複合成分的微量稱量

複合成分的微稱重第一個安裝用於橡膠混合的遠程控制自動稱重系統發生在1955左右,稱重設備由連接到刻度盤指示器的機械秤桿組成,刻度盤指示器具有安裝在刻度盤主軸上的電位計組件和簡單的惠斯通電橋電路激活用於物料進給控制的機電繼電器。 第一個系統以及隨後的幾個系統包括碳黑和油的進料和稱重的自動化,其中聚合物原料被手動裝載在安裝在機械/刻度盤上的帶式輸送機上。 通過具有可調節的刮水器觸點的電動機驅動的氣缸來完成對稱重和混合器加料循環進行排序的控制,以控制系統的可變參數。

最初,沒有嘗試使微成分自動化。 本文將涵蓋在微成分自動化領域 (必須被視為學習經驗) 的許多嘗試中遇到的問題,並以最新設備的描述作為總結,該設備為這些問題提供了最佳解決方案。 術語的定義每當討論自動稱重時,除非有定義,否則使用的術語可能會變得令人困惑。

* 準確性。 對於此演示,準確性是指引入過程的實際材料量。 由於整個批次的完整性取決於批次中每種成分的實際數量,因此必須調節或控制稱重系統中的所有其他變量,以確保實際數量盡可能接近實驗室配製的數量。

* 決議。 該術語用於參考系統中的重量傳感器/換能器元件,並且定義了重量信號可以產生的最小可用增量以用於顯示和控制。 * 重複性。

能夠提供一個自動化系統,在某些時候控制精度因素是一回事,但是只有在幾乎所有時間都存在精度的情況下,成功的系統才可以接受。 系統一致命中精確目標的能力稱為可重複性。 * 淨稱重。

當將一種或多種材料送入安裝在負載傳感器/換能器組件上的料斗時,這在批量稱重中使用,該系統在各個物料稱重之間自動重新歸零。 該技術與減重或減重形成對比,後者將在後面更詳細地描述。 微配料自動化的最初嘗試由於幾種類型的炭黑由螺旋進料器進料,並成功地在通過下噴口連接到混合器後部的普通稱重料斗中自動稱重,因此微配料稱重的最初嘗試使用了較小的版本相同的概念。

唯一的區別是,由於物理布局的限制,下噴口進入了混合器的側面。 使用這種網絡稱重技術,幾個嚴重的問題很快就變得很明顯,包括可以處理的材料數量有限,一些材料 (如硫和氧化鋅) 粘在稱重料斗和下噴口的側面,一個部分的分辨率限制: 1,000導致最小的精度,振動對機械銷售設備的影響,加上每個混合器具有這些系統之一的費用,導致了明顯的結論,即這不是自動化微量成分稱重的可行方法。 從這些早期的自動化嘗試中,問題開始集中在準確性,材料處理和成本類別中。

稱重傳感器技術的引入通過引入電子應變計稱重傳感器而不是機械槓桿和錶盤,可以在系統的儀表方面進行重大改進。 這導致了一個部分的分辨率能力: 5,000,具有提供電子阻尼和濾波以更好地控制振動的能力。 這項新技術在精度領域提供了一些 「量子跳躍」,這是要解決的重點目標問題領域之一。

稱重傳感器儀器還通過使用模擬到數字和數字到模擬設備,在公式輸入控制領域開闢了新的可能性。 數字指輪和打孔卡成為公式控制的可接受模式,數據記錄成為現實。 然而,微配料自動化的其他兩個問題領域,即材料處理方面和系統總成本,對儀器的升級沒有幫助。

嘗試通過開發可用於製造袋子的低熔體指數片材來解決材料處理問題,這個想法發生了,將微量成分放入這種類型的袋子中,然後將整個袋子放入攪拌機中,將消除最初嘗試的普通稱重料斗概念中最初遇到的許多粘著問題。 這導致認識到,在中心位置填充袋將使一個系統能夠服務於多個混合器管線,這將有助於自動化系統的成本合理性。 但這給裝滿袋子的最佳方法留下了挑戰。

嘗試了母料預共混物的製備,將預共混物運輸到單個規模,該規模將用於通過單個填充口填充袋子。 最初使用的是站在填充口的操作員,放置空袋並密封填充的袋。 下一步是嘗試用自動行李處理系統代替操作員。

