Các trọng lượng vi mô của các thành phần hợp chất

Cân siêu nhỏ các thành phần hợp chất Hệ thống cân tự động, được điều khiển từ xa đầu tiên được lắp đặt cho hỗn hợp cao su diễn ra vào khoảng năm 1955, với thiết bị cân bao gồm các đòn cân cơ học được kết nối với các chỉ số quay số có cụm chiết áp được gắn trên các trục quay và mạch Wheatstone Bridge đơn giản kích hoạt điện rơ le cơ học để điều khiển cấp liệu. Hệ thống đầu tiên đó, và một số hệ thống tiếp theo, bao gồm tự động hóa việc nạp và cân muội than và dầu, với các gốc polyme được nạp thủ công trên băng chuyền gắn trên cân cơ học / quay số. Việc kiểm soát trình tự các chu kỳ cân và nạp máy trộn được thực hiện thông qua một xi lanh điều khiển động cơ có các tiếp điểm gạt nước có thể điều chỉnh để kiểm soát các thông số thay đổi của hệ thống.

Ban đầu, không có nỗ lực nào được thực hiện để tự động hóa các thành phần vi mô. Bài viết này sẽ đề cập đến các vấn đề đã gặp phải trong nhiều nỗ lực được thực hiện trong lĩnh vực tự động hóa thành phần vi mô (phải được coi là kinh nghiệm học hỏi) và kết luận với mô tả về thiết bị mới nhất hiện có cung cấp giải pháp tối ưu cho những vấn đề này. Định nghĩa thuật ngữ Bất cứ khi nào thảo luận về cân tự động, có những thuật ngữ được sử dụng có thể trở nên khó hiểu trừ khi được định nghĩa.

* Độ chính xác. Đối với cách trình bày này, độ chính xác có nghĩa là lượng vật liệu thực tế được đưa vào quy trình. Vì tính toàn vẹn của toàn bộ lô phụ thuộc vào số lượng thực tế của từng thành phần trong lô, nên tất cả các biến khác trong hệ thống cân phải được điều chỉnh hoặc kiểm soát để đảm bảo rằng lượng thực tế càng gần với lượng công thức trong phòng thí nghiệm càng tốt.

* Độ phân giải. Thuật ngữ này được sử dụng để chỉ phần tử cảm biến / đầu dò trọng lượng trong hệ thống và xác định gia số có thể sử dụng nhỏ nhất mà tín hiệu trọng lượng có thể tạo ra để được sử dụng để hiển thị và điều khiển. * Độ lặp lại.

Có một điều là có thể cung cấp một hệ thống tự động có hệ số chính xác được kiểm soát trong một số thời gian, nhưng một hệ thống thành công chỉ được chấp nhận khi độ chính xác luôn hiện hữu. Khả năng của một hệ thống để đạt được các mục tiêu chính xác một cách nhất quán được gọi là khả năng lặp lại. * Có trọng lượng.

Điều này được sử dụng trong cân hàng loạt khi một hoặc nhiều nguyên liệu được đưa vào phễu được gắn trên bộ cảm biến tải / bộ chuyển đổi với hệ thống tự động điều chỉnh lại độ bằng không giữa các lần cân nguyên liệu riêng lẻ. Kỹ thuật này trái ngược với giảm trọng lượng hoặc trọng lượng bằng phép trừ được mô tả chi tiết hơn ở phần sau. Những nỗ lực ban đầu trong việc tự động hóa thành phần vi mô Vì một số loại muội than được nạp bằng máy cấp liệu trục vít và cân tự động thành công trong một phễu cân thông thường được kết nối với mặt sau của máy trộn thông qua một vòi rót xuống, những nỗ lực ban đầu trong việc cân thành phần vi mô đã sử dụng một phiên bản nhỏ hơn của cùng một khái niệm.

