Устройство для дозирования комкующихся компонентов стекольной шихты

 

Изобретение позволяет осуществлять дозирование комкующихся материалов в процессе их смешивания и может использоваться в производстве стекольной шихты. Сущность изобретения: дозирующий шнек питателя 3 разгрузки выполнен с размешением винта 8 малого диаметра в остаточном объеме материала 10, ограниченном стенками выпускной горловины 7 весового дозатора 1, первым витком винта 9 большого диаметра и сверху поверхностью угла естественного откоса материала 10, а выгрузочное окно 4 имеет трапецеидальную форму, причем сторона окна, обращенная к шнеку, имеет угол 70-90 к поверхности винта 9 большого диаметра. Процесс выгрузки превращается из дискретного в непрерывный, происходит растягивание порции по длине, точность дозирования за счет уменьшения количества разгружаемого в единицу времени материала существенно увеличивается. Одновременно за счет уменьшения массы падающего в единицу времени материала, который к тому же падает не в одну точку, а распределяется по определенному отрезку пути, предотвращается уплотнение материала в месте выгрузки (при выгрузке на неподвижную опору). Приведенные процессы характерны не только для точной выгрузки, но присутствуют и при грубой выгрузке, что придает плавность дозированию материала. По окончании дозированной выдачи материала 10 на конвейер 6 по сигналу системы управления дается команда на отключение шнекового питателя 3 разгрузки. В дозаторе 1 при этом остается определенная порция материала 10, являюшаяся в данном случае "переменной тарой", т. е. поправочной для следующей загрузки. Применение устройства позволяет избежать уплотнения материала в шнеке и вместе выгрузки, что характерно для обычных шнековых дозаторов. Предотвращение комкования материала при его подготовке к смешиванию существено влияет на однородность получаемой стекольной шихты. Кроме того, использование данного устройства значительно повышает точность дозирования как за счет использования остаточного объема материала, выгружаемого винтами разного диаметра с осуществлением разрыва доз материала между собой, так и за счет конструкции выгрузочного окна. 1 з. п. , ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области обработки отдельных компонентов стекольной шихты и может быть использовано на стекольных заводах при подготовке шихты для варки стекла. Особенности выполнения устройства не исключают возможность его использования в производстве некоторых других строительных материалов, а также в металлургии, химической и пищевой промышленности.

Известно например устройство для весового дозирования, содержащее бункер-дозатор, весоизмеритель, шнек грубого дозирования, шнек точного дозирования и систему управления. При грубом дозировании работают оба шнека. При точном дозировании посредством электромеханической муфты шнек грубого дозирования отключается, работает только шнек точного дозирования, имеющий небольшой диаметр.

Недостатком данного устройства является наличие двух исполнительных механизмов, реализующих двухскоростной режим дозирования. Наличие двух отверстий для грубого и точного дозирования способствует неравномерной выгрузке материала и ведет к слеживанию материала в отдельных зонах.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для дозирования сыпучих материалов, содержащее основной бункер с дозирующей камерой и дополнительный бункер, причем шнек дополнительного бункера установлен на одном валу со штоком основного бункера. Шнек дополнительного бункера имеет меньший диаметр, чем шнек основного бункера. Устройство может одновременно дозировать и перемешивать как минимум два материала. Оба шнека размещены на общем валу, поэтому устройство имеет один привод.

Однако данное устройство не обеспечивает заданной точности дозирования, работая фактически по принципу объемного дозирования, а не весового. Кроме того, использование этого дозатора для материалов, обладающих повышенной склонностью к комкованию, нецелесообразно ввиду вероятного уплотнения материала в месте окончания дополнительной камеры. Происходит это из-за неудачного размещения места перехода шнека малого диаметра в большой, которое вынесено за пределы дополнительной камеры. Так как основной объем этой камеры по своим размерам должен соответствовать внешним размерам шнека, то из-за этого при транспорте материала с постоянной скоростью неизбежно уплотнение материала, склонного к комкованию. Расширение разгрузочного конца дополнительной камеры не предотвращает уплотнения, так как оно происходит до него.

Целью изобретения является предотвращение уплотнения материала и повышение точности дозирования.

Это достигается тем, что в устройстве для дозирования комкующихся компонентов стекольной шихты, содержащем шнековый питатель загрузки, весовой дозатор, шнековый питатель разгрузки переменного диаметра, выгрузочное окно и сборочный конвейер, дозирующий шнек питателя разгрузки выполнен с размещением винта малого диаметра в остаточном объеме выгружаемого материала, ограниченном стенками выпускной горловины весового дозатора, первым витком винта большого диаметра и сверху поверхностью угла естественного откоса этого материала, а выгрузочное окно имеет трапецеидальную форму.

Сторона выгрузочного окна, обращенная к дозирующему шнеку, выполнена под углом 70-90^о к поверхности винта шнека.