一種使用通過標籤連接並以扇形折疊方式從盒子中拉出的袋子的類型,下一種嘗試是使用從捲筒中取出管坯的形式/填充/密封系統,形成並填充有預混合物的袋子,並密封形成下一個袋子的底部。 從袋子處理的角度來看,這些機器工作得很好。 然而,材料處理的老問題又抬起了醜陋的頭。

預混合的批次不是絕對均勻的,因為它們是從預混合器中出來的,並且將批次從混合器運輸到填充站會導致分離,因此,無法確保正確的比例進料到袋子中。 在這些自動袋處理機的灌裝口上方使用淨稱重秤並不能消除混合物料粘在稱重漏斗和袋口中的物料處理問題。 重量損失控制在引入低熔點袋和自動袋處理的同時,開發了一種新的稱重概念,稱為重量損失。

儘管您可能熟悉這個術語,但簡而言之,它意味著稱重料斗和給料機組件安裝在秤平台上,稱重料斗從高架供應箱中填充,並且在壓出 (總負載重新歸零) 之後,進料器運行以稱量 (或通過減法稱量) 所需的批次數量。 這種類型的重量控制的主要優點是沒有稱重料斗或接觸表面,任何材料在稱重後都可以粘在該料斗或接觸面上,從而使被處理的材料具有更好的稱重精度。 然而,有一個帶有自動袋處理系統的灌裝嘴的問題並沒有消除已經提到的偏析和非均質共混問題。

所有這些解決方案所做的就是將更準確數量的未知數量的混合物放入袋中。 此時,在失重進料的發展過程中,仍然存在一些缺點,一個是料斗和進料設備的靜載與活載比非常大,與要稱重的實際配料數量有關。 這需要開發通過機械裝置抵消該靜載荷的某種方法,以便可以使用容量接近任何給定批次所需最大重量的稱重傳感器。

不過,到這個時候,稱重傳感器技術和儀器已經增加到1:10 000的分辨率能力,因此技術趨勢朝著提供更高精度的方向發展。 使用失重控制的另一個缺點是,每種配料都需要自己的供應箱,重新填充進料器和秤系統,這使多配料系統的定價達到了難以證明成本合理的程度。 儘管自動化系統中的精度係數正朝著正確的方向發展,但在可用的給料器/秤組合中使用的某些化學品的需求是如此,以至於這些系統仍未達到可以滿足所有要求的水平。

由於要使用的大多數成分的材料處理特性,因此需要螺旋鑽式給料機。 使用兩速驅動控制的常規類型給料機提供的調降比 (快速進給速度與慢速進給速度) 僅為大約50:1; 儘管給料機在運球速率下運行較慢,但體積通入量不變,導致稱重結束時需要關注大量材料。 誠然,這一因素在失重控制中並不像在淨稱重中那樣重要,但考慮到稱重系統在進料過程中的慣性以及在稱重完成時切斷物料流動,這仍然是一個重要因素。

到目前為止,換能器和饋線的 「現在」 產生所討論的一切都是導致當今可用設備的背景信息,該設備具有應對所有挑戰的能力,包括準確性,材料處理和成本,直到現在,這些挑戰都無法解決完整的解決方案。 首先,讓我們考慮正在使用的換能器。 振動線或應變計類型在1:10,000部分分辨率範圍內仍然有局限性,儘管存在基於陀螺儀的換能器,其具有更高的分辨率能力,但在動態稱重應用中很難實現。

這使我們找到了一種現在可用的換能器,稱為磁力恢復型。 該裝置在零平衡點處開始,並且當施加負載時,可以非常精確地測量驅動換能器線圈回到該零點所需的電流,從而產生具有1:120,000的可用分辨率和顯示能力的重量傳感器。 這種類型的換能器現在可用,內置於尺寸為600 x 750毫米 (23。

例如6 "x 29.5"),其足夠大以安裝料斗/進料器組件,導致具有240千克 (529.2鎊) 的容量的失重秤,其可以讀取到最接近的2克 (。

004鎊或0.064盎司)。 此外,由於包括在該秤平台中的撓曲設計,可以用高達65千克 (143鎊) 預加載該秤,以抵消料斗和進料器組件的 「靜載荷”,而不會如前所述侵蝕活載能力和可讀性。

