности дозаторов мо-
гут быть представлены структурной схемой, изображен-
ной на рис. 13. М — k0 (р — р3) — величина разбаланса,
весовой платформы; звено x2=—z— соответ-
ствует весовой платформе, прочие звенья (по часовой
стрелке): индуктивный датчик, регулятор, рабочий орган
(вибропитатель) и весовая платформа.
38

Перемножив операторы отдельных звеньев, получим
операторное уравнение
(Т5Р + l)(filP + Tap+l)x1- kjzxkbut = 0. (27)
Для определения устойчивости системы возможно
использование инверсной амплитудно-фазовой характе-
ристики. Выбором постоянных времени элементов и,
в частности, изменением скорости ленты весового транс-
Рис. 13. Структурная схема дозаторов со статической систе-
мой регулирования.
/ — весовая система; 2 — индуктивный датчик; 5 — магнитные усилите-
ли; 4 — вибропитатель; 5 — весовой транспортер.
портера можно обеспечить необходимый запас устойчи-
вости.
Из условий статического равновесия можно вывести
следующие соотношения для регулирования по сечению
и по скорости:
*Pt —m^L. А^ —mdv (28)
Pi±bPi-mdp> Pi±APi — mdp> ^
где pi9 Api — параметры, характеризующие материал и
его приращение (например, объемный вес); m — коэф-
фициент передачи регулятора; S — площадь сечения по-
тока материала; v — скорость потока материала.
Из приведенных соотношений следует, что оптималь-
ные условия работы дозатора при материалах с различ-
ными характеристиками достигаются при различных
коэффициентах передачи. Для изменения коэффициента
передачи в дозаторах с прямой системой регулирования
выходное отверстие выполняется треугольного сечения.
Перестановкой заслонки относительно рычагов весовой
39

системы обеспечивается изменение величины прираще-
ния сечения при одном и том же перемещении весового
механизма. Положение заслонки должно устанавливать-
ся в соответствии с характеристиками дозируемого
материала. Величина производительности регулируется
скоростью ленты.
5
Дхмакс
X °/о
a n
5
6
Рпробы
О ьи 100 150 200 кг
Рис. 14. Зависимость отклонений расхода от величины
проб.
а — дозатор C-313A; б — ленточный питатель; в — дозатор
С-313.
Крупным недостатком систем прямого регулирования
является соизмеримость усилий управления с реакцией
потока материала на заслонку. Попадание частиц мате-
риала в пазы заслонки резко увеличивает сопротивление
перемещению заслонки и нарушает работу дозатора.
Поэтому системы прямого регулирования нашли ограни-
ченное применение для мелкозернистых материалов.
В дозаторах с непрямой системой регулирования из-
менение коэффициента передачи производится регули-
ровкой усиления передаточных звеньев. Проверка каче-
ства работы существующих дозаторов, у которых по-
стоянная времени датчика сопоставима с длительностью
флуктуации при дозировании некоторых материалов, по-
казывает, что величина мгновенных отклонений при этом
может быть больше, чем при дозировании без авторегу-
лирования. На рис. 14 приведены зависимости отклоне-
ний при дозировании материала фракции 65 +-Ьмин доза-
торами С-313 и ленточным питателем. Из сопоставления
графиков видно, что ленточный питатель дает меньшую
величину отклонений за малые промежутки времени, но
40

о
о
Ч 00
is
3^ н
о
0н<2
> <N О
о
00
СО
о
н
X
X
о
о
Ю
1
го
1
1
1
ю
о"
g в.
ГО О
си
U
о
ю
X
со
X
V
- ^ ^
Н <о о
о ^ сч
4 I
лз со о
н -о
О О —.
£ I а
.ООО S
мои
CD
о"
X
ю
00
X
о
Он
о
о
ш
о
Он
о
я
ч
н
я
CQ
Н
О
с %
К
Н
Он
о
2
ч о>
>> Он
н 3
о н
а" «
СО
41

С-313 обеспечивает более быстрое сокращение отклоне-
ний. Аналогичные результаты получаются и в других
подобных случаях.
Применение корректирующих звеньев повышает
устойчивость системы. Однако при работе с материала-
ми, вызывающими флуктуации расхода, характеристики
которых отличаются от оптимальных, система переходит
в колебательный режим. При изменении характеристик
материала возникает также статическая ошибка, веду-
щая к изменению среднего значения расхода. Дозаторы
со статической системой регулирования могут использо-
ваться в качестве источников пульсирующего расхода.
Амплитуда и частота колебаний расхода определяется
из условий баланса фаз и амплитуд.
В табл. 5 приведены технические характеристики не-
которых отечественных дозаторов со статической систе-
мой регулирования.
9. СИСТЕМЫ С АСТАТИЧЕСКИМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ
Дозаторы с астатическим регулированием за послед-
ний период получили применение во многих технологи-
ческих процессах.
Конструктивно дозаторы с астатическим регулирова-
нием аналогичны дозаторам со статическим непрямым
регулированием. Требуемая характеристика регулирова-
ния обеспечивается составом передаточных звеньев.
В дозаторах типа С-313А и С-471 (рис. 15) индуктивный
датчик перемещения весового транспортера включен на
вход электронного регулятора типа ЭРШ-к, который
через пускатель МКР-0 и исполнительный механизм
ИМ 2/120 управляет положением подвижного контакта
автотрансформатора РНО-5.
Рассмотрение дозатора как совокупности элементар-
ных звеньев при пренебрежении постоянной времени пе-
редаточных звеньев приводит к характеристическому
уравнению
Этому уравнению соответствует следующее выражение
для амплитудно-фазовой характеристики:
(Г*Л + Г2/7 + 1)(7>+1) + £=.0.
(29)
D{jo>) 6
(30)
42

Выражение (30) дает бесчисленное множество
амплитудно-фазовых характеристик, соответствующих
различным (постоянным Бремени датчика и пита-
теля.
Возможно также получение амплитудно-фазовых ха-
рактеристик графическими методами по характеристи-
кам отдельных звеньев при различных значениях посто-
янных времени.
Анализ амплитудно-частотных и фазо-чаетотных ха-
рактеристик цепи из основных звеньев дозаторов нередко
2
3
м
л
Us
"I" 1 // I /
J:
Рис. 15. Структурная схема дозаторов с астатической системой ре-
гулирования с гибкой связью,
/—весовая система; 2 — индуктивный датчик; 3 — электронный регулятор;
4 — реверсивный пускатель; 5 — исполнительный механизм; 6 — автотрансфор-
матор; 7 — вибропитатель; 8 — весовой транспортер.
свидетельствует об отсутствии устойчивости системы
при замыкании цепи. Как было показано в [Л. 4], для
дозаторов с вибропитателями области устойчивости и не-
устойчивости чередуются с периодом 2пп/ык. Отсюда вы-
текает, что для достижения устойчивости необходим под-
бор звеньев с постоянными времени, обеспечивающими
устойчивость. Практически повышение устойчивости мо-
жет быть достигнуто за счет изменения передаточного
коэффициента или постоянной времени отдельных эле-
ментов, например изменением скорости движения ленты
весочувствительного элемента или заменой привода пи-
тателя. Однако изменение механических характеристик
элементов дозатора не всегда реализуемо, и поэтому для
устранения автоколебаний в систему вводятся коррек-
тирующие звенья. В качестве корректирующих звеньев
применяются демпферы, дифференцирующие элементы,
цепи частичной обратной связи.
43

Преимуществом дозаторов с астатической системой
регулирования является достаточно точное соответствие
коэффициента передачи характеристикам материалов,
что удовлетворяет уравнениям (28). В результате систе-
мы с гибкой связью устойчиво работают при изменении
характеристик материала в широких пределах. Однако
существующие дозаторы, имея весоизмерительный эле-
мент с постоянной времени 3—10 сек, обеспечивают ка-
чество регулирования лишь незначительно лучшее, чем
дозаторы со статической си-
стемой. Зависимость отклоне-
ний расхода от величины про-
бы для дозатора с астатиче-
ской системой в сопоставле-
нии с дозатором без автома-
тического регулирования при-
ведена на рис. 14.
В последний период полу-
мили распространение доза-
торы с позиционным регули-
рованием. В качестве регуля-
торов в них используются
серийные приборы систем те-
леметрического контроля,
снабженные специальной кон-
тактной системой. Контактная система может быть трех-
позиционной или иметь большее количество позиций.
При отклонении расхода контакты включают серводви-
гатель, изменяющий напряжение на обмотках вибропи-
тателя и, следовательно, подачу материала.
Расчет таких дозаторов сопряжен со значительными
трудностями. В целях упрощения расчета возможны
представление позиционного регулятора как нелинейно-
го звена и замена его элементарными звеньями. Полу-
чивший применение в дозаторах ЛДА разработки
НИКИМП пятипозиционный регулятор может быть
представлен графически (рис. 16), что соответствует
двум параллельным линиям с чистой задержкой
и интегрирующими звеньями с разными коэффициен-
тами. Такая замена позволяет вести расчет обычными
методами.
В последний период отечественная промышленность
освоила выпуск значительного количества типов доза-
44
Рис. 16. Характеристика по-
зиционного регулятора.

9*3
*я
3
3
Он
о
ю
CQ
я
о
СО
о
я
н
к
1
1
о
К
£г
1
1
О-
о
ю
я
н
>»
н
F-.
о
Мая
U
Ле
о
Он
о
■X
CD
со
О О
хх
о
ю
ю со
V 2
1
ю
о
V
о
I
о
см
ю о
о
Он
о
9S
о
CQ
3
о
ч
ч
с
о
Он
а
о
Он
О Ы О
° а |
о in
а с _
я н
X
ю
о
00
СО
: о
CD CD
sx
о см
о о
Н CQ
X
ю
ю Q
00
sx
СО
Си °3
о ы о
° a I
О О t-н
я ь
CD
о
00
см
о
~ 00
*х
см Xх
я ю
Он «
о- I
\о «о
и ^
[° о
t—• pa
о
00
СО
X
ю
— о
Хо
gx
со
«о
о
с_
О
К
л
■jQ
н
ч
о
а>
о
н
К
к
■J3
со
ч
н
<v
о
н
CQ
>> ГО
ч;
►г н
о
к
CQ
О)
со
S
Я
О)
О
Он
а
н
ч ц
СП
о

торов с астатической системой регулирования. Краткие
технические характеристики дозаторов с астатической
системой автоматического регулирования приведены
в табл. 6.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ЭЛЕМЕНТЫ СХЕМ ДОЗАТОРОВ
10. ДАТЧИКИ ДОЗАТОРОВ
К настоящему времени для контроля процесса дози-
рования получили применение типы датчиков, приведен-
ные в табл. 7 и на рис. 17.
В зависимости от того, значение какого параметра
требуется поддерживать, производится выбор типа дат-
чика.
Наибольшее распространение получили датчики для
контроля веса. Весовой ролик является одним из про-
стейших датчиков веса. Весовой ролик располагается
под' участком ленты на равных расстояниях от не-
подвижных роликоопор и посредством- тяг связывает-
ся с последующими звеньями. Величина перемещения
весового ролика зависит от сечения слоя материала и
погонной нагрузки на ленте, степени натяжения и кон-
струкции натяжного устройства:
Д* = /(«7,^,Г), (31)
где q — погонная нагрузка на ленте; Ыг2/6 — момент со-
противления потока материала; Т — натяжение ленты.
Большое влияние на работу весового ролика оказы-
вает степень натяжения, описываемая следующей зави-
симостью:
?n = -^r(ql-2p), (32)
где / — длина свободного пролета ленты; q — погонная
нагрузка; Т — степень натяжения ленты.
Из приведенной формулы видно, что (незначительное
изменение величины натяжения ленты ведет к резкому
изменению перемещения весового ролика при одина-
ковой нагрузке. Экспериментальные зависимости пере-
47

Рис. 17. Схемы датчиков дозаторов .непрерывного дей-
ствия.
а — весовой ролик; б — маятниковый весовой транспортер; в —
консольный весовой транспортер; г — параллельный весовой
транспортер; д — качающаяся заслонка; е — гамма-датчик плот-
ности; ж — нейтронный датчик водородсодержащих веществ;
з — емкостной датчик диэлектрической проницаемости; и — им-
пеллерный расходомер.

