复合成分的微量称量

复合成分的微称重第一个安装用于橡胶混合的远程控制自动称重系统发生在1955左右，称重设备由连接到刻度盘指示器的机械秤杆组成，刻度盘指示器具有安装在刻度盘主轴上的电位计组件和简单的惠斯通电桥电路激活用于物料进给控制的机电继电器。 第一个系统以及随后的几个系统包括碳黑和油的进料和称重的自动化，其中聚合物原料被手动装载在安装在机械/刻度盘上的带式输送机上。 通过具有可调节的刮水器触点的电动机驱动的气缸来完成对称重和混合器加料循环进行排序的控制，以控制系统的可变参数。

最初，没有尝试使微成分自动化。 本文将涵盖在微成分自动化领域 (必须被视为学习经验) 的许多尝试中遇到的问题，并以最新设备的描述作为总结，该设备为这些问题提供了最佳解决方案。 术语的定义每当讨论自动称重时，除非有定义，否则使用的术语可能会变得令人困惑。

* 准确性。 对于此演示，准确性是指引入过程的实际材料量。 由于整个批次的完整性取决于批次中每种成分的实际数量，因此必须调节或控制称重系统中的所有其他变量，以确保实际数量尽可能接近实验室配制的数量。

* 决议。 该术语用于参考系统中的重量传感器/换能器元件，并且定义了重量信号可以产生的最小可用增量以用于显示和控制。 * 重复性。

能够提供一个自动化系统，在某些时候控制精度因素是一回事，但是只有在几乎所有时间都存在精度的情况下，成功的系统才可以接受。 系统一致命中精确目标的能力称为可重复性。 * 净称重。

当将一种或多种材料送入安装在负载传感器/换能器组件上的料斗时，这在批量称重中使用，该系统在各个物料称重之间自动重新归零。 该技术与减重或减重形成对比，后者将在后面更详细地描述。 微配料自动化的最初尝试由于几种类型的炭黑由螺旋进料器进料，并成功地在通过下喷口连接到混合器后部的普通称重料斗中自动称重，因此微配料称重的最初尝试使用了较小的版本相同的概念。

唯一的区别是，由于物理布局的限制，下喷口进入了混合器的侧面。 使用这种网络称重技术，几个严重的问题很快就变得很明显，包括可以处理的材料数量有限，一些材料 (如硫和氧化锌) 粘在称重料斗和下喷口的侧面，一个部分的分辨率限制: 1,000导致最小的精度，振动对机械销售设备的影响，加上每个混合器具有这些系统之一的费用，导致了明显的结论，即这不是自动化微量成分称重的可行方法。 从这些早期的自动化尝试中，问题开始集中在准确性，材料处理和成本类别中。

称重传感器技术的引入通过引入电子应变计称重传感器而不是机械杠杆和表盘，可以在系统的仪表方面进行重大改进。 这导致了一个部分的分辨率能力: 5,000，具有提供电子阻尼和滤波以更好地控制振动的能力。 这项新技术在精度领域提供了一些 “量子跳跃”，这是要解决的重点目标问题领域之一。

称重传感器仪器还通过使用模拟到数字和数字到模拟设备，在公式输入控制领域开辟了新的可能性。 数字指轮和打孔卡成为公式控制的可接受模式，数据记录成为现实。 然而，微配料自动化的其他两个问题领域，即材料处理方面和系统总成本，对仪器的升级没有帮助。

尝试通过开发可用于制造袋子的低熔体指数片材来解决材料处理问题，这个想法发生了，将微量成分放入这种类型的袋子中，然后将整个袋子放入搅拌机中，将消除最初尝试的普通称重料斗概念中最初遇到的许多粘着问题。 这导致认识到，在中心位置填充袋将使一个系统能够服务于多个混合器管线，这将有助于自动化系统的成本合理性。 但这给装满袋子的最佳方法留下了挑战。

尝试了母料预共混物的制备，将预共混物运输到单个规模，该规模将用于通过单个填充口填充袋子。 最初使用的是站在填充口的操作员，放置空袋并密封填充的袋。 下一步是尝试用自动行李处理系统代替操作员。