Отличием предложенного устройства является то, что соотношение длины винтов малого и большого диаметра дозирующего шнека обусловлено углом естественного откоса выгружаемого материала, образующего определенный остаточный объем, выгружаемый в режиме точной разгрузки.

Ввиду того, что остаточный объем не ограничен сверху, уплотнения материала в процессе его транспорта не происходит. Кроме того, при переходе материала с винта малого диаметра на большой за счет увеличения скорости транспортировки происходит разделение доз материала, что благотворно влияет на точность дозирования.

Выгрузочное окно имеет трапецеидальную форму, причем сторона, обращенная к шнеку, образует с поверхностью его винта угол, равный 70-90^о.

За счет этого доза материала перед падением на сборочный транспортер распределяется по всей длине скошенной стороны окна, выгружаясь в него постепенно и равномерно, что также предотвращает уплотнение. Очевидно, что подобная разгрузка является также более точной, так как она может быть прервана или приостановлена на любом ее цикле.

На фиг. 1 приведено устройство в разрезе с остаточным тарным весом; на фиг. 2 - то же, в загруженном состоянии; на фиг. 3 - то же, в начальной стадии разгрузки; на фиг. 4 - то же, промежуточная стадия разгрузки в грубом режиме; на фиг. 5 - то же, в стадии перехода на режим точной разгрузки; на фиг. 6 - то же, вид на шнековый питатель разгрузки со стороны выгрузочного окна; на фиг. 7 - диаграмма точной разгрузки.

Устройство для дозирования комкующихся компонентов стекольной шихты содержит весовой дозатор 1 (система взвешивания не показана), шнековый питатель 2 загрузки, шнековый питатель 3 разгрузки, выгрузочное окно 4, надвесовой бункер 5, сборочный конвейер 6. Весовой дозатор 1 снабжен в нижней части выпускной горловиной 7, а шнековый питатель 3 состоит из винта 8 малого диаметра и винта 9 большого диаметра. Дозируемый материал 10 в конечной стадии выгрузки образует остаточный объем 11, размеры которого определяет угол естественного откоса этого материала.

Устройство работает следующим образом.

Известно, что точность дозирования зависит от производительности питателя и высоты столба падающего материала 10. Поэтому в данном устройстве используется метод взвешивания с переменной тарой. Этот метод заключается в том, что после навески материала 10 в весовой дозатор 1 определяется погрешность взвешивания и при выгрузке материала 10 в дозаторе оставляют остаточный тарный вес, учитывающий ошибку при загрузке. При выгрузке материала 10 из весового дозатора 1 высота столба падающего материала равна нулю, поскольку шнековый питатель 3 разгрузки входит в весовую часть дозатора 1. При таком методе дозирования появляется возможность проводить навеску только в грубом режиме, что повышает производительность на 20-30% .

По команде системы управления (на чертеже не показана) включается шнековый питатель 2 загрузки и материал 10 из надвесового бункера 5 поступает в весовой дозатор 1. После его заполнения до заданной дозы по команде системы управления шнековый питатель 2 загрузки выключается (см. фиг. 2).

Процесс выгрузки материала 10 из весового дозатора 1 на сборочный конвейер 6 также начинается по команде системы управления, по которой включается шнековый питатель 3 разгрузки. Он состоит из винта 8 малого диаметра и винта 9 большого диаметра. Соотношение диаметров винтов в зависимости от вида дозируемого материала составляет примерно 1,5-3. Поскольку объем забираемых шнеком доз пропорционален квадрату диаметра навивки винта, то при таком соотношении диаметров можно обеспечить соотношение производительности участков шнека с разным диаметром винта, равное примерно 2-10. В данном случае шнековый питатель 3 имеет сначала меньший диаметр, далее примерно от середины выпускной горловины 7 дозатора 1 до выгрузочного окна 4 шнек выполнен с большим диаметром.

На первой стадии разгрузки дозатора 1 материал 10 забирается обоими участками шнека 3. Материал при этом выгружается самым интенсивным образом. Однако со стороны винта 9 большого диаметра разгрузка осуществляется значительно быстрее (см. фиг. 4). Поскольку для комкующихся компонентов стекольной шихты (сода, сульфат, доломит, известняк) характерна пониженная сыпучесть, то подобный материал образует при односторонней разгрузке поверхность с углом естественного откоса. При дальнейшей разгрузке материала 10 наступает такой момент (см. фиг. 5), когда над винтом 9 большого диаметра материала нет, а над винтом 8 малого диаметра существует объем 11, ограниченный боковыми стенками горловины 7, начальным витком винта 9 и поверхностью угла естественного откоса данного материала. Этот объем 11 может выгружаться только винтом 8 малого диаметра, в связи с чем разгрузка материала существенно замедляется. Начинается процесс точной выгрузки, для осуществления которого предназначен самопроизвольно образуемый объем 11.