300
600
300
ю
>1078мм
-Ah
1=1082мм
1
Рис. 18. Зависимость перемещения
весового ролика от /величины нагруз-
ки при различном натяжении ленты.
мещения весового ролика от величины нагрузки при раз-
личном натяжении ленты, выраженном через расстояния
между барабанами, показаны на рис. 18. Нестабильность
натяжения ленты во времени не позволяет ориентиро-
ваться на использование весовых роликов в режиме зна-
чительных перемещений в сочетании с винтовыми на-
тяжными устройствами. Вместе с тем переход на грузо-
вые натяжные устрой-
ства открывает боль-
шие возможности ста-
билизации чувстви-
тельности весовых ро-
ликов и, кроме того,
позволяет получить
различные зависимости
перемещения весового
ролика от нагрузки за
счет конструкции на-
тяжного устройства.
Достоинством весовых
роликов является воз-
можность сокращения
времени запаздывания
Тзап приближением весового ролика к выходному от-
верстию и постоянной времени датчика т сокращением
пролета ленты или увеличением ее скорости.
Получили распространение также маятниковые весо-
вые транспортеры, совмещенные в единый агрегат с лен-
точным питателем. В этом случае подвеска транспортера
выполняется по оси воронки с целью уравновешивания
давления столба дозируемого материала. Весовые уси-
лия от тары транспортера полностью уравновешены за
счет размещения элементов по обе стороны от оси под-
вески. Передача весового усилия осуществляется с по-
мощью тяг в головной части транспортера. Весовое уси-
лие зависит от распределения нагрузки по транспортеру.
Следует отметить, что распределение давлений от
столба движущегося материала, по-видимому, нелиней-
но и поэтому полного уравновешивания давления мате-
риала не происходит. Сравнительно большая величина
нагрузки на подшипники подвески, равная весу транс-
портера с материалом и давлению столба материала вы-
сотой 3—5 диаметров воронки, ухудшает условия рабо-
4-3)3 49

Дат
Наименование
Схема
Статическая харак-
теристика
Динамическая характе-
ристика
Весовой ролик
Маятниковый ве-
совой транспор-
тер
17, а
Консольный весо-
вой транспортер
Параллельный ве-
совой транспор-
тер
Качающаяся за-
слонка
Гамма—датчик
плотности
\7,б
17 .в
17,2
17.д
17,е
ql*
м--
P = ql
X = kPv*
vt
T — t
M = Q
v
-{T-t)
M = Qvt [ T
P = Q
(T — t
— vt ^—
50

Таблица ?
чикй
График переходного
процесса
Оператор звена 1 Область применения
А
т
—
1TL
rip' + т2р + \
ТгР + 1
Ленточные весовые
дозаторы одноагре-
гатные
То же
Tip + 1
Tip +
Tip" + T2p-r-\
Tip* + T2p + \
Весовые дозаторы
двухагрегатные
То же
Дозаторы пылевидных
материалов
Дозаторы с регули-
рованием по количе-
ству вещества
51

Наименование
Схема
Статическая харак-
теристика
Динамическая характе-
ристика
Нейтронный дат-
чик содержания
водорода
17, Ж
In = kpn
т Рн Г 1
1н I [v
-<?))
Опорно-параметри-
ческий датчик
диэлектрической
проницаемости
17,3
i
С = ^kiPi^i
1
ты подвески и ведет к потере чувствительности. Маятни-
ковые весовые транспортеры . имеют неблагоприятный
график переходного процесса. Наибольшее влияние на
измеряемую величину имеет материал, находящийся на
выходе из дозатора. В связи с изложенным качающиеся
весовые транспортеры, несмотря на простоту конструк-
тивного решения, могут применяться в случаях понижен-
ных требований к точности.
Наиболее совершенными чувствительными элемента-
ми являются весовые транспортеры. Используются две
системы весовых транспортеров: с параллельной подвес-
кой и с консольной подвеской. При параллельной под-
веске весовой транспортер полностью подвешен и на ве-
совой механизм воздействует усилие, соответствующее
весу самого транспортера и весу материала; при кон-
сольной подвеске весовой транспортер у головного бара-
бана опирается на неподвижную опору, а в зоне конце-
вого барабана — на передаточные рычаги весовой
системы. Консольно подвешенный весовой транспортер
при изменении нагрузки поворачивается относительно
неподвижной опоры и .передает на весовую систему уси-
лие, соответствующее весу части материала, находяще-
гося на нем. Вес самого транспортера при консольной
подвеске, как правило, уравновешен за счет размещения
масс по обе стороны от неподвижной опоры. .
Ленточный весовой транспортер состоит из неподвиж-
52

Продолжение Табл. ?
График переходного
процесса
Оператор звена
Область применения
к
Т\р* + Т2р +
Дозяторы с учетом
влажности
Дозаторы смесей с
различными диэлек-
трическими прони-
цяемостями
ной рамы, собственно транспортера с приводным меха-
низмом на подвижной весовой раме, передаточных
рычагов и весового шкафа с указательным устройством
или весовой головки. Неподвижная рама представляет
собой жесткую конструкцию, имеющую кронштейны под
опоры ленточного транспортера, площадку для установки
весового шкафа или весовой головки, а также стойки
для опирания передаточных рычагов весового устройст-
ва. Подвижная весовая рама несет на себе элементы
ленточного транспортера с приводом, а также специаль-
ный кронштейн с заделанной в него весовой призмой,
которая с помощью серьги связывает весовую раму
с передаточными элементами весового устройства. По-
движная рама траиспортера с помощью специального
кронштейна с призмой и серьги соединяется с переда-
точными элементами, служащими связующим звеном
между весовым транспортером, указательным механиз-
мом и преобразователем сигнала. Для исключения воз-
можности ссыпания материала с ленты с двух сторон
транспортера предусматриваются специальные ограж-
дающие борта, которые крепятся также к весовой раме
дозатора. На весовом транспортере предусматриваются
устройства для очистки ленты, так как отсутствие таких
устройств в условиях дозирования налипающих, в част-
ности, Блажных, материалов ведет к изменению веса
подвижной части. Приводной механизм весового транс-
53

портера состоит из электромотора, редуктора и цепной
передачи. Изменение скорости движения ленты транс-
портера осуществляется путем смены шестерен редукто-
ра, что позволяет менять скорость ленты транспортера
в зависимости от рода материала и заданной производи-
тельности.
С точки зрения регулирования динамическая харак-
теристика консольного весового транспортера предпочти-
тельнее, чем параллельного. Зависимость величины весо-
вого усилия для весового транспортера с параллельной
подвеской линейна при всех значениях нагрузки и не
зависит от распределения масс по длине. Для консоль-
ного весового транспортера степень влияния масс умень-
шается по мере перемещения их от концевого к голов-
ному барабану. В связи с этим меняется во времени
усилие от полезной нагрузки, но и неуравновешенность
отдельных участков ленты ведет к возникновению
циклического сигнала. Практически неуравновешенность
отдельных участков ленты составляет 200—800 г. Измене-
ние положения элементов транспортера при натяжке
ленты ведет к смещению нулевой точки и требует прове-
дения тарировки. Изложенные обстоятельства застав-
ляют отдать предпочтение весовым транспортерам с па-
раллельной подвеской. В последний период отечествен-
ная промышленность полностью перешла на такие транс-
портеры (дозаторы С-471, С-472, ЛВДП ЛДА).
Весовое усилие в дозаторах, как правило, преобра-
зуется в электрический сигнал. Преобразование в элек-
трический сигнал производится реостатными, индуктив-
ными, магнитоупругими, проволочными и кольцевыми
тензометрическими датчиками. Датчики с большой ве-
личиной перемещения сопрягаются с весовым транспор-
тером через систему рычажных передач с общим пере-
даточным отношением до 1 : 300. Система передач воз-
действует на рычажный или квадрантный весовой меха-
низм, выполненный в виде весового шкафа или весовой
головки. Весовой механизм размещается в пыленепро-
ницаемом шкафу. Весовой механизм может иметь одно
главное и несколько рабочих (рецептурных) коромысел.
Главно© коромысло связано с индуктивным датчиком
системы автоматического регулирования. Рабочие коро-
мысла снабжены передвигающимися грузами, путем
перемещения которых по шкале устанавливается соот-
54

ветствующая производительность дозатора. Эти коро-
мысла могут включаться дистанционно с помощью сер-
воприводов и дают возможность ступенчатого дистан-
ционного изменения производительности дозатора. Для
регулирования чуствительности весовой системы главное
коромысло имеет квадрантный груз, перемещаемый
с помощью винта. Весовые головки применяются стан-
дартные-
Рычажные весовые системы для датчиков с большим
ходом обладают значительной инерционностью, имеют
ряд элементов, влияющих на точность и работающих не-
редко в тяжелых условиях. Наличие весовых рычагов
увеличивает габариты и вес дозаторов и усложняет их
обслуживание. Поэтому в последний период намечается
тенденция к переходу на датчики с малым ходом,, прак-
тически без перемещения чувствительных элементов.
Применительно к различным системам дозаторов были
опробованы разные датчики. Высокая точность работы
весовой системы достигнута при применении магнито-
упругих датчиков для измерения нагрузки на весовом
транспортере. Датчик представляет собой ферромагнит-
ный сердечник, который при сжатии или растяжении
в пределах упругости изменяет свои магнитные свойства.
Упругая деформация стержня в зависимости от его кон-
струкции составляет от 0,06 до 0,006 мм.
Обмотка датчика включена в плечо измерительного
моста, питаемого переменным током. Два плеча моста
образуются катушкой и регулировочным сопротивлением,
два других плеча — выпрямителями. При ненагружен-
ном динамометре производится установка нуля. Такая
система имеет линейную характеристику в пределах но-
минальной нагрузки. Нулевая точка системы стабильна
в пределах колебания напряжения сети ±20%. Нулевая
точка и чувствительность не изменяются при колеба-
ниях температуры от —70 до +120° С.
Разработаны также кольцевые тензодатчики с индук-
тивным преобразователем (рис. 19). Кольцевой датчик
состоит из стального деформируемого нагрузкой кольца
и рычажной передачи к плунжеру индуктивного датчика.
Усилие к кольцевому датчику прилагается через распо-
ложенные по диаметру рымы. Кольцевой тензодатчик
обеспечивает устойчивую работу при величине деформа-
ции ~0,01 мм:
55

В ряде случаев при дозировании необходимо учиты-
вать не только массу материала, но и скорость его дви-
жения. В таком случае применяются датчики типа
качающейся заслонки. Датчики этого типа целесообраз-
но применять в тех случаях, когда дозируемый материал
может иметь некоторую величину скорости относительно
рабочих органов. Движение
материала относительно ра-
бочих органов нередко наблю-
дается при работе с пылевид-
ными материалами. В процес-
се движения в бункере пыле-
видные материалы, например
цемент, аэрируются и стано-
вятся весьма подвижными.
При выдаче таких аэриро-
ванных материалов наблю-
даются случаи самопроизволь-
ных истечений. Датчики, учи-
тывающие скорость и массу
движущегося материала, по-
зволяют предотвратить разви-
тие явлений самопроизволь-
ных истечений.
Чувствительным элементом
датчика является лопасть, на которую действует поток
дозируемого материала. Усилие, действующее на ло-
пасть, уравновешивается с помощью квадрантного гру-
за или пружин. Заслонка механически связана с эле-
ментом, преобразующим ее перемещение в электриче-
ский сигнал. В некоторых дозаторах усилие, развивае-
мое качающейся заслонкой, используется непосред-
ственно для управления сечением потока материала. За
счет подбора формы заслонки, системы ее подвески и
конструкции уравновешивающих элементов имеется воз-
можность изменения зависимости величины перемеще-
ния заслонки от характеристик потока материала. Дат-
чики типа качающейся заслонки могут быть также
использованы для контроля сечения потока материала
при постоянной скорости. Датчики этого типа примене-
ны на дозаторах фирмы Scale Spokane.
Свойство гамма-излучения, испускаемого радиоак-
тивными веществами, изменять интенсивность при про*
Рис. 19. Кольцевой текзо-
датчик.
/ — рым; 2 — упругое кольцо;
3 — индуктивный датчик.
56

хождений чере§ материал используется для определений
плотности среды. Основные закономерности, связанные
с прохождением гамма-излучения через вещество,
детально рассмотрены в специальной литературе.
В результате взаимодействия потока излучения с ве-
ществом интенсивность проходящего излучения умень-
шается согласно уравнению
/n = /^t (33)
где /п — интенсивность проходящего излучения; /0 — пер-
воначальная интенсивность излучения; р— весовое ко-
Рис. 20. Гамма-датчик контроля количе-
ства материала.
/ — источник излучения; 2 — свинцовый контейнер;
3 — счетчики проходящего излучения; 4 — свинцо-
вый экран; 5 — пересчетная схема; 6 — блок пи-
тания; 7 — индикаторный прибор.
личество материала между источником и счетчиком;
jli — коэффициент поглощения.
Вместе с ослаблением проходящего излучения на-
блюдается рассеянное излучение, не имеющее строгой
направленности.
Для контроля количества материала при дозирова-
нии целесообразно применять способ измерения интен-
сивности проходящего излучения, как обеспечивающий
более высокую точность.
Датчик, предназначенный для контроля количества
материала (рис. 20), состоит из источника излучения /
в специальном рабочем контейнере 2, счетчиков излуче-
57

ния 3, защищенных свинцовым экраном 4, пересчетной
схемы 5 и блока питания 6. Источник излучения линей-
ного типа из долгоживущих изотопов Со60, Cs137 поме-
щен в рабочий контейнер из свинца со щелевым окном.
Длина излучателя равна ширине потока материала.
В зависимости от толщины слоя просвечиваемого ма-
тыс цмп/ман
30
20
I
\
\
h~ 100 мм
х
200
\
/?-250 мм
О 7,5 15,0 22,5Цсмг
Рис. 21. Зависимость интенсивности про-
ходящего гамма-излучения от количест-
ва материала три различном расстоянии
между источником и счетчиком излу-
чения.
териала и возможного времени счета импульсов подби-
рается изотоп и определяется его количество. Зависи-
мости скорости счета от количества материала при раз-
личных расстояниях между источником и счетчиком
излучения приведены для Со60 на рис. 21. В целях по-
вышения точности измерения целесообразно работать
в зоне большой крутизны. Источник и счетчики излуче-
ния размещаются . под и над потоком материала.
Измерительная часть датчика закрывается кожухом,
экранирующим от внешних излучений, а также задер-
живающим рассеянное излучение.
58