Sự khác biệt duy nhất là vòi xả xuống phía bên của máy trộn do các hạn chế về bố trí vật lý. Một số vấn đề nghiêm trọng trở nên rõ ràng khá nhanh khi sử dụng kỹ thuật cân ròng này, bao gồm số lượng vật liệu có thể được xử lý hạn chế, thực tế là một số vật liệu như lưu huỳnh và oxit kẽm bị dính vào các thành bên của phễu cân và vòi rót xuống, giới hạn độ phân giải của một phần: 1.000 dẫn đến độ chính xác tối thiểu, ảnh hưởng của rung động đối với thiết bị bán cơ khí, cộng với chi phí để có một trong những hệ thống này cho mỗi máy trộn, dẫn đến kết luận hiển nhiên rằng đây không phải là một cách khả thi để tự động hóa vi mô cân thành phần. Từ những nỗ lực tự động hóa ban đầu này, các vấn đề bắt đầu tập trung vào các hạng mục về độ chính xác, xử lý vật liệu và chi phí.

Giới thiệu công nghệ cảm biến lực Một cải tiến lớn trong khía cạnh thiết bị đo đạc của hệ thống đã được thực hiện thông qua sự ra đời của cảm biến lực đo biến dạng điện tử thay cho đòn bẩy và mặt số cơ học. Điều này dẫn đến khả năng phân giải của một phần: 5.000, với khả năng cung cấp bộ lọc và giảm chấn điện tử để kiểm soát độ rung tốt hơn. Công nghệ mới này đã cung cấp một số "bước nhảy lượng tử" trong lĩnh vực độ chính xác, một trong những lĩnh vực vấn đề mục tiêu trọng tâm cần được giải quyết.

Thiết bị cảm biến lực cũng mở ra những khả năng mới trong lĩnh vực kiểm soát đầu vào công thức thông qua việc sử dụng các thiết bị tương tự sang kỹ thuật số và kỹ thuật số sang tương tự. Hình thu nhỏ kỹ thuật số và thẻ đục lỗ đã trở thành chế độ được chấp nhận để kiểm soát công thức và việc ghi dữ liệu đã trở thành hiện thực. Tuy nhiên, hai lĩnh vực vấn đề khác của tự động hóa thành phần vi mô, cụ thể là khía cạnh xử lý nguyên liệu và tổng chi phí hệ thống, đã không giúp được gì cho việc nâng cấp thiết bị đo này.

Nỗ lực giải quyết các vấn đề về xử lý nguyên liệu Với sự phát triển của vật liệu tấm có chỉ số nóng chảy thấp có thể được sử dụng để làm túi, ý tưởng nảy sinh rằng việc đưa các thành phần vi mô vào loại túi này và thả toàn bộ túi vào máy trộn sẽ loại bỏ rất nhiều các vấn đề dính ban đầu gặp phải trong khái niệm phễu cân thông thường đã thử ban đầu. Điều này dẫn đến nhận thức rằng việc đổ đầy túi tại vị trí trung tâm sẽ cho phép một hệ thống phục vụ nhiều dây chuyền máy trộn, điều này sẽ giúp điều chỉnh chi phí cho một hệ thống tự động. Nhưng điều này đặt ra thách thức là cách tốt nhất để lấp đầy các túi.

Việc chuẩn bị hỗn hợp sơ bộ lô chính được thử với lô trộn trước được vận chuyển đến một cân duy nhất sẽ được sử dụng để làm đầy túi thông qua một vòi chiết rót duy nhất. Một người điều hành đứng tại vòi chiết rót đặt các túi rỗng và niêm phong các túi đã đầy đã được sử dụng ban đầu. Bước tiếp theo là nỗ lực thay thế người vận hành bằng hệ thống xử lý túi tự động.

Một loại sử dụng các túi được nối thông qua một mấu và kéo từ hộp theo mô hình gấp cánh quạt đã được sử dụng và nỗ lực tiếp theo là sử dụng hệ thống biểu mẫu / điền / niêm phong trong đó cổ phiếu được lấy từ cuộn, túi được hình thành và đổ đầy hỗn hợp trộn trước và niêm phong tạo thành đáy của túi tiếp theo. Từ quan điểm xử lý túi, những chiếc máy này hoạt động rất tốt. Tuy nhiên, vấn đề cũ về xử lý vật liệu lại xuất hiện trở lại cái đầu xấu xí của nó.