一种使用通过标签连接并以扇形折叠方式从盒子中拉出的袋子的类型，下一种尝试是使用从卷筒中取出管坯的形式/填充/密封系统，形成并填充有预混合物的袋子，并密封形成下一个袋子的底部。 从袋子处理的角度来看，这些机器工作得很好。 然而，材料处理的老问题又抬起了丑陋的头。

预混合的批次不是绝对均匀的，因为它们是从预混合器中出来的，并且将批次从混合器运输到填充站会导致分离，因此，无法确保正确的比例进料到袋子中。 在这些自动袋处理机的灌装口上方使用净称重秤并不能消除混合物料粘在称重漏斗和袋口中的物料处理问题。 重量损失控制在引入低熔点袋和自动袋处理的同时，开发了一种新的称重概念，称为重量损失。

尽管您可能熟悉这个术语，但简而言之，它意味着称重料斗和给料机组件安装在秤平台上，称重料斗从高架供应箱中填充，并且在压出 (总负载重新归零) 之后，进料器运行以称量 (或通过减法称量) 所需的批次数量。 这种类型的重量控制的主要优点是没有称重料斗或接触表面，任何材料在称重后都可以粘在该料斗或接触面上，从而使被处理的材料具有更好的称重精度。 然而，有一个带有自动袋处理系统的灌装嘴的问题并没有消除已经提到的偏析和非均质共混问题。

所有这些解决方案所做的就是将更准确数量的未知数量的混合物放入袋中。 此时，在失重进料的发展过程中，仍然存在一些缺点，一个是料斗和进料设备的静载与活载比非常大，与要称重的实际配料数量有关。 这需要开发通过机械装置抵消该静载荷的某种方法，以便可以使用容量接近任何给定批次所需最大重量的称重传感器。

不过，到这个时候，称重传感器技术和仪器已经增加到1:10 000的分辨率能力，因此技术趋势朝着提供更高精度的方向发展。 使用失重控制的另一个缺点是，每种配料都需要自己的供应箱，重新填充进料器和秤系统，这使多配料系统的定价达到了难以证明成本合理的程度。 尽管自动化系统中的精度系数正朝着正确的方向发展，但在可用的给料器/秤组合中使用的某些化学品的需求是如此，以至于这些系统仍未达到可以满足所有要求的水平。

由于要使用的大多数成分的材料处理特性，因此需要螺旋钻式给料机。 使用两速驱动控制的常规类型给料机提供的调降比 (快速进给速度与慢速进给速度) 仅为大约50:1; 尽管给料机在运球速率下运行较慢，但体积通入量不变，导致称重结束时需要关注大量材料。 诚然，这一因素在失重控制中并不像在净称重中那样重要，但考虑到称重系统在进料过程中的惯性以及在称重完成时切断物料流动，这仍然是一个重要因素。

到目前为止，换能器和馈线的 “现在” 产生所讨论的一切都是导致当今可用设备的背景信息，该设备具有应对所有挑战的能力，包括准确性，材料处理和成本，直到现在，这些挑战都无法解决完整的解决方案。 首先，让我们考虑正在使用的换能器。 振动线或应变计类型在1:10，000部分分辨率范围内仍然有局限性，尽管存在基于陀螺仪的换能器，其具有更高的分辨率能力，但在动态称重应用中很难实现。

这使我们找到了一种现在可用的换能器，称为磁力恢复型。 该装置在零平衡点处开始，并且当施加负载时，可以非常精确地测量驱动换能器线圈回到该零点所需的电流，从而产生具有1:120,000的可用分辨率和显示能力的重量传感器。 这种类型的换能器现在可用，内置于尺寸为600 x 750毫米 (23。

例如6 "x 29.5")，其足够大以安装料斗/进料器组件，导致具有240千克 (529.2镑) 的容量的失重秤，其可以读取到最接近的2克 (。

004镑或0.064盎司)。 此外，由于包括在该秤平台中的挠曲设计，可以用高达65千克 (143镑) 预加载该秤，以抵消料斗和进料器组件的 “静载荷”，而不会如前所述侵蚀活载能力和可读性。