Определение интенсивности проходящего гамма-
излучения ведется, в частности, галогенными счетчиками
типов СТСб, СТС7, подключенными к измерителю ско-
рости счета. Напряжение на выходе измерителя скорости
счета пропорционально интенсивности проходящего
излучения и используется для регулирования процесса.
Кроме контроля количества материала, описанный дат-
чик без излучателя может обеспечить контроль процесса
дозирования по уровню собственной радиоактивности
материала.
Конструктивное исполнение гамма-плотномера позво-
ляет свести до минимума время задержки и постоянную
времени датчика. Такой датчик является наиболее бы-
стродействующим из всех датчиков общего количества
материала.
Эффект замедления быстрых нейтронов, существен-
но больший для водородсодержащих материалов, на-
пример воды, чем для многих дозируемых материалов,
позволяет использовать его для определения влажности.
Датчик для контроля наличия водородсодержащих
веществ (рйс. 17,ж), в частности воды, состоит из ис-
точника быстрых нейтронов в рабочем контейнере, экра-
нированных счетчиков 'медленных нейтронов, лересчет-
ного устройства, блока питания и защитного кожуха.
Для получения потока быстрых нейтронов могут ис-
пользоваться радий- или полоний-бериллиевые источни-
ки, а также специальные генераторы быстрых нейтронов.
Зависимость скорости счета медленных нейтронов от
влажности для источника 108 нейтр/сек дана на рис. 22.
В связи с недолговечностью полоний-бериллиевого из-
лучателя и значительным изменением интенсивности
излучения во времени необходимо компенсировать это
изменение.
Для регистрации медленных нейтронов возможно ис-
пользование счетчиков типа СНМ-12.
Конструктивно нейтронные датчики подобны гамма-
плотномерам, но контейнеры и экраны источника и счет-
чиков излучения двухслойные: внутренний слой — пара-
фин, наружный — свинец. Весь датчик закрыт защитным
кожухом. Динамические характеристики нейтронного
датчика аналогичны характеристикам гамма-плотномера.
Емкостные датчики могут найти применение в доза-
торах смесей веществ с существенно различной диэлек-
59

трической проницаемостью для контроля количествен-
ных отношений компонентов. Такие датчики могут быть
применены при дозировании сыпучих и жидких мате-
риалов. Для конкретных смесей зависимость диэлектри-
ческой проницаемости от количественного соотношения
имп/мин
гоо\
I
v
/
W
О 5 Ю 15%
Рис. 22. Зависимость интенсивности по-
тока медленных нейтронов от объемной
влажности среды.
компонентов может быть получена экспериментальным
путем.
Конструктивно емкостные' датчики могут решаться
в виде плоских и коаксиальных конденсаторов с дози-
руемым веществом <в качестве диэлектрика. Поскольку
диэлектрическая проницаемость большинства материа-
лов значительно изменяется с изменением температуры,
в измерительных устройствах необходима компенса-
ция.
Одним из удачных способов компенсации является
применение опорно-параметрических датчиков. В этом
случае датчик на рис. 17,з состоит из двух конструктив-
но объединенных конденсаторов с хорошим тепловым кон-
тактом; в одном из 'конденсаторов движется поток дози-
руемого материала, а в другом находится эталонная сре-
да, представляющая усредненную пробу материала. Ра-
бочая и опорная части датчика включаются в измери-
тельную схему таким образом, что на выходе выделяет-
ся сигнал, пропорциональный отношению 'компонентов
смеси. Емкостный датчик может использоваться в каче-
60

стве элемента колебательного контура или быть плечом
емкостного моста.
Пример схемы с включением емкостного опорно-па-
раметрического датчика С0, Ср в колебательные контуры
приведен на рис. 23. Собранные по трехточечной схеме
генераторы на лампах Л\ и Л2 работают в автоколеба-
Рис. 23. Схема прибора для определения диэлектрической проницае-
мости среды.
тельном режиме. Колебательные контуры генераторов
состоят из совершенно одинаковых и находящихся
в одинаковых условиях индуктивностей и высокоста-
бильных подстроечных конденсаторов Сх и С5, а также
емкостей опорно-параметрического датчика Ср, С0. Обе
генераторные лампы имеют общую анодную нагрузку/?з,
равную р фидера. Генераторы работают на частотах,
наиболее эффективных с точки зрения чувствительности
и потерь. Емкости СХСЪ служат для преднамеренной рас-
стройки генераторов на требуемую величину таким об-
разом, что при любом отклонении состава рабочей среды
разностная частота генераторов не меньше минимальной
частоты дискриминатора. Снимаемая через разделитель-
ную емкость С4 разностная частота подается на первук?
6/

сетку усилителя — смесителя Лъ; при контроле работы
системы на третью сетку смесителя подается напряже-
ние от эталонного калибратора К. Анодной нагрузкой Лъ
является система частотного дискриминатора, состояще-
го из LsC$Rs и LsCUfR^^2Ci2CiZ, добротность которых
подбирается по требуемой крутизне характеристики и
ширине ее. В анодной цепи Лъ включен стрелочный ин-
дикатор Я. С контуров L4, L5 через 'вентили Д\Д2 сни-
мается сигнал переменной величины и полярности, со-
ответствующий величине отклонения состава рабочей
смеси.
Несмотря на крупные преимущества, включение ем-
костных датчиков в качестве элемента колебательного
контура или моста при работе со средами, у которых
активная составляющая проводимости соизмерима с ем-
костной в технически приемлемом диапазоне частот, не
обеспечивает получения требуемых результатов.
В последний период для измерения расхода сыпучих
материалов разработан импеллерный расходомер
(рис. 17,и), представляющий вращающийся диск, в цен-
тральную зону которого подастся поток материала. За
счет центробежной силы материал сбрасывается, а за-
трачиваемая мощность является мерой расхода. Воз-
можность применения такого датчика в условиях пере-
менного трения требует изучения.
11. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ЗВЕНЬЯ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ
МЕХАНИЗМЫ ДОЗАТОРОВ
В дозаторах непрерывного действия в настоящее вре-
мя применяются разнообразные типы передаточных
звеньев, причем преимущественно общего назначения.
Основные типы передаточных звеньев приведены в табл. 8.
В существующих дозаторах встречаются передаточ-
ные звенья одного или нескольких типов. Выбор пере-
даточных звеньев обусловлен конструктивными и экс-
плуатационными соображениями. В некоторых случаях
передаточные звенья объединяются с исполнительными
механизмами.
Специфическими передаточными звеньями дозаторов
являются весовые рычажные системы, передающие уси-
лие от чувствительного элемента >к преобразователям
или непосредственно к рабочим органам. Весовые ры-
чажные системы состоят из нескольких элементов и да-
62

ею
Оператор звена
+
см ~н
График переходного
процесса
^1 ^ ^
Динамическая характери-
стика
и
■л _1_ и
а "ГО в
II < f 'I
5 II 3 1
Статическая
характери-
стика
и
^
II ^ II
1 а
Наименование
Потенциал-регулятор
Прибор типа ЭПД
Пневматический ре-
гулирующий клапан
64

ют коэффициент передачи до 300. Простейшей является
передача от весовых роликов к заслонке, содержащей
два рычага и тягу. Такой передаточный механизм раз-
вевает усилие, соизмеримое с величиной реакции потока
материала на заслонку, имеет нелинейную зависимость
перемещения от входного сигнала и 'поэтому не может
обеспечить качественного дозирования неоднородного
материала. В настоящее время дозаторы с такими пере-
даточными механизмами заменяются более совершен-
ны М'И.
Рычажные передаточные механизмы применяются для
преобразования усилий и перемещений от веса мате-
риала в системах с'последующим преобразованием вход-
ной механической величины в электрический сигнал и
последующим его усилением.
Для усиления и преобразования электрических сиг-
налов на дозаторах применяются разнообразные пере-
даточные звенья общего назначения: магнитные, лампо-
вые и полупроводниковые, а также электромашинные
усилители и потенциал-регуляторы.
Получили применение также пневматические пере-
даточные звенья. В отечественных дозаторах для этой
цели используются блоки системы АУС.
Конструкция, методы выбора и расчета такой аппара-
туры подробно освещены в обширной специальной ли-
тературе. При выборе передаточных звеньев для доза-
торов необходимо лишь учитывать специфические усло-
вия, в которых они должны работать. При возможности
использования нескольких типов передаточных звеньев
их выбор должен быть обоснован с точки зрения надеж-
ности и экономичности.
Исполнительные механизмы воздействуют непосред-
ственно на элементы рабочих органов, изменяя скорость
или сечение потока дозируемого материала. Наиболее
распространенные на дозаторах исполнительные меха-
низмы даны в табл. 9.
При регулировании по сечению для перемещения за-
слонки в зависимости от ее типа применяются исполни-
тельные механизмы с возвратно-поступательным или
вращательным движением. Для этой цели используются
серийно выпускаемые исполнительные механизмы серий
ИМ, ДР, а также специальные редукторы с большим
передаточным числом. Выбор исполнительного механиз-
5—313 65

ма производится с учетом необходимого перестановочно-
го усилия для 'преодоления сопротивления материала и
величины рабочего хода. Скорость перемещения засло-
нок существующими исполнительными механизмами со-
ставляет 0,1—0,3 м/мин. Регулирование по сечению при
помощи исполнительных механизмов применяется в оте-
чественных и зарубежных моделях дозаторов.
Регулирование скорости потока материала достигает-
ся за счет регулируемого электропривода или вариато-
ров с сервоприводом. Регулируемый электропривод ре-
шается в двигательном исполнении для шнековых, лен-
точных и секторных питателей и в виде электромагнит-
ных вибраторов для вибропитателей. Известны электро-
магнитные приводы с одним или двумя электромагнита-
ми и с питанием каждого электромагнита однаполупе-
риодным током от полупроводниковых выпрямителей.
Кроме того, получили некоторое применение приводы
с питанием рабочей обмотки переменным током и со спе-
циальной обмоткой подмагничивания, питаемой регули-
руемым постоянным током.
Схемы электромагнитных виброприводов изображе-
ны на рис. 24. Регулирование тока ведет к изменению
амплитуды колебаний якоря вйбропитателя. Зависи-
мость амплитуды колебаний от тока, протекающего по
обмоткам электромагнитов, -приведена на рис. 26. Эта
зависимость имеет, линейный участок, который исполь-
зуется в дозаторах. Регулирование тока вибропитателя
осуществляется с помощью дросселя насыщения. Вели-^
чина тока подмагничивания определяется положением
чувствительных элементов датчика. Применяется также
система питания электромагнитного вибропривода от по-
тенциал-регулятора. Якорь потенциал-регулятора через
понижающий редуктор соединен с серводвигателем, ко-
торый включается при некоторой установленной величи-
не отклонения расхода.
В дозаторах с пнев,матической системой [Л. 17] при-
меняется шариковый вибропривод. В этом типе привода
шарик под напором потока воздуха обкатывается по
внутренней поверхности цилиндра и создает вибрацию.
Скорость движения шарика, а следовательно, и частота
колебаний зависит от расхода воздуха.
Получившие распространение преимущественно для
шнековых и секторных питателей разновидности регули^
5* 67

68

а*
0,2
0,1
А
и
100
200
руемого электропривода детально описаны в [Л. 18, 22, 24].
Необходимо отметить, что уменьшение махового момента
двигателя хотя и уменьшает время переходных процессов,
но может привести к неустойчивости системы и возникно-
вению колебаний. Привод с регулированием тока якоря с
помощью дросселя насыщения аналогичен по параметрам
упомянутому приводу на тиратронах. Достоинствами этого
привода являются ис-
рользование тех же эле- мм
ментов, что и для при-
вода электромагнитно-
го вибратора, и боль-
шая долговечность эле-
ментов.
В последнее время
для регулирования ско-
рости получили приме-
нение бесступенчатые
вариаторы с сервопри-
водом для перестанов-
ки регулируемого эле-
мента. Вариаторы при-
меняются с ленточны-
ми и шнековыми пи-
тателями. На дозаторах используются вариаторы не-
скольких типов: дисковые с клиновой передачей, с роли-
ками и кольцами, со сферическими элементами. Одними
из лучших для дозаторов являются выпускаемые в на-
шей стране вариаторы С-634, разработки ВНИИстрой-
дормаша. Эти вариаторы имеют две пары конических
дисков, посаженных на два шлицевых вала. Между
обращенными друг к другу коническими поверхностями
зажата клиновая передача. Один из дисков каждой па-
ры неподвижен относительно вала, а второй может пе-
ремещаться вдоль вала по шлицам. Эти диски соедине-
ны между собой коромыслом. Поворотом коромысла
изменяется расстояние между дисками, причем диски од-
ной пары сближаются, а другой удаляются. Клиновая
передача при этом перемещается на одной из пар дисков
на больший радиус, а на другой на .меньший, таким об-
разом обеспечивается плавное изменение передаточного
числа. Перестановка коромысла производится с помо-
щью сервомеханизмов, в частности типа ИМ.
Рис. 25. Зависимость амплитуды ко-
лебаний электромагнитного привода
от .напряжения.
69