Các lô trộn trước không hoàn toàn đồng nhất khi chúng ra khỏi máy nghiền và việc vận chuyển các lô từ máy xay đến trạm chiết rót gây ra sự phân tách, và kết quả là không có cách nào để đảm bảo tính chính xác của tỷ lệ nguyên liệu. đã được cho vào túi. Việc sử dụng một cân khối lượng tịnh phía trên vòi rót của các máy xử lý túi tự động này đã không loại bỏ được vấn đề xử lý nguyên liệu của các nguyên liệu đã trộn dính trong phễu cân và vòi đóng bao. Kiểm soát hao hụt trọng lượng Cùng thời gian với sự ra đời của túi tan chảy thấp và xử lý túi tự động, một khái niệm cân mới đã được phát triển gọi là giảm trọng lượng.

Mặc dù bạn có thể đã quen thuộc với thuật ngữ này, nhưng ngắn gọn nó có nghĩa là một phễu cân và bộ phận nạp liệu được gắn trên một bệ cân, phễu cân được đổ đầy từ một thùng tiếp liệu trên cao và sau khi cắt ra (chỉnh lại tổng tải trọng ), bộ nạp chạy để cân ra (hoặc cân bằng phép trừ) số lượng lô cần thiết. Ưu điểm chính của loại kiểm soát trọng lượng này là không có phễu cân hoặc bề mặt tiếp xúc mà bất kỳ vật liệu nào có thể dính vào sau khi chúng được cân, dẫn đến độ chính xác cân của vật liệu được xử lý tốt hơn nhiều. Tuy nhiên, vấn đề có một vòi chiết rót với hệ thống xử lý túi tự động không loại bỏ được các vấn đề phân tách và pha trộn không đồng nhất đã được đề cập.

Tất cả những gì giải pháp này đã làm là đưa một lượng hỗn hợp chưa biết chính xác hơn vào túi. Tại thời điểm này, trong quá trình phát triển nuôi dưỡng giảm trọng, vẫn còn một số nhược điểm, một là tỷ lệ tải trọng chết trên tải trọng sống của phễu và thiết bị nạp liên quan đến lượng thành phần thực tế cần cân. Điều này đòi hỏi phải phát triển một số phương pháp loại bỏ tải trọng chết này thông qua một thiết bị cơ khí, để có thể sử dụng cảm biến lực có công suất gần với trọng lượng tối đa cần thiết cho bất kỳ lô nào đã cho.

Mặc dù vậy, vào thời điểm này, công nghệ cảm biến lực và thiết bị đo đạc đã phát triển đến mức có khả năng phân giải 1: 10.000 nên xu hướng công nghệ đang theo hướng cung cấp độ chính xác tốt hơn. Một nhược điểm khác của việc sử dụng biện pháp kiểm soát giảm cân là thực tế là mỗi thành phần cần có thùng tiếp liệu, khay nạp lại và hệ thống cân riêng, điều này đã đẩy giá của một hệ thống nhiều thành phần đến mức khó có thể biện minh về chi phí. Mặc dù hệ số chính xác trong một hệ thống tự động đang đi đúng hướng, nhưng nhu cầu của một số hóa chất được sử dụng trong các tổ hợp bộ nạp / cân có sẵn khiến các hệ thống này vẫn chưa đạt đến mức mà tất cả các yêu cầu đều có thể được hài lòng.

Do các đặc tính xử lý vật liệu của hầu hết các thành phần được sử dụng, cần có máy cấp liệu kiểu mũi khoan. Máy cấp liệu loại thông thường sử dụng điều khiển hai bộ truyền động tốc độ cung cấp tỷ lệ rẽ xuống (tốc độ cấp liệu nhanh và tốc độ cấp liệu chậm) chỉ xấp xỉ 50: 1; và mặc dù bộ nạp chạy chậm hơn với tốc độ nhỏ giọt, thể tích xuyên qua không thay đổi, dẫn đến một lượng lớn vật liệu cần quan tâm khi kết thúc cân. Đúng vậy, yếu tố này không quan trọng trong việc kiểm soát mất khối lượng như khi cân thực, nhưng nó vẫn là một yếu tố quan trọng khi xét đến quán tính của hệ thống cân trong quá trình cấp liệu và cắt dòng nguyên liệu khi hoàn thành cân.