通过这种新技术，来自该秤平台的重量信号可以很容易地转换为RS232格式，以便与几乎任何微处理器或微型计算机类型的设备进行接口。 然而，为了利用这种新水平的重量传感器/换能器能力，有必要使用一种新的馈线设计，该设计具有比以前可用的那些更高的开启比。 由于仍然需要螺旋钻式进料 (由于所处理成分的处理特性)，因此使用具有两个不同直径螺旋钻的两个速度驱动控制是答案。

在进料循环的主要部分以高进料速率运行两个螺旋钻，然后在运球进料循环中以低得多的速率仅运行小直径螺旋钻导致接近500:1的转向比，消除了先前描述的进料速度问题作为截止点。 根据经验，已经发现，当将适当尺寸和类型的进料器安装在适当尺寸的秤平台上时，称重的精度将不超过分辨率的正负3分。 从这个输入中，你可以看到，它是不可能预期的精度范围在10千克。

(22.05磅) 到正负6 gms。

(0.01磅)。

随着材料处理问题的解决，精度能力可用于满足当今的复合要求，并且基于使用低熔点袋作为确保正确数量的正确材料进入化合物的最佳方法，唯一剩下的就是填充袋的最佳方法。 图1显示了结合了所有当前技术的最佳系统。 尽管仅示出了三个失重站，但由于它们沿着容器输送机的两侧排成一排，因此可以有无限数量的站。

每个秤平台都安装在便携式支架上，以便可以根据需要对其进行定位，并且如果需要，可以根据公式的不同将不同的容量单元移动到适当的位置。 此外，在每个刻度尺平台上都有倒置的v形轨道，并且在每个料斗/进料器组件下方都有v形槽轮，从而可以将任何料斗/进料器放置在任何刻度尺站。 通过这种布置，可以使用最小数量的秤 (这是节省成本的地方)，并且可以将大量的料斗/进料器组件保持在方便的位置并根据需要放置到位。

保持专用于特定材料的料斗/进料器还可以节省清洁时间，并且如果一个料斗/进料器单元用于多种材料，则可以消除污染的可能性。 在已经轮入到位的进料器的排放喷嘴下，有一个由等间隔的容器组成的输送机组件，空袋被放置在该容器中。 失重进料器组件的间距将与这些容器的中心线一致; 输送机将以这样的方式进行控制，即它们将一次自动地索引一个增量。

索引周期完成后，每个秤将其所需的数量直接称重到袋子中，公式将保留在运行整个系统的微型计算机的内存中。 随着比例平台的数量等于任何化合物中最大的成分数量，并且便携式料斗/进料器单元等于使用过的成分总数，将这些组件移动到适当的位置可以提供无限的灵活性和成分组合。 使用这种类型的微型配料称重系统，一名操作员站在这个容器输送组件的末端，将空袋放入容器中，因为空袋放在他面前，当到达时，他还取出装满的袋子，热封它们，并将它们放在托盘上或手提袋型容器中，以输送到混合器站。

尽管未在参考图上显示，但通过在每个刻度站的馈线排放位置放置灰尘 “拾取” 点，可以将灰尘控制内置到系统中。 当然，有了今天的数字技术，袋子填充线上发生的任何事情都可以被记录下来，作为进一步的安全防范，可以提供坚固的工业接近开关标识，以便除非公式中要求的材料实际上位于秤平台上，否则系统将无法运行。 作为最终检查是否已将适当数量的物料引入每个混合器批次，可以将填充的袋子放在混合器入口料斗一侧的自动袋子索引输送机上，秤平台可以位于该输送机的卸料端，以在将袋重量排入混合器料斗之前捕获并检查其重量。

这种类型的分度输送机装置消除了操作者在混合器循环中的精确时间处处于混合器的需要，并且如果需要复杂的化合物，混合器控制器可以在循环中的几个点处对袋式输送机进行分度。 结论当今，当前材料处理，重量传感和袋子处理技术的正确应用使满足橡胶复合中微量成分称重的苛刻要求成为可能。