Дозирование — это подача каждого компонента рецептуры в процесс в заданной пропорции. Есть два основных способа: измерять материал по объёму (объёмное, или волюметрическое, дозирование) или по массе (гравиметрическое дозирование). Оба широко применяются в промышленности, и у каждого есть ситуации, где он уместен. В этой статье объясняется техническая разница между ними, от чего зависит их точность и как выбрать метод при приготовлении сухой смеси ПВХ. О влиянии гравиметрического дозирования именно на стабильность рецептуры читайте в статье почему важно гравиметрическое дозирование.
Как работает объёмное дозирование
Объёмный дозатор подаёт заданный объём за один оборот или за единицу времени. Наиболее распространённые типы:
- Шнековые дозаторы: каждый оборот шнека перемещает примерно постоянный объём; доза задаётся скоростью и временем работы.
- Роторные (шлюзовые) дозаторы: ячейки вращающегося ротора передают материал порциями.
- Вибрационные дозаторы: поток материала регулируется амплитудой и частотой вибрации.
Система работает на допущении: такой-то объём равен стольким-то килограммам. Это верно лишь до тех пор, пока насыпная плотность материала остаётся постоянной. Когда влажность, уплотнение, уровень заполнения бункера, размер частиц или новая партия меняют плотность, дозатор продолжает подавать тот же объём, а поданная масса меняется. Объёмная система сама по себе этого не обнаруживает.
Как работает гравиметрическое дозирование
В гравиметрической системе измеряемой величиной является масса. Взвешивание выполняет бункер или дозатор, установленный на тензодатчиках, а контроллер управляет дозатором по сигналу веса. Есть два основных режима:
Порционное взвешивание (по набору веса)
Компоненты по очереди подаются в весовой бункер, и подача каждого прекращается при достижении целевого веса. Затем готовая порция передаётся в смеситель. Распространённый способ повысить точность по малым компонентам — подходить к цели с грубой подачей и завершать точной. Именно такая схема чаще всего стоит перед нагревательно-охладительными смесителями периодического действия.
Дозирование по потере веса (loss-in-weight)
Дозатор взвешивается вместе со своим бункером, а контроллер следит за скоростью уменьшения веса бункера и непрерывно корректирует скорость дозатора. Этот метод предпочтителен для непрерывных процессов, например для прямой загрузки экструдера.
Сравнение
| Критерий | Объёмное | Гравиметрическое |
|---|---|---|
| Что измеряется | Объём (скорость, время) | Масса (тензодатчики) |
| Реакция на изменение плотности | Не обнаруживается; поданная масса меняется | Целевой вес выдерживается |
| Калибровка | Может требовать перенастройки при каждой смене материала или плотности | Периодическая поверка весовой системы эталонными гирями |
| Учёт и прослеживаемость | Фактический вес не регистрируется | Фактический вес можно фиксировать по каждому компоненту и замесу |
| Сложность | Проще, меньше компонентов | Требуются весовое оборудование и управляющее ПО |
| Типичное применение | Материалы со стабильной плотностью, широкие допуски | Многокомпонентные рецептуры, малые критичные добавки |
Что влияет на точность
Гравиметрическая система не становится точной автоматически только потому, что взвешивает. На практике точность зависит от:
- Диапазона взвешивания: взвешивание очень малой добавки в большом бункере снижает точность. Для малых компонентов можно использовать отдельный, меньший весовой бункер.
- Механических воздействий: вибрация, жёсткие трубы или сильфоны, касающиеся весового бункера, и потоки воздуха могут искажать показания.
- Поведения материала: порошок, образующий своды или текущий неравномерно, может вызывать передозировку за счёт материала, продолжающего падать после остановки подачи.
- Обслуживания и поверки: тензодатчики и их соединения нужно регулярно проверять.
Какой метод выбрать для ПВХ и когда
Рецептуры ПВХ обычно записываются как несколько частей добавок на сто частей смолы, и именно эти малые компоненты определяют поведение композиции. Поэтому для многокомпонентной рецептуры ПВХ, подаваемой в нагревательно-охладительный смеситель, обычным выбором является гравиметрическая система. Объёмное дозирование уместнее для однокомпонентной подачи материалов со стабильной плотностью и широкими допусками.
С решением помогают следующие вопросы:
- Сколько компонентов в рецептуре и какова доля самого малого из них?
- Насколько плотность сырья меняется от партии к партии?
- Насколько критичны стабильность от замеса к замесу и ведение учёта?
- Как часто меняются рецептуры?
- Есть ли жидкие компоненты?
В пластифицированном ПВХ важны также пластификаторы и жидкие стабилизаторы. Поскольку плотность жидкости меняется с температурой, дозирование жидкостей по массе тоже способствует стабильности.
Решения Erk по дозированию
Автоматическая гравиметрическая система дозирования порошка Erk выпускается в компоновках Model H и Model V; она управляется компьютером, взвешивает рецептуру и передаёт её в смеситель без ручных операций. Автоматическая система дозирования жидких компонентов работает в связке с дозированием порошков, поэтому порошки и жидкости обрабатываются в рамках одной рецептуры. Все варианты — в категории системы дозирования. Дозирование следует подбирать вместе с объёмом замеса и темпом циклов нагревательно-охладительного смесителя, который оно обслуживает; на линии, рассчитанной по каталогу на 4–6 замесов в час, следующая порция должна быть готова вовремя.
Часто задаваемые вопросы
Следует ли полностью отказаться от объёмного дозирования?
Нет. Для материалов со стабильной плотностью и применений с широкими допусками объёмное дозирование может быть простым и достаточным решением. Проблема в том, что изменения плотности остаются незамеченными.
Чем дозирование по потере веса отличается от порционного взвешивания?
При порционном взвешивании компоненты набираются в бункер до целевых значений и передаются порцией. Система loss-in-weight отслеживает уменьшение веса бункера и обеспечивает непрерывную подачу.
Можно ли переоборудовать существующую объёмную систему в гравиметрическую?
Как правило, да — с учётом планировки, числа компонентов и подключения к смесителю. Перечень компонентов и объём замеса можно отправить через страницу запроса.