Thế hệ đầu dò và bộ nạp "bây giờ" Mọi thứ được thảo luận cho đến nay là thông tin cơ bản dẫn đến thiết bị hiện có ngày nay, có khả năng đáp ứng tất cả các thách thức bao gồm độ chính xác, xử lý vật liệu và chi phí, vốn vẫn chưa có giải pháp hoàn chỉnh cho đến nay . Đầu tiên chúng ta hãy xem xét các đầu dò đang được sử dụng. Các loại dây rung hoặc thiết bị đo độ căng vẫn có những hạn chế trong phạm vi độ phân giải 1: 10.000, và mặc dù có sẵn bộ chuyển đổi dựa trên con quay hồi chuyển, có khả năng phân giải cao hơn nhiều, điều này rất khó thực hiện trong ứng dụng cân động.

Điều này dẫn chúng ta đến một bộ chuyển đổi hiện có sẵn được gọi là loại khôi phục lực từ trường. Thiết bị này bắt đầu ở điểm cân bằng rỗng và khi có tải, dòng điện cần thiết để đưa cuộn dây chuyển đổi trở lại điểm không đó có thể được đo rất chính xác, dẫn đến cảm biến trọng lượng có độ phân giải có thể sử dụng và khả năng hiển thị là 1: 120.000. Hiện đã có loại đầu dò này, được tích hợp sẵn trên một bệ cân có kích thước 600 x 750 mm (23.

Ví dụ: 6 "x 29,5"), đủ lớn để lắp cụm phễu / bộ nạp dẫn đến cân thất thoát có công suất 240 kg (529,2 pound) có thể đọc chính xác đến 2 gam (.

004 kg hoặc. 064 ounces). Ngoài ra, do thiết kế uốn cong được bao gồm trong bệ cân này, có thể tải trước cân này lên đến 65 kg (143 pound) để bù đắp "tải trọng chết" của cụm phễu và bộ nạp mà không làm xói mòn tải trọng sống dung lượng và khả năng đọc như đã đề cập trước đây.

Với công nghệ mới này, tín hiệu trọng lượng từ nền cân này có thể dễ dàng chuyển đổi thành định dạng RS232 để giao tiếp với bất kỳ bộ vi xử lý hoặc thiết bị loại máy tính vi mô nào. Tuy nhiên, để tận dụng khả năng cảm biến / đầu dò trọng lượng ở cấp độ mới này, cần phải sử dụng thiết kế khay nạp mới có tỷ lệ rẽ xuống cao hơn nhiều so với các thiết kế trước đây. Vì vẫn cần cấp liệu kiểu mũi khoan (do đặc tính xử lý của các thành phần được xử lý), nên việc sử dụng hai bộ điều khiển tốc độ với hai mũi khoan có đường kính khác nhau là câu trả lời.

Chạy cả hai máy khoan ở tốc độ tiến dao cao cho phần chính của chu kỳ cấp liệu và sau đó chỉ chạy máy khoan đường kính nhỏ với tốc độ thấp hơn nhiều cho chu kỳ cấp liệu nhỏ giọt dẫn đến tỷ lệ lần lượt xuống gần 500: 1, loại bỏ các mô tả trước đó vấn đề tỷ lệ thức ăn như là điểm giới hạn. Theo kinh nghiệm, người ta thấy rằng độ chính xác của cân, khi bộ nạp kích thước và loại phù hợp được lắp trên bệ cân có kích thước phù hợp, sẽ không quá cộng hoặc trừ 3 vạch chia độ phân giải. Từ đầu vào này, bạn có thể thấy rằng không thể mong đợi độ chính xác trong phạm vi lên đến 10 kg.

(22,05 lbs.) Đến cộng hoặc trừ 6 gms.

(.01 lb.).

Với các vấn đề về xử lý vật liệu đang được giải quyết, khả năng chính xác có sẵn để đáp ứng các yêu cầu phức hợp ngày nay và trên cơ sở sử dụng túi tan chảy thấp như một phương pháp tốt nhất để đảm bảo rằng lượng vật liệu phù hợp được đưa vào hợp chất, điều duy nhất còn lại là cách tốt nhất để lấp đầy các túi. Hình 1 cho thấy hệ thống tối ưu kết hợp tất cả các công nghệ hiện tại. Mặc dù chỉ hiển thị ba trạm giảm trọng lượng, nhưng có thể có số lượng không hạn chế, vì chúng được đặt thành một hàng dọc theo cả hai bên của băng tải container có thể dài tùy theo yêu cầu.