Выявлено, что объем выгружаемых за единицу времени порций обратно пропорционален соотношению квадратов диаметров участков дозирующего шнека с большим и малым диаметром винтов. Это позволяет при одной и той же скорости вращения шнека получить снижение производительности в режиме точной разгрузки в 2-10 раз. Это важно еще и потому, что переход от большой скорости дозирования к меньшей происходит естественным путем без дополнительного переключения системой управления и без дополнительного исполнительного механизма.

Процесс движения материала в режиме точной разгрузки имеет ряд особенностей. На участке l₀-l₁ питателя 3 (см. фиг. 6), соответствующем расположению винта 8 малым диаметром, малые дозы материала 10 компактно продвигаются с каждым оборотом шнека к точке 1 перехода питателя, к большому диаметру. Далее за счет большого диаметра винта 9 отдельные мелкие дозы материала 10 отрываются друг от друга и с большей линейной скоростью продвигаются к выгрузочному окну 4. Это соответствует участку l₁-l₂. V_т.в. - это объем доз точной выгрузки. Поскольку на участке l₁-l₂ происходит трансформация непрерывной струи из доз в движение отдельных доз материала 10, то точность дозирования определяется именно массой отдельно взятой дозы. Вместе с тем за счет изменения условий продвижения доз материала при этом происходит его разрыхление, что немаловажно для склонных к уплотнению материалов. Важнейшее значение здесь имеет непосредственно разрыв доз материала на отдельные, что неизбежно оказывает влияние на физическое состояние материала.

Известно, что кроме шнека, уплотняет материал и его падение даже с небольшой высоты за счет собственной массы. Поэтому важнейшее значение имеет выгрузка материала через выгрузочное окно 4 трапецеидальной формы. Выгрузка материала шнеком через прямоугольное окно не согласуется с движением винта и носит случайный характер. Придав особую форму выгрузочному окну 4, можно повысить точность дозирования и избежать его уплотнения после падения. Это достигается за счет того, что угол ϕ_o скоса окна 4 выбирается равным углу ϕ_н.в., а сам скос располагается по отношению к поверхности винта под углом 70-90^о. Очевидно, что при такой форме окна 4 порция материала 10 ссыпается не сразу, а по мере продвижения винтом 9 (см. фиг. 7). По мере продвижения участка В-С вперед порция материала ссыпается постепенно, заканчивается этот процесс при подходе точки С к точке α. Таким образом, дискретная порция как бы растягивается во времени и длине. При подходе точки С питателя к точке D окна 4 точка В питателя с очередной дискретной порцией материала 10 подходит к точке В окна. Процесс выгрузки на участке l₂-l₃ из дискретного превращается в непрерывный. Но поскольку происходит растягивание порции по длине, то точность дозирования за счет уменьшения количества разгружаемого в единицу времени материала существенно увеличивается. Одновременно за счет уменьшения массы падающего в единицу времени материала, который к тому же падает не в одну точку, а распределяется по определенному отрезку пути, предотвращается уплотнение материала в месте выгрузки (при выгрузке на неподвижную опору).

Приведенные процессы характерны не только для точной выгрузки, но присутствуют и при грубой выгрузке, что придает плавность дозированию материала.

По окончании дозированной выдачи материала 10 на конвейер 6 по сигналу системы управления дается команда на отключение шнекового питателя 3 разгрузки. В дозаторе 1 при этом остается определенная порция материала 10 (см. фиг. 1), являющаяся в данном случае "переменной тарой", т. е. поправочной для следующей загрузки.

Применение данного устройства позволяет избежать уплотнения материала в шнеке и в месте выгрузки, что характерно для обычных шнековых дозаторов. Предотвращение комкования материала при его подготовке к смешиванию существенно влияет на однородность получаемой стекольной шихты.

Кроме того, использование данного устройства значительно повышает точность дозирования как за счет использования остаточного объема материала, выгружаемого винтами разного диаметра с осуществлением разрыва доз материала между собой, так и за счет конструкции выгрузочного окна. (56) Авторское свидетельство СССР N 964458, кл. G 01 F 11/00, 1980.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ КОМКУЮЩИХСЯ КОМПОНЕНТОВ СТЕКОЛЬНОЙ ШИХТЫ, содержащее шнековый питатель загрузки, весовой дозатор, шнековый питатель разгрузки переменного диаметра, выгрузочное окно и сборочный конвейер, отличающееся тем, что, с целью предотвращения уплотнения материала и повышения точности дозирования, шнек питателя своим меньшим диаметром размещен горизонтально и первым витком винта большего диаметра в выпускной горловине весового дозатора, а выгрузочное окно имеет трапецеидальную форму.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сторона выгрузочного окна, обращенная к дозирующему шнеку, выполнена со скосом под углом 70 - 90^o к поверхности его винта большего диаметра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7