Q,2D0
WO
0,100
Ofi50\
I
60 120
180
Рис 26. Экспериментальная зависи-
мость скорости ленты дозатора от по-
ложения регулирующих органов ва-
риатора.
Преимущество вариаторов состоит в том, что привод
выполняется с асинхронным двигателем переменного
тока, что упрощает и удешевляет всю систему. Время
'переходных процессов
•при таком регулируе-
мом приводе соответ-
ствует времени пере-
становки регулируемых
элементов с помощью
сервопривода. Недо-
статком вариаторов
является наличие
у большинства типов
мертвого хода регули-
рующих элементов и
разброс скоростей при
.одном положении регу-
лирующих органов. На
рис. 26 показана экспе-
риментальная зависи-
мость числа оборо-
тов выходного вала от положения регулирующих орга-
нов для роликового вариатора. Разброс скоростей, до-
стигающий 12%, нарушает работу механизма и требует
для компенсации введения обратной связи по скорости.
12. РАБОЧИЕ ОРГАНЫ ДОЗАТОРОВ
В связи с большим разнообразием физико-химиче-
ских свойств дозируемых материалов и условий, в кото-
рых работают дозаторы, разработано значительное ко-
личество конструкций рабочих органов. Рабочие органы,
как правило, состоят из активных элементов, обеспечи-
вающих перемещение дозируемого материала; ограни-
чивающих элементов, формирующих поток, и вспомога-
тельных элементов. Основные типы активных элементов
рабочих органов приведены в табл. 10 и на рис. 27.
Рациональный выбор рабочего органа и его конст-
руктивное оформление в значительной степени предопре-
деляют надежность и точность дозатора.
Вибрационные питатели предназначены для выдачи
из бункеров мелкозернистых, мелкокусковых и крупно-
кусковых материалов. Вибрационный электромагнитный
питатель состоит из подвижной части — лотка, соединен-
70

ного дышлом с виброприводом. Лоток жестко скреп-
ляется с якорем электромагнита и плоскими пружина-
ми, обеспечивающими работу вибропитателя в зарезо-
нансном режиме. Регулирование производительности
а)
б)
Рис. 27. Схемы рабочих органов дозаторов.
а — ленточный питатель; б — вибропитатель; в — тарельчатый питатель;
г — шнек; д — секторный питатель; е — гравитационный питатель.
вибропитателя может достигаться, как это следует из
приведенной в табл. 10 формулы, за счет изменения ам-
плитуды и частоты колебаний, угла наклона лотка и се-
чения выходного отверстия. Наибольший интерес пред-
ставляет регулирование производительности изменением
амплитуды и частоты колебаний. Амплитуда колеба-
ний зависит от величины подводимого к обмоткам элек-
тромагнитов напряжения. Зависимость производительно-
71

Рабочие орга
Наименование
Схема
Статическая характеристика
Вибрационный пита-
тель
Ленточный питатель
с регулированием
сечения
Ленточный питатель
с регулированием
скорости
Тарельчатый питатель
с регулированием
скорости
Шнековый питатель
27, б
27, а
Секторный питатель
Гравитационный пи-
татель
27, в
27, 2
27, д
27, е
Q = kAfb (h -
k = f(a, f)
Q = b [h
d-жъ
"2lT
Q = n[D +
h ctg y\ h2 ctg <p
Q= — S/i
72

ны дозаторов
Таблица 10
Динамическая
характеристика
График переходного
процесса
Оператор звена
Q = kA
h
k
Qbhx = Qbx (t — x)
г
Qbhx == Qbx
Q = kv
>
k
t
Q=kn(^\-eT ^
V
k
Tp+ 1
Q = kn
г
k
Q=kn
h
k
Q = kS
k
73>

сти от подводимого напряжения, т. е. амплитуды коле-
баний лотка, приведена на рис. 28. Наличие значительного
линейного участка на этой зависимости обеспечивает
благоприятные условия для устойчивого автоматическо-
го регулирования в широких пределах. Большим до-
стоинством вибропитателя является быстрое протекание
т/ч
100
90
80
70
60
50
30
20
10
О
110 130 150 170 190 210 230 в
Рис. 28. Зависимость производительно-
сти .вибропитателя от напряжения.
переходных процессов. При резком изменении напряже-
ния новое значение амплитуды устанавливается через
2—2,5 периода, т. е. 0,04—0,05 сек.
Отсутствие вращающихся частей, плавное и практи-
чески безынерционное регулирование производительно-
сти за счет изменения питающего напряжения являют-
ся крупными достоинствами вибрационных питателей.
Вибропитатели подвешиваются под бункерами с мате-
риалом на регулируемых винтовых тяжах (талрепах)..
За счет изменения угла наклона лотка обеспечивается
регулировка производительности питателя в широких
пределах. Регулирование производительности за счет
изменения угла наклона лотка и сечения выходного
отверстия используется для выбора оптимального ре-
жима в зависимости от свойств дозируемого материала,
74
Q
и

Производительность вибропитателей сильно зависит
от угла внутреннего трения материала, в свою очередь
зависящего от влажности, загрязненности, формы час-
тиц материала и других факторов. В связи со значитель-
ными самопроизвольными колебаниями расхода вибро-
питатели как дозирующие устройства самостоятельно
почти не применяются, но получили широкое примене-
ние в автоматических дозаторах. Кроме того, вибропи-
татели применяются также для выдачи материалов от-
носительно равномерным потоком из расходных емко-
стей. Промышленностью освоены вибропитатёли следую-
щих типов: С-471-О1О0, С-313-100, ОСМ-4 и ВЭП-300
и д-р.
Ленточные питатели предназначаются для выдачи
мелкозернистых, мелкокусковых и крупнокусковых ма-
териалов при температурах до 100° С. Для более горя-
чих, а также крупнокусковых материалов применяются
пластинчатые питатели. Питатель представляет собой
короткий ленточный [Л. 7] или пластинчатый транспор-
тер. Материал на рабочие органы поступает непосред-
ственно из бункера через воронку, соединенную фланцем
с фланцем бункера. На фронтальной грани воронки
в вертикальных направляющих перемещается заслонка,
посредством которой осуществляется регулирование про-
изводительности. Для уменьшения износа ленты дозато-
ра ai обеспечения плавного хода ленты при малых от-
крытиях заслонки предусматривается вторая заслонка,
уменьшающая площадь нагрузки на ленту. Высота от-
крытия заслонки должна быть не менее 2,5—ЗбМакс
(размеров частиц) материала. Уменьшение высоты под-
нятия заслонки ведет к заклиниванию материала.
Зависимость производительности от степени откры-
тия заслонки для материалов разного гранулометриче-
ского состава дана на рис. 29. Из графиков отчетливо
видно влияние гранулометрического состава материала
на величину производительности. Изменение скорости
рабочих органов может производиться с помощью регу-
лируемого электропривода или бесступенчатым вариа-
тором с сервоприводом. Оба способа изменения скоро-
сти ленты нашли практическое применение в отечествен-
ных и зарубежных моделях ленточных и пластинчатых
питателей. При регулировании производительности за
счет изменения скорости рабочих органов необходимо
75

введение контроля скорости ленты со сравнением сиг-
налов фактической и требуемой скорости. Ленточные
дозаторы в различном конструктивном исполнении при-
меняются в ряде технологических процессов.
Тарельчатые питатели предназначены для выдачи из
бункеров преимущественно мелкозернистых и мелкоку-
Q
'4
Зона
невозможности
радоты
И
jj§
0 WO ZOO 300mm
Рис. 29. Зависимость производительности лен-
точного питателя от степени открытия заслон-
ки при разном гранулометрическом составе
материала.
1 — фракция 5—10 мм; 2 — фракция 10—20 мм; 3 —
фракция 5—40 мм; 4 — фракция 5—65 мм.
сковых материалов при повышенных температурах. Та-
рельчатый питатель представляет собой круглую пло-
скую тарель, устанавливаемую под бункером и вращае-
мую приводом через посредство передач. Между бункером
и тар елью устанавливаются неподвижная и подвиж-
ная манжеты и нож. По периметру тарели устраи-
ваются направляющие борта с проемом в месте уста-
новки ножа, исключающие неорганизованное ссыпание
материала.
Регулирование производительности тарельчатых пи-
тателей может осуществляться за счет изменения скоро-
сти вращения тарели или сечения потока выдаваемого
материала. Для автоматического регулирования в на-
76

стоящее время 'используется преимущественно изменение
сечения потока. При регулировании скорости необходи-
мы контроль фактической скорости и сравнение ее
с требуемой.
Регулирование сечения потока материала осуществ-
ляется перемещением манжеты и ножа. Перемещением
подвижной манжеты изменяется высота щели, и мате-
риал на внешней части тарели получает различные се-
чения. Таким методом осуществляется грубое регулиро-
вание в соответствии с крупностью материала. Более
точное регулирование производительности достигается
изменением угла поворота нож.а с помощью сервоприво-
дов за счет чего изменяется толщина срезываемой струи
материала. Изменение динамического угла естественно
откоса из-за влияния трудно поддающихся учету факто-
ров создает дополнительные колебания расхода и ухуд-
шает точность дозирования. Большая металлоемкость,
высокая удельная мощность и, главное, технологические
недостатки не позволяют рекомендовать такие питатели
для применения в дозаторах, кроме специальных слу-
чаев.
Тарельчатые питатели изготавливаются рядом оте-
чественных и зарубежных предприятий.
Шнековые питатели предназначены для выдачи по-
рошкообразных и мелкозернистых материалов. Особое
значение шнековые питатели приобретают при работе
с тонкодисперсными материалами. Применение шнеков
для работы с тонкодисперсными материалами обуслов-
лено специфическими свойствами последних: повышен-
ной способностью к сводообразованию и самопроизволь-
ным истечениям. В целях борьбы с этими вредными яв-
лениями шнековые дозаторы выполняются с некоторыми
отличиями от обычных шнеков. Бинтовой вал шнека
имеет переменный, уменьшающийся к выходному отвер-
стию шаг лопастей.
Соотношение между объемами первых витков и по-
следних должно соответствовать отношению предельных
значений объемного веса материала. Против выходного
отверстия для повышения равномерности выдачи лопа-
стей не делается. Следует отметить, что для улучшения
равномерности выдачи лопасти целесообразно срезать,
на 1 —1,5 диаметра, не доходя до выходного отверстия.
Для защиты концевого подшипника от попадания ма-
77

гериала за выходным отверстием на валу устраиваются
встречные лопасти. Регулирование производительности
шнековых дозаторов осуществляется за счет изменения
числа оборотов. Изменение скорости вращения дости-
гается либо за счет кривошипно-шатунных механизмов
с обгонными муфтами (С-632, С-548Р), либо за счет ва-
риаторов (С-643), либо за счет регулируемого привода
постоянного тока. Для цемента выпускаются следующие
модели шнеков: С-632-05,0; С-548Р-07-0; С-543-О103-О.
Секторные питатели предназначены для выдачи по-
рошкообразных и мелкозернистых материалов. Сектор-
ный питатель имеет вращающийся 'барабан,-разделен-
ный радиальными стенками в общем случае на несколь-
ко отсеков. В частном случае может быть всего один
отсек (барабанный питатель). Секторный питатель мо-
жет иметь ка.к горизонтальную, так и вертикальную ось
вращения.
Секторные питатели устанавливаются под (бункером
с материалом. Выдача материала обеспечивается за счет
поочередного заполнения и опорожнения отсеков в про-
цессе вращения. Объем материала, выдаваемый за 1 обо-
рот, соответствует сумме объемов всех отсеков. Регу-
лирование производительности секторных питателей
может быть осуществлено за счет изменения числа обо-
ротов рабочего органа. Регулирование производительно-
сти секторных питателей ограничивается небольшим диа-
пазоном, так как увеличение скорости сверх некоторого
предела приводит к неполному заполнению отсеков ма-
териалом, что нарушает нормальную работу. Имеется
значительное количество конструкций секторных пита-
телей, которые используются в строительной, энергетиче-
ской, металлургической и других отраслях промышлен-
ности. На тепловых электростанциях используются пы-
лепитатели УЛПП-1. Применяются секторные питатели
и как элементы автоматических дозаторов, в частности
для цемента.
Простейшим типом питателя является гравитацион-
ный (рис. 27,е), представляющий отверстие в дойной ча-
сти емкости, регулируемое заслонкой. Движение мате-
риала происходит под действием силы тяжести. Несмо-
тря на простоту, такие питатели почти не нашли приме-
нения в дозаторах в связи с нестабильностью потока
неоднородного материала и трудностью его регулироза-
78

ния. Примером дозатора с таким питателем является
конструкция Scale Spokane, предназначенная для зерно-
продуктов.
Особое место в конструкции рабочих органов зани-
мают элементы, ограничивающие выходное отверстие.
Конструктивное решение ограничивающих элементов
Рис. 30. Ограничивающие элементы выходных отверстий.
■ прямоугольное; б — треугольное; в — трапецеидальное; г — комбини-
рованное.
в значительной степени определяет величину флуктуа-
ции расхода и отчасти влияет на качество регулирова-
ния. Как правило, ограничивающие элементы допускают
возможность изменения площади сечения потока мате-
риала. Практически применяется несколько типов огра-
ничивающих элементов, приведенных на рис. 30;
в табл. 11 даны их основные характеристики.
Прямоугольное сечение (рис. 30,а) применяется на
.вибрационных, ленточных и шнековых питателях. Огра-
ничивающие элементы состоят из параллельных непод-
вижных направляющих с пазами и подвижной заслонкой,
79