Mỗi bệ cân được gắn trên một giá đỡ di động, để chúng có thể được định vị theo yêu cầu và nếu cần các đơn vị công suất khác nhau có thể được di chuyển vào vị trí khi công thức khác nhau. Ngoài ra, trên mỗi bệ cân có các rãnh chữ V ngược và bên dưới mỗi cụm phễu / bộ nạp có các bánh xe có rãnh chữ V, cho phép đặt bất kỳ phễu / bộ nạp nào ở bất kỳ trạm cân nào. Với sự sắp xếp này, số lượng cân tối thiểu có thể được sử dụng (đây là nơi tiết kiệm chi phí) và một số lượng lớn các cụm phễu / bộ nạp có thể được lưu trữ ở một vị trí thuận tiện và đưa vào vị trí theo yêu cầu.

Giữ một phễu / khay nạp chuyên dụng cho một loại vật liệu cụ thể cũng giúp tiết kiệm thời gian làm sạch và loại bỏ khả năng nhiễm bẩn nếu một bộ phận phễu / khay nạp được sử dụng cho nhiều loại vật liệu. Dưới vòi xả của máy cấp liệu đã được lăn vào vị trí, có một cụm băng tải bao gồm các thùng chứa cách đều nhau để đặt các túi rỗng vào. Khoảng cách của các cụm bộ nạp giảm trọng lượng sẽ trùng với đường tâm của các thùng chứa này; băng tải sẽ được điều khiển theo cách mà chúng sẽ được lập chỉ mục tự động từng bước một.

Khi chu trình lập chỉ mục hoàn tất, mỗi chiếc cân sẽ cân trực tiếp số lượng cần thiết của nó vào túi, với các công thức được lưu lại trong bộ nhớ trong máy tính vi mô chạy toàn bộ hệ thống. Với số lượng bệ cân bằng với số lượng nguyên liệu tối đa từng được đưa vào bất kỳ hợp chất nào và các đơn vị phễu / khay nạp di động bằng tổng số nguyên liệu đã từng được sử dụng, việc di chuyển các khối này vào vị trí thích hợp mang lại sự linh hoạt không giới hạn và sự kết hợp thành phần. Với loại hệ thống cân thành phần vi mô này, một người vận hành đứng ở cuối cụm vận chuyển thùng chứa này để đặt các túi rỗng vào thùng chứa khi chúng được đặt ở vị trí trước mặt anh ta và anh ta cũng lấy các túi đã đầy ra khi đến nơi, niêm phong nhiệt chúng và đặt chúng trên một pallet hoặc vào một thùng chứa loại tote để phân phối đến các trạm trộn.

Mặc dù không được thể hiện trên bản vẽ tham chiếu, nhưng việc kiểm soát bụi được tích hợp sẵn trong hệ thống bằng cách đặt các điểm “thu gom” bụi tại vị trí xả của bộ nạp tại mỗi trạm cân. Tất nhiên với công nghệ kỹ thuật số ngày nay, bất cứ điều gì xảy ra trên dây chuyền đóng túi đều có thể được ghi lại và như một biện pháp bảo vệ an toàn hơn, có thể cung cấp khả năng nhận dạng công tắc tiệm cận công nghiệp chắc chắn để hệ thống sẽ không chạy trừ khi các vật liệu được yêu cầu trong công thức trên thực tế đang ở vị trí trên các nền tảng quy mô. Để kiểm tra lần cuối để đảm bảo rằng lượng nguyên liệu thích hợp đã được đưa vào mỗi mẻ trộn, các bao chứa đầy có thể được đặt vào băng tải chỉ số bao tự động ở phía bên của phễu nạp đầu vào của máy trộn và một bệ cân có thể được đặt ở đầu xả cuối băng tải đó để hứng và kiểm tra trọng lượng bao ngay trước khi được xả vào phễu trộn.

Kiểu bố trí băng tải ghi chỉ số này giúp loại bỏ việc người vận hành phải có mặt tại máy trộn vào thời điểm chính xác trong chu trình máy trộn và bộ điều khiển máy trộn có thể lập chỉ mục băng tải bao tại một số điểm trong chu trình nếu cần cho các hợp chất phức tạp. Kết luận Ngày nay, việc áp dụng thích hợp các kỹ thuật xử lý vật liệu, cảm biến trọng lượng và xử lý túi hiện tại có thể đáp ứng các yêu cầu khắt khe của việc cân thành phần vi mô đối với hợp chất cao su.