通過這種新技術,來自該秤平台的重量信號可以很容易地轉換為RS232格式,以便與幾乎任何微處理器或微型計算機類型的設備進行接口。 然而,為了利用這種新水平的重量傳感器/換能器能力,有必要使用一種新的饋線設計,該設計具有比以前可用的那些更高的開啟比。 由於仍然需要螺旋鑽式進料 (由於所處理成分的處理特性),因此使用具有兩個不同直徑螺旋鑽的兩個速度驅動控制是答案。

在進料循環的主要部分以高進料速率運行兩個螺旋鑽,然後在運球進料循環中以低得多的速率僅運行小直徑螺旋鑽導致接近500:1的轉向比,消除了先前描述的進料速度問題作為截止點。 根據經驗,已經發現,當將適當尺寸和類型的進料器安裝在適當尺寸的秤平台上時,稱重的精度將不超過分辨率的正負3分。 從這個輸入中,你可以看到,它是不可能預期的精度範圍在10千克。

(22.05磅) 到正負6 gms。

(0.01磅)。

隨著材料處理問題的解決,精度能力可用於滿足當今的複合要求,並且基於使用低熔點袋作為確保正確數量的正確材料進入化合物的最佳方法,唯一剩下的就是填充袋的最佳方法。 圖1顯示了結合了所有當前技術的最佳系統。 儘管僅示出了三個失重站,但由於它們沿著容器輸送機的兩側排成一排,因此可以有無限數量的站。

每個秤平台都安裝在便攜式支架上,以便可以根據需要對其進行定位,並且如果需要,可以根據公式的不同將不同的容量單元移動到適當的位置。 此外,在每個刻度尺平台上都有倒置的v形軌道,並且在每個料斗/進料器組件下方都有v形槽輪,從而可以將任何料斗/進料器放置在任何刻度尺站。 通過這種布置,可以使用最小數量的秤 (這是節省成本的地方),並且可以將大量的料斗/進料器組件保持在方便的位置並根據需要放置到位。

保持專用於特定材料的料斗/進料器還可以節省清潔時間,並且如果一個料斗/進料器單元用於多種材料,則可以消除污染的可能性。 在已經輪入到位的進料器的排放噴嘴下,有一個由等間隔的容器組成的輸送機組件,空袋被放置在該容器中。 失重進料器組件的間距將與這些容器的中心線一致; 輸送機將以這樣的方式進行控制,即它們將一次自動地索引一個增量。

索引週期完成後,每個秤將其所需的數量直接稱重到袋子中,公式將保留在運行整個系統的微型計算機的內存中。 隨著比例平台的數量等於任何化合物中最大的成分數量,並且便攜式料斗/進料器單元等於使用過的成分總數,將這些組件移動到適當的位置可以提供無限的靈活性和成分組合。 使用這種類型的微型配料稱重系統,一名操作員站在這個容器輸送組件的末端,將空袋放入容器中,因為空袋放在他面前,當到達時,他還取出裝滿的袋子,熱封它們,並將它們放在托盤上或手提袋型容器中,以輸送到混合器站。

儘管未在參考圖上顯示,但通過在每個刻度站的饋線排放位置放置灰塵 “拾取” 點,可以將灰塵控制內置到系統中。 當然,有了今天的數字技術,袋子填充線上發生的任何事情都可以被記錄下來,作為進一步的安全防範,可以提供堅固的工業接近開關標識,以便除非公式中要求的材料實際上位於秤平台上,否則系統將無法運行。 作為最終檢查是否已將適當數量的物料引入每個混合器批次,可以將填充的袋子放在混合器入口料斗一側的自動袋子索引輸送機上,秤平台可以位於該輸送機的卸料端,以在將袋重量排入混合器料斗之前捕獲並檢查其重量。

這種類型的分度輸送機裝置消除了操作者在混合器循環中的精確時間處處於混合器的需要,並且如果需要複雜的化合物,混合器控制器可以在循環中的幾個點處對袋式輸送機進行分度。 結論當今,當前材料處理,重量傳感和袋子處理技術的正確應用使滿足橡膠複合中微量成分稱重的苛刻要求成為可能。