Характеристики вы
Тип сечения
Схема
Площадь
Прямоугольное
30, а
bit
Треугольное
30, б
(2bН — h) h
2H
30, в
+
b(h
-Ha)\2HA-(h
Трапецеидальное
Комбинированное
30, 2
+
b (li-
-Ha){2HA-(h-
-"□)]
□
2ЯД
перемещающейся в пазах. При автоматическом регули-
ровании по сечению со стороны поступления материала
на расстоянии 3—б мм могут быть вторые пазы с защит-
ной заслонкой, предохраняющей основную заслонку от
воздействия 'материала. Защитная заслонка устанавли-
вается на уровне максимально возможного открытия
основной заслонки в процессе работы. В целях умень-
шения величины флуктуации расхода целесообразно на-
правляющие размещать таким образом, чтобы их вну-
тренние кромки лежали в плоскости внутренней поверх-
ности воронок и направляющих бортов. На ленточных
питателях против заслонки под лентой располагается
ролик, что исключает изменение сечения из-за прогиба
ленты.
Приращение площади сечения по величине переме-
щения заслонки при прямоугольном выходном отверстии
(рис. 30,а) постоянно и не зависит от положения заслон-
ки. В связи с этим необходимо изменять коэффициент
передачи звеньев при работе с одним материалом при
различных начальных открытиях заслонки. За счет на-
чального открытия заслонки имеется возможность так-
же регулировать величину коэффициента передачи си-
стем с жесткой связью применительно к свойствам дози-
руемого материала.
80

ходных отверстии
Таблица 11
Приращение площади
по высоте
Отношение пассивного периметра с площади
b
h
я <я
h)
2b (H — h)+ 2h Vb* + 4Я2
2bHh — bh*
b{H — b) + (h — HD) \/(ь*+4Н2с
2bHLHu +b(h- Нп) (Яд + H - h)
b(H-h) + (h- Hn) l^b* + 4tf *
2bHLHu + b(h- Яд) (Яд + Я - h)
Треугольное и трапецеидальное сечение (рис. 30,6,
в) получило преимущественное применение на ленточ-
ных дозаторах с прямой системой регулирования. Огра-
ничивающие элементы состоят из параллельных направ-
ляющих с двумя пазами, заслонки, связанной весовыми
рычагами, и переднего щита с треугольным или трапе-
цеидальным вырезом. Прямые линии выреза сопрягают-
ся между собой дугами с целью исключения острых
углов. Приращение сечения по перемещению заслонки
в этом случае линейно зависит от высоты начальной
установки заслонки. Начальной установкой заслонки
обеспечивается соответствие между характеристиками
дозируемого материала и коэффициентом передачи си-
стемы; требуемая величина производительности дости-
гается изменением скорости ленты.
Некоторый интерес представляет конструкция, изо-
браженная на рис. 30,г, в которой имеется подвижная
заслонка с треугольным вырезом. Такая конструкция
позволяет получить переменный в некоторых пределах
коэффициент передачи при любых начальных значениях
площади сечения.
Вспомогательные элементы рабочих органов: ворон-
ки, ремонтные затворы, направляющие борта устройст-
ва для натяжки, центровки и очистки ленты, устройства
6—313 81

для защиты подшипников, хотя и не имеют принципиаль-
ного значения, тем не менее могут оказать существенное
влияние на работоспособность, точность и надежность
дозаторов. Поверхности воронок должны обеспечивать
беспрепятственное движение дозируемого материала.
Направляющие борта должны исключать рассыпание
материала и при этом не повреждать активных элемен-
тов рабочих органов. Для этого они устанавливаются
с небольшими (2—3 мм/м) подъемом по движению ма-
териала. Устройства для центровки и очистки ленты,
а также устройства для защиты подшипников предназ-
начаются для повышения долговечности указанных эле-
ментов рабочих органов. Правильный выбор типа и кон-
струкции вспомогательных элементов рабочих органов
способствует повышению технологических и эксплуата-
ционных показателей дозаторов.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ПРИМЕНЕНИЕ ДОЗАТОРОВ
13. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ НЕПРЕРЫВНО-ПОТОЧНЫХ
ДОЗАТОРОВ
Дозаторы непрерывного действия могут применяться
в самых разнообразных условиях: в холодных и сырых
подземных галереях, в горячих цехах с большой задым-
ленностью и запыленностью, на открытых установках
и т. д. Сами дозируемые материалы, помимо свойств,
отражающихся на технологии процесса дозирования,
могут обладать различными свойствами, влияющими на
конструктивное решение дозатора. Свойства среды и ма-
териалов, влияющие на конструктивное решение дозато-
ров, могут проявляться в виде тепловых, абразивных,
влажностных, химических и других воздействий.
Подчас действующий на дозатор сложный комплекс
внешних воздействий со стороны среды и материала
требует проведения значительного количества специаль-
ных мероприятий в целях поддержания его работоспо-
собности и надежности.
В практике эксплуатации дозаторов в настоящее вре-
мя могут встретиться значения ряда факторов, приве-
денные в табл. 12.
82

Таблица 12
Ориентировочные
пределы изменения
Действующий фактор
Измеритель
Среда
Материал
Температура
Влажность
Давление
Химическая агрессивность .
Загрязненность среды . . .
мм рт. ст.
рн
г/см'
°С
_40°—\-70°
40—90
600—850
—2, +2
3
■40°—f-3
0—20
—7, +7
+300°
Приведенные пределы величин действующих факто-
ров могут быть существенно расширены с внедрением
дозаторов в новые технологические процессы. При внед-
рении дозаторов в новые процессы следует решать воз-
никающие трудности не столько за счет повышения тре-
бований, сколько за счет изменения условий работы.
14. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЦЕССУ ДОЗИРОВАНИЯ
И ДОЗАТОРАМ
Дозирование материалов применяется во многих тех-
нологических процессах различных отраслей промыш-
ленности. В технологических процессах используется
одновременно ряд материалов с различными характери-
стиками. В ходе технологических процессов нужны раз-
личные интенсивности подачи разных материалов. Точ-
ность дозирования материалов различна и зависит от
дефицитности и стоимости исходного материала, а так-
же требований к продукции.
Требования к процессу и механизмам для непре-
рывно-поточного дозирования должны определяться
с учетом специфических особенностей технологического
процесса, технологии производства в целом.
К процессу непрерывно-поточного дозирования предъ-
являются следующие технологические требования:
а) обеспечение требуемого расхода по параметру — ре-
гулирование производительности; б) обеспечение вели-
чины расхода по параметру в пределах допускаемых
отклонений при определенном произвольном изменении
значения параметров материала — точность дозирова-
ния; в) обеспечение постоянства расхода по параметру
6*
83

или заданного функционального изменения расхода во
времени — устойчивость дозирования.
Регулирование производительности по параметру
должно обеспечить перекрытие всего требуемого техно-
логическим процессом диапазона расходов. Регулирова-
ние производительности может быть как местным, так и
дистанционным. Регулирование производительности в за-
висимости от требований технологического процесса мо-
жет выполняться ступенчатым, плавным или комбини-
рованным. Для установки требуемой производительности
дозаторы должны быть снабжены шкалами и указате-
лями или соответствующими дистанционными показы-
вающими приборами. Градуировка шкал и конструкция
указателей должны обеспечивать возможность установ-
ки производительности с требуемой степенью точности.
Для иллюстрации возможных требований к преде-
лам производительности в табл. 13 приведены данные
по некоторым конкретным технологическим процессам.
Таблица 13
Технологический процесс
Дозируемый
материал
Пределы про-
изводитель-
ности
Производство удобрений
Производство фармацевтических
препаратов
Приготовление бетона
Производство пищепродуктов
Фосфоритная мука
Химические реак-
тивы
Щебень
Пластификаторы
Мука
Дрожжи
50—200 т/ч
1 — 10 кг/ч
30—100 т/ч
10—100 кг/ч
2—5 т/ч
2—5 кг/ч
Причем эти требования могут расширяться с увели-
чением мощности установок.
В значительном количестве технологических процес-
сов требуется, чтобы отклонения расхода по параметру
за малые промежутки времени не превышали определен-
ных значений при возможных отклонениях значений па-
раметров материала.
Возможные критерии для оценки точности непрерыв-
но-поточного дозирования рассмотрены в § 3 настоящей
работы.
Существующие дозаторы могут обеспечить точность
дозирования материалов различной крупности, приве-
денную в табл. 14.
84

Таблица 14
Средний размер
зерна материала,
мм
Величина пробы, кг
10
20
50
100
200
>2,5
10,0
7,0
4,0
3,0
0,5
10
3,0
2,0
1,5
1,0
0,5
20
5,0
4,0
3,0
2,5
1,5
40
8,0
5,0
4,0
3,0
2,0
Дальнейшее повышение точности дозирования может
быть достигнуто совершенствованием дозаторов.
Выдача материала потоком постоянного состава и
интенсивности по условиям производства может произ-
водиться длительное время (сутки и более). Необходи-
мым условием нормальной эксплуатации является соот-
ветствие между заданной величиной расхода и действи-
тельной величиной в течение продолжительного времени,
т. е. устойчивость процесса.
Кроме основных технологичеа ix требований, необ-
ходимо ввести требования: вспомогательные технологи-
ческие, конструктивные, эксплуатационные, вспомога-
тельные. Механизмы для непрерывно-поточного дозиро-
вания должны обеспечивать возможность нормальной
работы со всеми используемыми материалами.
Обеспечение этих требований достигается за счет кон-
структивных мер. Применяются детали и элементы, при-
годные для работы в заданных условиях.' Рабочие орга-
ны дозатора выполняются из материалов, устойчивых
к воздействиям присущих дозируемому материалу фак-
торов.
Дозаторы в производственных условиях нередко пи-
таются от сетей с нестабильным напряжением, а иногда
и частотой. Поэтому должны предусматриваться эле-
менты защиты от перенапряжений и устройства, обес-
печивающие нормальную работу при колебаниях питаю-
щего напряжения в возможных пределах.
Дозаторы, работающие с пылевидными или газовы-
деляющими материалами, должны помещаться в герме-
тичные корпуса с фланцевыми соединениями. При необ-
ходимости из корпуса может производиться отсос. Для
наблюдения за элементами дозатора и их регулировки
в корпусе выполняются окна и люки,
85

15. СВЯЗЬ НЕПРЕРЫВНЫХ ДОЗАТОРОВ
С ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМОЙ
Выбор типа и исполнения дозатора производится
в соответствии с технологическими требованиями в ча-
сти производительности, точности и устойчивости. При
проектировании технологической установки с дозаторами
непрерывного действия необходимо прорабатывать:
управление дозаторами, управление другим технологи-
ческим оборудованием по сигналам дозаторов, контроль
работы дозаторов. Для обеспечения режимов установки
в различных условиях следует предусматривать блоки-
ровку, сигнализацию состояния дозатора и уровня про-
изводительности, аварийное отключение, дистанционное
изменение производительности, регистрацию времени ра-
боты и количества отдозированного материала или ко-
личества циклов при порционном режиме, функциональ-
ное изменение расхода от внешних параметров, про-
граммное изменение расхода.
Блокировка, как правило, выполняется на контак-
тах магнитных пускателей и обеспечивает отключение
дозатора при отключении последующих звеньев техно-
логической цепи. Сигнализация о состоянии дозатора
обеспечивается с помощью ламп, питаемых через 'пуско-
вые устройства, а также ламп и звуковых сигналов,
срабатывающих при недопустимых отклонениях расхода.
Сигнализация об уровне производительности достигает-
ся за счет сигнала от первичного датчика, подаваемого
на показывающий прибор. Сигнальные лампы и пока-
зывающие приборы размещаются на панелях сигнализа-
ции с введением в мнемосхему.
Аварийное отключение производится автоматически
при возникновении недопустимых режимов работы доза-
тора во избежание выхода из строя оборудования или
выпуска брака, а также вручную из легкодоступных
мест, главным образом из соображений техники без-
опасности.
Применяется как ступенчатое, так и бесступенчатое
дистанционное изменение производительности. При сту-
пенчатом изменении производительности, применяемом
на весовых дозаторах, имеется несколько (по числу не-
обходимых ступеней производительности) весовых ко-
ромысел с подвижными гирями. Гири устанавливаются
на нужные пределы производительности. Дистанционное
86

изменение производительности достигается при этом за
счет включения требуемого коромысла с помощью элек-
тровоздушных цилиндров или электромагнитов. Досто-
инством этого способа является точность установки зна-
чения расхода при грубых управляющих устройствах.
При необходимости бесступенчатого дистанционного из-
менения производительности преобразованный сигнал,
получаемый от датчика расхода, сравнивается с напря-
жением от задающего устройства. В качестве задающе-
го устройства в простейшем случае используется потен-
циометр с желательной зависимостью сопротивления от
установки движка, питаемый от стабильного источника
напряжения. Сигнал, пропорциональный разности опор-
ного и фактического напряжения, используется для уп-
равления работой дозатора. Установка задающего
устройства, размещаемого на пульте управления, про-
изводится оператором в соответствии с полученным за-
данием.
Регистрация количества включений и времени рабо-
ты производится с помощью счетчиков импульсов СЭИ-1,
МЗС-54, различных электрочасов и т. д. Регистрация
фактического значения расхода, а также учет общего
количества отдозированного материала, необходимые
для анализа технологических показателей производства,
при весовых дозаторах могут производиться серийными
вторичными регистрирующими приборами серий ЭПД,
ЭПИД и т. д. При этом сигнал для регистрирующего
прибора снимается с датчика перемещения, для работы
с которым предназначены эти приборы. Датчик пере-
мещения механически соединяется с весовым коромыс-
лом, и вся система тарируется по изменению нагрузку
на весовом транспортере.
Наиболее сложными и интересными являются связи
дозатора с технологической линией, определяемые спе-
цификой процесса. Для правильного решения таких свя-
зей необходим учет особенностей конкретного техноло-
гического процесса.
Имеется несколько наиболее важных задач связи
дозаторов с технологическими системами: а) управление
работой дозаторов по жесткой функциональной зависи-
мости от характеристик дозируемого материала; б) уп-
равление работой дозаторов от одного или нескольких
внешних сигналов; в) поддержание соотношения расхо-
87

дов; г) поддержание требуемых уровней и соотношений
расхода; д) оптимизация технологического процесса за
счет регулирования дозаторов. Некоторые возможные
варианты рассмотрим на следующих примерах.
Сравнительно простым случаем является подача ма-
териала в сушильные барабаны. В этом случае, исходя
Рис. 31. Блок-схема установки для подачи материалов в су-
шильные барабаны.
/ — вибропитатель; 2 — весовой транспортер; 3 — сушильный барабан;
4 — датчик влажности; 5 — датчик веса; 6 — функциональный блок.
из оптимального теплового режима, необходимую ин-
тенсивность подачи определяют из уравнения
л - Ш Ш)
4 ~~~ (100 — w) стМт + w (сжАГж + А) 9 ^
где ст, сТ — теплоемкости жидкой и твердой фаз; Q —
весовой расход материала; в — количество тепла, полу-
чаемое материалом; ДГ—разность температур материа-
ла; w — влажность материала; к — теплота парообразо-
вания.
Как видно из приведенного уравнения, начальная
влажность материала в значительной степени определя-
ет возможную интенсивность подачи материала в су-
шильный барабан. В этом случае необходимы учет влаж-
ности и выработка сигнала, обеспечивающего интенсив-
ность подачи материала в соответствии с уравнением (34).
Блок-схема установки для подачи материала в сушиль-
ный барабан приведена на рис. 31. В этом- случае наве-
88

совом дозаторе должен производиться контроль влажно-
сти. Сигнал влажности подается на функциональный
блок, где преобразуется в сигнал требуемой производи-
тельности. Сигнал требуемой производительности в бло-
ке сравнения сопоставляется с сигналом фактической
Производительности, получаемым от датчика веса. Раз-
ностный сигнал используется для управления работой
питателя.
Несколько иная система необходима в случаях пода-
чи материалов в шаровые мельницы, например при при-
готовлении топлива на электростанциях. Известно, что
имеются оптимальные условия загрузки шаровых мель-
ниц, соответствующие наиболее эффективной их работе.
Задачей дозирования является обеспечение оптимальной
загрузки. Для этого на шаровой мельнице должны быть
установлены датчики, контролирующие степень загруз-
ки. Сигнал от датчика степени загрузки и производная
этого сигнала поступают в функциональный блок, где
преобразуются по уравнению
U = klP + k%l£-, (35)
где ku k2 — коэффициенты, определяемые эксперимен-
тально; Р — вес материала в мельнице; U — выходное
напряжение функционального блока.
Сигнал на выходе функционального блока сравни-
вается с сигналом фактического расхода и вырабаты-
вается сигнал управления питателем. При подаче топ-
лива к топкам котлов расход топлива должен соответ-
ствовать заданным значениям мощности и при этом
обеспечивать получение требуемого количества пара
с заданными параметрами. Расход топлива задается от
внешних устройств. Контроль соответствия расхода топ-
лива требуемым значениям -выходных параметров ко-
тельной установки может осуществляться от датчиков
давления, температуры и расхода пара. Сигналы от этих
датчиков, соответствующим образом преобразованные,
сравниваются с сигналом фактического расхода топлива.
Распространенной задачей является поддержание
соотношения расхода различных материалов. Могут
встретиться случаи поддержания соотношения расходов
без учета величины суммарного расхода, или с поддер-
89

жанием определенного суммарного расхода, или с управ-
лением величиной суммарного расхода.
При одновременном дозировании двух компонентов
в смеситель в ряде химических производств важно под-
держание соотношения компонентов, изменение же об-
щего значения расхода может быть допущено в преде-
лах, не нарушающих нормальную работу смесителя.
В этом случае один из дозаторов работает как задаю-
6 5
Рис 32. Блок-схема дозирующей установки для обеспече-
ния требуемого соотношения двух компонентов.
/ — питатель 1-го компонента; 2 — весовой транспортер; 3 — пита-
тель 2-го компонента; 4, 5, 6 — передаточные звенья;
щий. Выбор задающего дозатора производится на осно-
вании сопоставления возможного качества дозирования
материалов. Дозаторы по расходу должны обеспечивать
получение простой зависимости
Q2 = kQu (36)
где Qi, Q2 — расходы первого и второго компонентов.
Получение такой зависимости возможно различными
способами. Были опробованы системы с непосредствен-
ной связью вибропитателей по току или напряжению.
Однако такие системы пригодны только для дозирования
однородных материалов и при невысоких требованиях
к точности. Более совершенными являются системы, по-
добные приведенной на рис. 32. В этом случае первый
дозатор работает без авторегулирования, а сигнал, со-
ответствующий расходу, подается на второй дозатор, где
90

сравнивается с сигналом, соответствующим фактическо-
му расходу второго дозатора, и разностный сигнал
используется для управления его работой. Возможна
также механическая связь между датчиками веса за
счет установки на общей раме с подвижной шарнирной
опорой.
Встречаются технологические процессы, в которых
одновременно дозируется несколько компонентов в опре-
деленных соотношениях. Так, при непрерывном приготов-
лении бетона, получившем распространение на гидро-
технических стройках, необходимо дозировать 2 — 3 сор-
та заполнителей; цемент, воду, поверхностно-активные
добавки. Технологические требования описываются сле-
дующими уравнениями:
Р13 — Р\ъп
Р2З Р2
100 + а)13
100
100+ ш23
100
Ю0 + ^п3
100
Р ц — Р Дп>
О р _(П «[и i р ^23 , I р WnA
^в — ^вп юо^^23 ЮО"» ' ' ' ' 713 100/ }
(37)
где Я13, Я23,. . . , Япз, Яд, Яв — фактический вес запол-
нителей 1, 2,. .. ,/г-го сорта цемента
и воды соответственно;
£\зп, Лгзп,. . . ,ЯПВП, Яцп, Явп — проектные веса заполни-
телей 1, 2,..., п-то сорта цемента
и воды;
^13» Щз, • • • » wm — влажность заполнителей 1, 2, ... ,/г-го
сорта.
Дозирующая система для производства бетона дана
на рис. 33. На дозаторах заполнителей, кроме контроля
веса, необходим контроль влажности. Сигнал влажности
должен корректировать расход дозируемого материала
с обеспечением постоянства в пересчете на сухой вес.
Кроме того, сигналы с датчиков влажности умножают-
ся на коэффициенты, пропорциональные расходу данно-
го компонента, и суммируются. Сигнал, пропорциональ-
91

ный общему количеству воды в дозируемых материа-
лах, управляет работой дозатора воды.
Рассмотренные примеры далеко не исчерпывают всех
возможных вариантов технологических установок с при-
менением дозаторов непрерывного действия. В каждом
случае для получения оптимального решения необходим
анализ технологического процесса.
Программное управление дозаторами используется
главным образом для выдачи дозаторами .непрерывного
действия определенных порций материала. Такое ис-
пользование дозаторов непрерывного действия целесо-
образно во многих случаях как в промежуточных опе-
рациях, так и в завершающих, поскольку дозаторы не-
прерывного действия в ряде случаев могут дать более
высокую точность, чем существующие порционные. К то-
му же дозаторы непрерывного действия отличаются
лучшими характеристиками по весу, габаритам, диапа-
зону производительности. При дозировке материала
в зависимости от требуемой точности возможно управ-
ление дозаторами либо по времени включения либо по
величине суммарного расхода, определяемого по инте-
грирующим приборам.
Для программного регулирования используются все-
возможные реле времени, а при нескольких управляе-
мых механизмах командоаппараты, в частности типа
КЭП. Схемы включения дозаторов при программном
управлении разрабатываются с обеспечением нужной
последовательности и продолжительности включения от-
дельных технологических звеньев.
ГЛАВА ПЯТАЯ
ПУТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ
ДОЗИРОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
16. возможности ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ДОЗИРОВАНИЯ
Существующие автоматические дозаторы непрерыв-
ного действия обеспечивают регулирование на после-
дующие отрезки выдаваемого материала, что приводит
к неустраняемым колебаниям расхода. При непрерыв-
93

ном дозировании мгновенное значение расхода в зоне
чувствительного элемента может в какой-то момент вре-
мени иметь отклонение одного знака, а значение рас-
хода в зоне рабочих органов—противоположного знака.
В таком случае сигнал от чувствительного элемента
вызовет соответствующее изменение подачи материала.
Например, если в зоне чувствительного элемента имеет-
ся пониженное количество материала, а в зоне рабочих
органов — повышенное, сигнал от чувствительного эле-
мента приведет к форсированной выдаче и без того из-
быточного количества материала, что приведет к увели-
чению положительного отклонения. Таким образом,
в рассмотренном случае автоматический дозатор увели-
чивает значение мгновенных отклонений расхода от за-
данного значения.
Отсутствуют дозаторы с автоматическим регулиро-
ванием постоянства расхода по заданному параметру
при возможности изменения двух или нескольких неза-
висимых параметров, характеризующих материал. На-
блюдающееся, например, на некоторых материалах из-
менение влажности неизбежно ведет к возникновению
погрешности весового дозирования.
Анализ закономерностей непрерывно-поточного дози-
рования позволяет наметить пути дальнейшего разви-
тия дозировочного оборудования и дать рекомендации
по рациональным конструктивным решениям отдельных
узлов дозаторов.
Повышение точности дозаторов может быть достиг-
нуто за счет усовершенствования конструктивного реше-
ния узлов существующих дозаторов и главным образом
за счет разработки принципиально новых схем, учиты-
вающих особенности процесса дозирования. Наиболее
существенными узлами, конструктивное совершенство-
вание которых приведет к повышению точности, явля-
ются: а) рабочие заслонки, направляющие заслонок и
прочие элементы, ограничивающие выходное отверстие;
б) приводы в части стабилизации скорости; в») весовые
механизмы в части повышения чувствительности, ста-
бильности во времени и сопряженные с ними узлы, опре-
деляющие работу весового механизма; г) транспортер-
ные ленты в части однородности по толщине и весу;
д) очистные устройства транспортерной ленты; е) ука-
зательные элементы регулирующих органов; ж) устрой-
94

ства для приведения в соответствие сечений входного и
выходного отверстий; з) устройства для сглаживания
пульсаций при выдаче.
Существенное повышение точности дозирования мо-
жет быть достигнуто изменением принципиальных схем
дозаторов.
Одной из простейших возможностей повышения точ-
ности автоматических дозаторов непрерывного действия
является рассмотренное в § 6 усреднение сигнала от
чувствительного элемента за период времени несколько
больший, чем период флуктуации. Усреднение должно
производиться так, чтобы вновь поступающий сигнал
имел наиболее существенное влияние и это влияние па-
дало с течением времени, практически исчезая за время,
несколько большее периода флуктуации. В результате
усреднения сигнала от чувствительного элемента будет
обеспечено регулирование по средней производительно-
сти, т. е. будет исключено влияние флуктуации расхода
на процесс авторегулирования. Расход материала при
таком способе регулирования будет иметь флуктуации
за счет эффекта прохода материала у кромки отвер-
стий такой же величины, как и при дозировании без
авторегулирования, но будут корректироваться продол-
жительные отклонения из-за изменения гранулометри-
ческого состава, объемного веса и других факторов.
Следовательно, при данном способе дозирования откло-
нения от заданного значения расхода за малые проме-
жутки времени будут меньше, чем при дозировании
существующими механизмами с автоматическим регу-
лированием, а отклонения за длительные промежутки
времени будут меньше, чем при дозировании механиз-
мами без авторегулирования. Кроме того, указанный
способ будет способствовать повышению устойчивости
работы дозаторов, так как сокращается количество воз-
мущений и, следовательно, общее время переходных
процессов регулятора.
Практическая реализация способа возможна без
особых затрат на подавляющем большинстве сущест-
вующих дозаторов с непрямой схемой регулирования.
Для этого после предварительного усиления вводится
корректирующая цепочка с регулируемой в пределах
возможной продолжительности периода флуктуации
постоянной времени. Последующие звенья усилителя
95

управляются усредненным сигналом с интегрирующей
цепочки. Регулировка постоянной времени корректирую-
щего звена обеспечивает возможность настройки систе-
мы применительно к крупности дозируемого материала.
Другая возможность базируется на совершенствова-
нии известного дозатора незамкнутой системы. Особен-
Ри'с. 34. Схема дозатора с регулированием
по скорости.
/ — весовой ролик; 2 — датчик ■ веса; 3 — ворон-
ка; 4 — тахогенератор; 5 — блок сравнения; в —
усилитель; 7 — регулируемый привод; 8 — редук-
тор; 9 — ленточный питатель.
ности этой схемы были рассмотрены в гл. 2. Дозатор
с контролем веса материала весовым роликом и регу-
лированием скорости ленты (рис. 8) может быть усовер-
шенствован введением элемента контроля скорости лен-
ты и блока сравнения фактической и требуемой скоро-
сти. Управление скоростью ленты производится разност-
ным сигналом. Схема дозатора с замкнутой системой
регулирования скорости приведена на рис. 34. Приме-
няемые в настоящее время на дозаторах элементы имеют
определенную неизменную постоянную времени, и по-
этому нет возможности точного соблюдения приведен-
ных в § 7 условий. Дозатор по данной схеме с исполь-
зованием имеющихся элементов может обеспечить лишь
частичное уменьшение мгновенных отклонений расхода.
Дальнейшее усовершенствование системы может
96

быть получено за счет разделения потока дозируемого
материала на нерегулируемый и автоматически регули-
руемый. В этом случае дозатор изготавляется по прин-
ципиальной схеме (рис. 35) с максимальным использо-
ванием существующих узлов оборудования. Бункер
ю
т
Ч
15
•А
10
7777777777)
Рис. 35. Схема дозатора с разделением потока
на нерегулируемый и автоматически регули-
руемый.
/ — нерегулируемый питатель; 2 — заслонки; 3 — бун-
кер; 4 — регулируемый питатель; 5, 6 — регулируемый
привод; 7 — тахогенератор; 5 — усилители; 9 — дат-
чик веса; 10 — весовой транспортер; // — опоры вин-
тового вала; 12 — привод транспортера; 13 — двига-
тель шнека; 14 и 15 — редукторы.
должен иметь два выходных отверстия для установки
питателей.
Нерегулируемый питатель выдает из емкости (бун-
кер) до 80—90% материала на транспортер, снабжен-
ный чувствительным элементом на нужный параметр
(например, магнитоупругим датчиком веса). Импульс
с чувствительного элемента преобразуется и усиливает-
ся до получения мощности, необходимой для управления
7—313 97

регулируемым питателем, выдающим часть расхода, до-
полняющую нерегулируемый поток до 100%(.
Следует различать два случая: а) регулирование по
скорости и б) регулирование по сечению. При регулиро-
вании по скорости полный расход, выдаваемый дозато-
ром, может быть записан так:
Q = SBPvHp (1 + 2 ± (1 ^ 3) §Ц (38)
а относительная погрешность составит
AQ О-НЗХ (39)
Q ~"Qcp (Qcp + 2AQHP)
вместо
AQ AQHp
Q "Qcp + 2AQhp
(40)
при выдаче существующими дозаторами.
Из рассмотрения формул (39) и (40) видно, что до-
затор с разделением потока обеспечит получение точно-
сти более высокой, чем существующая, так как обычно
0<ДО^<0,2.
Ч:ср
При регулировании по сечению пределы регулирова-
ния должны выбираться в соответствии с характеристи-
ками материала и быть близкими к сечению отверстия
нерегулируемого питателя.
Полный расход в этом случае составит:
Q = Qcp +25нрУнр^ ± (1,3 ч- 4) (42)
и относительная погрешность составит:
AQ (1.3-^4)AQHp
Q Qcp (Qcp + 2AQ„p)
(43)
Необходимым условием постоянства мгновенных
значений расхода является соответствие времени под-
98

хода материала от нерегулируемого и регулируемого
питателей к месту выдачи:
Е£=Е»т- (44)
Теоретически регулирование по сечению, как видно
из сопоставления (39) и (43), дает несколько худшие
результаты, чем регулирование по скорости. Однако
в случае регулирования по сечению мы можем обеспе-
чить точное соблюдение условий выражения (44), тогда
как при регулировании по скорости неизбежна некото-
рая погрешность за счет изменения величины ир.
Благодаря применению системы с разделением пото-
ка существенно уменьшается мощность усилительных
устройств регулятора и обеспечивается повышение точ-
ности дозирования за малые промежутки времени.
17. ДОЗИРОВАНИЕ С ОБЕСПЕЧЕНИЕМ ЗАДАННОГО
ЗНАЧЕНИЯ ТРЕБУЕМОГО ПАРАМЕТРА
К настоящему времени получили распространение
весовые автоматические непрерывные дозаторы. Однако
имеется возможность вести дозирование с поддержа-
нием требуемого значения не только веса, но и ряда дру-
гих параметров. Уже сейчас в некоторых производствах
целесообразно контролировать расход материала не по
весу, а по поглощению жестких излучений. В других
случаях может потребоваться вести дозирование с обес-
печением требуемого значения расхода радиоактивного
вещества. При переработке минерального сырья бывает
желательно поддержание значения расхода по водо-
родному показателю или по магнитным свойствам.
Общая схема дозатора в случае дозирования по па-
раметру может быть аналогична рассмотренным в гл. 2
схемам, но датчик веса заменяется датчиком нужного
параметра. Во многих случаях датчик для контроля нуж-
ного параметра может размещаться на рабочих орга-
нах, и конструктивно дозатор решается в виде единого
агрегата. При этом остаются справедливыми соображе-
ния, приведенные в предыдущем параграфе для дозато-
ра с весовым роликом. Дополнительной трудностью при
дозировании по параметру является то, что полный рас-
ход материала при заданном значении параметра мо-
7* 99

жет колебаться в широких пределах. Так, при дозиро-
вании на постоянство расхода радиоактивного элемента
общий расход породы может меняться в 2—10 раз.
Отсюда вытекает требование к диапазону регулирова-
ния рабочих органов дозатора.
В производствах, связанных с переработкой сырья
с помощью специальных реагентов, например при обра-
ботке кислотами, возможна и другая система учета
Рис. 36. Схема дозатора с регулированием
по количеству вещества по поглощению
гамма-излучения.
1 — ленточный питатель; 2 — источник излучения;
3 — контейнер; 4 — заслонка; 5 — тахогенератор;
6 — счетчик излучения; 7 — пересчетный блок; 8—
блок сравнения; 9 — усилитель; 10 — регулируе-
мый привод.
расхода интересующего нас компонента. Дозатор выда-
ет постоянный весовой расход, а установленный на нем
датчик требуемого параметра управляет дозатором ре-
агента, как было показано в § 15.
Примером дозатора с регулированием по параметру
может служить дозатор с контролем количества вещест-
ва посредством измерения интенсивности проходящего
гамма-излучения (рис. 36). Дозатор представляет корот-
кий ленточный транспортер. Материал из бункера попа-
дает на ленту транспортера через воронку с отверстием
в передней стенке, обеспечивающим выдачу слоя задан-
ного сечения. Вдоль ленты расположены вертикальные
борта, исключающие рассыпание материала. Близ вы-
ходного отверстия расположен датчик плотности, состоя-
щий из источника и счетчика гамма-излучения. Конст-
110

рукция и характеристики датчика плотности были
рассмотрены в § 10. Излучатель и счетчик, помимо соб-
ственных экранов, экранируются листовым свинцом
в целях исключения влияния внешних излучений и за-
щиты. Размещение датчика относительно концевого ба-
рабана выбирается с таким расчетом, чтобы среднее
время движения материала на этом участке соответст-
вовало постоянной времени системы регулирования.
Такой дозатор при работе с материалами, состоящими
из элементов с атомным номером 2—30, коэффициенты
поглощения которых близки, обеспечивают поддержание
весового расхода.
При работе с тяжелыми элементами достигается вы-
дача материала в количестве, обеспечивающем задан-
ный уровень поглощения гамма-излучения, что важно
при возведении элементов биологической защиты. При
снятом источнике излучения этот дозатор может исполь-
зоваться для дозирования радиоактивного сырья.
Дозирование по параметру может оказаться целесо-
образным во многих производствах. Приведенные при-
меры "параметров, по которым может вестись дозирова-
ние, далеко не исчерпывают всех возможностей. По мере
совершенствования технологии и разработки датчиков
для контроля параметров материала будут создаваться
и новые системы дозаторов.
18. ДОЗИРОВАНИЕ С УЧЕТОМ ДВУХ ИЛИ БОЛЬШЕГО ЧИСЛА
ПАРАМЕТРОВ
Дозирование с одновременным учетом нескольких
параметров является сложной задачей, возникающей
при дозировании многокомпонентных смесей при необ-
ходимости поддержания расхода одного из компонен-
тов, а также учете расхода другого. Уже в настоящее
время назрела необходимость в системах, которые обес-
печивали бы выдачу заданного количества твердой фазы
увлажненного материала и одновременно учитывали
бы количество жидкой фазы. Такая задача ставится,
в частности, при дозировании компонентов бетонной
смеси.
Для решения таких задач необходимо определение
содержания интересующих нас компонентов в смеси.
Если мы имеем m-компонентную смесь, а каждый из
компонентов характеризуется ^-параметрами, то значе-
101

ние любого параметра среды будет описываться уравне-
нием
Al = aikiGl + a2k2lG2 + ... +anknGn, (45)
А\ — измеряемый параметр среды;
, ап — удельное значение измеряемого пара-
метра у отдельных компонентов;
» Gm — количество отдельных компонентов;
, kn — коэффициенты, определяемые характе-
ром взаимодействия сред в части дан-
ного свойства, могущие быть представ-
ленными в общем случае в виде зави-
симости
k=f(G, а). (46)
Для точного и однозначного определения количе-
ства одного из компонентов необходимо провести т из-
мерений различных параметро'в, и решив т уравнений,
найти интересующую нас величину. При постоянстве
значения одного параметра можно ограничиться реше-
нием т — 1 уравнения. В целях упрощения системы не-
обходимо стремиться к использованию таких парамет-
ров, которые присущи только одному из интересующих
нас компонентов.
Возможные принципы построения дозаторов с учетом
двух параметров рассмотрим на примере дозаторов сы-
пучих минеральных материалов переменной влажности.
В § 10 показано, что интенсивность потока медленных
нейтронов при определенных условиях будет пропорцио-
нальна весовому количеству воды, если в дозируемом
материале нет других водородсодержащих веществ,
J7i=ft/n = f(G«), (47)
где U\ — сигнал на выходе счетчика медленных нейтро-
нов;
/п— интенсивность потока медленных нейтронов.
Регистрируя количество медленных нейтронов, полу-
чаем сигнал, пропорциональный количеству воды, а учи-
тывая общее количество вещества — сигнал, пропорцио-
нальный этому количеству,
U2 = f(G)=f(GT+Gm). (48)
где
аи аъ ...
Gi, G2,
К k2, ...
102

При помощи несложных устройств на основании этих
сигналов можно получить сигнал, пропорциональный
влажности. Имеющийся опыт практического использо-
вания нейтронного определения влажности грунтов по-
казывает, что возможно получение объемной влажности
с точностью 1%.
Конструктивно дозатор (рис. 37) состоит из
объекта регулирования — питателя (/), измерительных
I
Ъ О
>
>
Рис. 37. Схема дозатора с учетом влаж-
ности.
устройств — датчика веса (4) с корректором (5) и дат-
чика влажности (6), усилительного устройства (3), уси-
лителя мощности (2). В качестве рабочего органа регу-
лятора могут быть применены узлы существующих доза-
торов непрерывного действия — вибропитатели, ленточ-
ные питатели с регулированием скорости движения лен-
ты. Для измерения веса дозируемого материала воз-
можно использование существующих систем непре-
рывного взвешивания. Полученные с датчиков веса и
влажности сигналы подаются на входы предварительных
усилителей. На входах усилителей имеются потенцио-
метры, предназначенные для регулирования величины
сигналов в целях обеспечения требуемой пропорциональ-
ности величины сигналов. Для исключения влияния мел-
ких кратковременных изменений расхода на входах
усилителей включены корректирующие цепочки. Сигнал,
пропорциональный влажности, подается на сервопривод
гирю-корректор а, установленный на весовом коромысле.
Гиря-корректор предназначена для того, чтобы весовое
103

коромысло находилось в равновесии при неизменной
установке основных гирь в процессе работы с материа-
лом переменной влажности. Когда суммарное весовое
усилие изменяется.
Характерной особенностью схемы этого дозатора
является введение второго параметра в контур первого
посредством гири-корректора. Такая схема позволяет
обеспечить постоянство положения измерительного
устройства первого параметра при изменении влажности
и новом значении расхода. Применение такой схемы
резко упрощает вопрос регулировки дозатора и эксплуа-
тационных изменений производительности.
19. ПЕРСПЕКТИВА РАЗРАБОТКИ ТИПАЖА ДОЗАТОРОВ
На основании имеющегося опыта разработки дозато-
ров НИКИМП разработан типаж на ленточные дозато-
ры непрерывного действия.
Типажем регламентируются ряд производительностей
в пределах 0,01—500 т/ч, ширина 125—1 ООО мм и ско-
рость движения ленты 0,025—1,0 м/сек. Типажем также
предусматривается использование унифицированных пи-
тателей и элементов систем регулирования. Обеспечение
указанных пределов производительности при объемных
весах материала 0,07—3,0 г/ж3 достигается ограничен-
ным количеством типоразмеров оборудования.
В связи с ростом технологических требований и раз-
работкой новых типов дозаторов возникает необходи-
мость дальнейшего совершенствования и развития ти-
пажа. Важнейшей задачей при разработке типажа
дозаторов является создание значительного количества
решений, отвечающих различным технологическим тре-
бованиям при ограниченном количестве специальных
узлов. Для решения этой задачи необходимо создание
серий рабочих органов различного типа, но с близкими
характеристиками по сечению и интенсивности потока
дозируемого материала и датчиков различных величин,
предназначенных для контроля нужных величин в по-
токе. Другой задачей является унификация габаритных
размеров и размеров присоединительных элементов.
Такая унификация позволяет быстро и с минимальными
затратами производить замену дозировочного оборудо-
вания одного типа на другой.
104

Прежде всего можно дать ряды основных техноло-
гических параметров.
При имеющихся в настоящее время технологических
потребностях и технических возможностях представ-
ляется рациональным следующий ряд объемных произ-
водителыюстей: 0,1—0,6; 0,5—3,0; 2,5—15,0, 12,5—75,0 и
60,0—300 и 200 — 1 000 м3/ч. Указанные пределы произ-
водительности и количество типов рабочих органов
определяют число их типоразмеров. Учитывая разнооб-
разие свойств дозируемых материалов и условия, в ко-
торых работают дозаторы, в настоящее время можно
рекомендовать применение вибрационных, ленточных,
шнековых и секторных питателей, причем дальнейшее
накопление опыта эксплуатации, возможно, позволит
ограничиться меньшим числом типов рабочих органов,
в частности, не исключена возможность отказа от шне-
ковых или секторных питателей.
На основании приведенного ряда объемных произво-
дительностей можно рекомендовать ряд параметров по-
тока материала, причем при рекомендации ширины учи-
тывается стандартная ширина транспортерных лент, а
для скоростей при ступенчатом регулировании — ряд
скоростей, разработанный НИКИМП. Рекомендуемые
значения этих величин приведены в табл. 15.
Таблица 15
Ширина
ленты,
мм
Ширина
потока при
вертикаль-
ных бор-
тах, мм
Скорости потока, м/сек
Пределы
объемной
производитель-
ности, м*/ч
200
500
800
120
400
600
0,025; 0,04; 0,063; 0,10; 0,16; 0,25
0,025; 0,04; 0,063; 0,10; 0,16; 0,25
0,063; 0,10; 0,16; 0,25; 0,40; 0,63
0,1—10,0
3,6—72,0
20,0—300,0
Высота слоя принимается в пределах 0,1 —1,2 Ь.
Выбором скорости можно обеспечить почти неизмен-
ное сечение потока при различной производительности,
что создает наиболее благоприятные условия для рабо-
ты датчиков. При плавном регулировании скоростей,
когда диапазон их изменения не обеспечивает перекры-
тия всего требуемого ряда производительностей, целесо-
образно введение дополнительного ступенчатого пере-
ключения. Приведенные в табл. 15 данные относят-
105

ся непосредственно к ленточным питателям, но эквива-
лентные параметры потока должны обеспечиваться и
при других типах рабочих органов.
В части унификации габаритных размеров и разме-
ров присоединительных элементов по рабочим органам
трех типов, а именно — вибрационным, ленточным и
шнековым питателям, имеются благоприятные возмож-
ности как в части расстояния от центра входного отвер-
стия до выхода, так и в части высоты. В случае сектор-
ного питателя согласования по длине достичь не удается.
Присоединительные элементы во всех случаях могут
быть как кругового, так и квадратного очертания. По-
видимому, достаточно трех типоразмеров присоедини-
тельных элементов квадратного очертания, приведенных
в табл. 16.
Таблица 16
Размеры присоединительных элементов
Размер проходного
отверстия, мм
Размер
фланца, мм
Расстояние
между центрами
линий отверстий,
мм
Количество
отверстий
120X120
200X200
160
8
400X400
520X520
460
12
600X600
800X800
700
16
Другим специфическим узлом дозаторов, подлежа-
щим унификации, являются датчики. Количество типов
датчиков в настоящее время не может быть ограничено.
Однако можно ориентироваться на применение наиболее
совершенных из имеющихся сейчас типов датчиков. Так,
по датчикам веса целесообразно отказаться от консоль-
Таблица 17
Типоразмеры весовых датчиков
Показатели для
Изме-
1-й
2-й
3-й
датчиков веса
рение
типоразмер
типоразмер
типоразмер
Ширина ленты . .
ММ
200
500
800
Длина весового транс-
портера ......
ММ
600
1 200
1 600
Скорости ленты . . .
и/сек
0,025-0,25
0,025—0,25
0,063—0,63
Весовое усилие . . .
кгс
1,0—10,0
16—18 .
80—400
106

ных и маятниковых транспортеров. Таким образом, для
дальнейшего производства можно рекомендовать: дат-
чики веса, параллельные весовые транспортеры, дат-
чики количества на принципе поглощения жестких из-
лучений, датчик количества водородосодержащих ве-
ществ— на принципе замедления быстрых нейтронов.
Характеристики рекомендуемых датчиков приведены
в табл. 17 и 18.
Таблица 18
Показатели датчика
3-й
количества и датчика—
Изме-
1-й
2-й
количества водородо-
ритель
типоразмер
типоразмер
типоразмер
содержащих веществ
Ширина измерительной
части
ММ
120
400
600
Расстояние источник—
счетчик , .
мм
140
500
750
Удельное количество
материалов
г {см2
1,5—15,0
2,0—20,0
8,0—40,0
Активность источника
mCu
1
10
25
В качестве передаточных звеньев, исполнительных
механизмов, показывающих и регистрирующих приборов
на дозаторах могут использоваться серийно выпускае-
мые элементы общего назначения. Некоторые из этих
элементов непосредственно связаны с рабочими органа-
ми и датчиками и в какой-то степени влияют на конст-
рукцию дозатора; размещение других элементов свобод-
ное. Необходимо сократить число типоразмеров элемен-
тов общего назначения, влияющих на конструкцию до-
затора, с тем чтобы максимально унифицировать рамы,
муфты, крепежные детали и т. д.

Л ИТЕРАТУРА
1. Ангел и А. И. Программный весовой дозатор, «Приборо-
строение», 1962, № 6.
2. Андрашников Б. и Павлов И., Автоматические си-
стемы избирательного взвешивания компонентов резиновых смесей,
«Химическая промышленность», 1960, № 8.
3. Бауман В. А., П е т р у н ь к и н А. П., О г и е в и ч В. А.,
Автоматический весовой дозатор непрерывного действия, «Меха-
низация строительства», 1954, № 2.
4. Б а у М. М., Определение некоторых конструктивных пара-
метров автоматических весовых дозаторов непрерывного действия,
«Приборостроение», 1960, № '12.
5. Б у р о в о й И. А., Автоматическое весовое непрерывное до-
зирование твердых материалов, «Приборостроение», 1960, № 12.
6. Вайншток Н., Электрофизические методы и приборы
в автоматизации строительной индустрии, «На стройках России»,
1961, № 8.
7. В и д и н е е в Ю. Д., Объемный ленточный дозатор непре-
рывного действия, «Гидротехническое строительство», 1956, № 5.
8. В'и д инее© Ю. Д., Автоматизированный ионный привод
дозатора цемента, «Электричество», 1957, № 5.
9. В и д и н е е в Ю. Д., Непрерывно-поточное дозирование
компонентов бетонной смеси, «Энергетическое строительство», 1960,
№ 17.
10. Гинзбург Э. Н., Весовой дозатор непрерывного дейст-
вия для сыпучих тел, «Химическая промышленность», 1949, № 11.
11. Гинзбург Э. Н., Высокопроизводительные дозаторы не-
прерывного действия, «Химическая промышленность», 1952, № 5.
12. Г и р с к и й В., Л а п и р Ф., С у с н и к о в А., Автоматизи-
рованные бетонные и растворные заводы, Машгиз, 1958.
13. Га уз н ер С. С, Автоматические весовые дозаторы для
составляющих бетона, «Измерительная техника», 1956, № 6.
14. Г р е ч а н и н е н к о Г. М., Автоматическое дозирование
угольной шихты для коксования, «Сталь», 1952, № 6.
15. Гуревич Д. А., Орлов А. И., Дозирование сыпучих
тел в непрерывных производствах, «Химическая промышленность»,
1947, Mb 9.
16. Д р а б к и н Г. С, Ленточный весовой дозатор нового типа
«Цемент», 1956, № 3.
17. Иванов Н. Н. и др., Автоматические весовые пневмати-
ческие дозаторы непрерывного действия, «Приборостроение», 1960,
№ И2.
18. Кар пин Е. Б., Пневматический весовой дозатор, Инфор-
108

мационный сборник № 3 ГНТК СМ СССР, Испытательные машины
и весы, ЦИНТИЭ, 1959.
19. Круг Г. К. и Круг Е. К., Электрические корректирую-
щие элементы в схемах автоматического контроля и регулирования,
Госэнергоиздат, 1959.
20. Л и в ш и ц Н. А., П у г а ч е в В. Н., Вероятностный ана-
лиз систем автоматического управления, изд-во «Советское радио»,
1963.
21. Макаров Л. Л., Некоторые вопросы теории дозировоч-
ных автоматов, Известия высших учебных заведений, Машинострое-
ние, 1960, № 5.
•22. Огиевич В. А., Автоматизированные бетоносмесительные
установки непрерывного действия, Госстройиздат, 1957.
23. О г и е в и ч В. А., Весовые дозаторы непрерывного дейст-
вия, Информационный листок ВНИИ Комитета стандартов мер и
измерительных приборов, 1958.
24. Огиевич В. А. и Титов М. А., Новые автоматические
дозаторы для бетонных и растворных установок, ЦИНТИМАШ,
1961.
25. О р л о в С. П., Весовые дозирующие устройства, Машгиз,
1955.
26. О р л о в С. П. и Ф у р е р Г. Л., Автоматические весовые
дозаторы для составляющих бетона, Госстройиздат, 1957.
27. П а в л о в с к и й М. Т., Автоматическая весовая дозировка
сыпучих материалов, «Химическое машиностроение», 1940, № 2.
• .28. Соколов Н. И., Синтез линейных систем автоматическо-
го регулирования при случайных воздействиях, изд-во «Энергия»,
1964.
29. Со ни с Л. Г., Программное счетно-дозирующее устройство,
«Приборостроение», 1963, № 5.
30. С у т о Т а к э д з и, Современные автоматические дозаторы
для процессов непрерывного составления сырьевых смесей, Санги
Кикай, 1957.
31. Титов М. А., Новые автоматические дозаторы, «Механи-
зация и автоматизация производства», 1959, № 10.
32. Цементная промышленность ФРГ, «Цемент», 1956, № 4.
33. An automatic ready-mixed concrete plant, Mine and Quarry
Engineering, 1961, v. 27, № 2, p. 86^87.
'34. An automatic dozer, Industry Chemist, 1945, № 21.
35. Automatic batch blending system, Chemical Process, v. 7,
№ 6, p. 16—17.
36. Automatic cool blending system, Mining Journal, 1959, p. 252.
37. Automatic, weigh batching speeds fire-brick production, Brick
and Glay Record, 1961, №> 1.
38. Automatische Abmess- und Mischanlage, Hoch- und Tiefbau,
1961, № 8, S. 8.
39. Automatische Abmess- und Mischanlage, Industriekurier,
Technik und Forschung, 1961, Bd (14, № 30, S. 545.
40. Automatisierte Dosierung bei Betonherstellung, Fordern und
Heben, 1960, № 2, S. 96.
41. Bale A., Automatic batching system, Automation, 1958, v. 5,
№ 5, p. 76—77.
42. Electronically controlled weighing, Quarry Managers Jour-
nal, 1961, № 4.
109

ВЫШЛИ в 1985 г.
в серии
„БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ"
Выпуск 130. Ильин В. А., Импульсные устройства с мостовы-
ми элементами.
Выпуск 131. Лемберг М. Д., Системы гидроавтоматики.
Выпуск 132. Бондаренко П. С, Автоматизация систем поточно-
го транспорта.
Выпуск 133. Столяров И. М., Магнитные усилители с полупро-
водниковыми и малнитным'и ключами.
Выпуск 134. Глазенко Т. А., Применение импульсных полупро-
1водниковых усилителей для управления электроприводами.
Выпуск 135. Эйгенброт В. М., Применение электронно-лучевых
трубок для многоточечного контроля.
Выпуск 136. Вершин В. Е., Быстродействующие полупроводни-
ковые диодные переключатели.
Выпуск 137. Бухгольц В. П., Путевые датчики автоматического
контроля на рельсовом транспорте.
Выпуск 138. Райцын Т. М., Аналоговые вычислительные устрой-
ства в автоматике.
Выпуск 139. Квартальное Б. В., Динамика автоматизированных
электроприводов с упругими механическими связями.
Выпуск 140. Хопнер Э., Повышение плотности записи на маг-
нитный носитель в вычислительных машинах.
Выпуск 141. Ступель Ф. А., Электромеханические датчики и
преобразователи неэлектрических величин.
Выпуск 142. Казанский В. М. и Осипович Л. Д., Малоинерци-
онные электродвигатели постоянного тока с печатной обмоткой
на якоре.
Выпуск 143. Рабинович Л. В., Методы фазовой плоскости в
теории и практике релейных следящих систем.
Выпуск 144. Баум А. К. и др., Туннельные диоды в схемах
промышленной электроники.
* * *

ГОТОВЯТСЯ К ПЕЧАТИ
Бамдас А. М., Шапиро С. В., Стабилизаторы с подмагничиваемыми
трансформаторами.
Бамдас А. М., Шапиро С. В., Трансформаторы, регулируемые под-
магничиванием.
Сочивко В. П., Электрические модели нейронов.
Миловзоров В. И., Бесконтактное регулирование скорости электри-
ческих исполнительных устройств.
Махин Д. В., Кремниевые стабилитроны
Ступель Ф. А., Магнитные логические элементы автоматики.
Илюкович А. М., Шульман Б. Р., Стабилизаторы и стабилизирован-
ные источники питания переменного тока.
Тищенко Н. М., Машлыкин В. Г., Динисторы и тиристоры и их
применение в автоматике.
Павлов В. В., Полупроводниковые усилители малых сигналов по-
стоянного тока для систем промышленной автоматики.
Шипилло В. П. и Булатов О. Г., Расчет полупроводниковых си-
стем управления вентильными преобразователями.
Арутюнов О. С, Датчики состава и свойств веществ.
Кочубиевский И. Д. и Стражмейстер В. А., Динамическое модели-
рование нагрузок при испытании автоматических систем.
Лемберг М. Д., Релейные устройства пневмоавтоматики.
Либерзон Л. М. и Родов А. Б.} Системы экстремального регулиро-
вания.
Литинский С. А., Автоматическое вождение самоходных машин.
Нежданов И. В., Инверторы на тиристорах.