Дозатор гранулированных и порошковых материалов

 

Использование: изобретение относится к области количественного дозирования и касается дозатора для гранулированных и порошкообразных продуктов. Дозируемый материал заполняет цилиндр 1, когда он находится перед впускным отверстием 4, затем цилиндр перемещается напротив нагнетательного отверстия 5, в котором поршень 2 описывает движение к верхней мертвой точке для выталкивания материала из цилиндра. Затем цилиндр перемещается к впускному отверстию, в то время как поршень остается в верхней мертвой точке для предотвращения обратного течения, после чего цикл возобновляется. 3 з.п.ф. 11 ил.

Настоящее изобретение относится к количественному дозированию гранулированных или порошкообразных продуктов.

Дозировка продуктов по массе или объему широко применяется в промышленной среде. В некоторых случаях чрезвычайно желательно, чтобы измерение массы или объема могло осуществляться непрерывно. Если непрерывная количественная дозировка очень хорошо освоена для продуктов в жидкой фазе, нельзя то же самое сказать о продуктах в виде порошков или даже гранул.

Известен дозатор гранулированных и порошковых материалов, содержащий расходный бункер, под которым установлены картер и поршень, установленный в цилиндре, размещенном в корпусе, и узел, снабженный выскабливающим элементом головки поршня, при этом приводной вал снабжен узлом координации движения поршня и корпуса /1/.

Однако системы объемного непрерывного дозирования не обладают достаточной точностью дозирования.

Настоящее изобретение предлагает простое, надежное и очень точное устройство для количественного дозирования таких продуктов.

Согласно изобретению дозатор для гранулированных или порошкообразных продуктов включает по меньшей мере один поршень, перемещающийся в заданном объеме рабочего цилиндра, выполненного в подвижном корпусе, перемещающемся в картере между положением впуска, при котором дозируемые продукты заполняют указанный рабочий объем цилиндра, и положением нагнетания, отличном от положения впуска, при котором дозируемые продукты выпускаются из указанного рабочего объема цилиндра, причем указанный поршень выскабливается названным картером при выхождении из положения нагнетания.

Для обеспечения непрерывного питания дозатора он включает предпочтительно средство управления подачей как раз на входе впускного отверстия дозируемого продукта. Это средство вызывает перемешивание продукта для предотвращения его неподвижности, особенно зависания.

На нижеследующих чертежах иллюстрируется применение устройства для дозировки продуктов, применяемых в резинообрабатывающей промышленности, в частности, сажи и серы.

Рис.1 общая схема устройства; Рис.2 разрез, показывающий, в частности, управление движениями; Рис.3 разрез по III-III рис.2; Рис.4 показывает деталь осуществления и демонстрирует плоскость сечения, показанную на рис.2; Рис.5 показывает узел агрегата; Рис.6,7 и 8 показывает различные варианты рабочего цикла; Рис. 9,10 и 11 показывают деталь осуществления, соответствующую циклу на рис.8.

Собственно дозирующим элементом является цилиндр 1, в котором ходит поршень 2. Ход поршня определяет рабочий объем цилиндра, который образует минимальное количество материала, которое можно дозировать. Цилиндр 1 выполнен в подвижном корпусе в картере 3. Корпус может переходить от положения впуска к положению нагнетания.

При впуске поршень 2 достигает питающего отверстия 4, просверленного через картер 3, и проходит от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке для заполнения рабочего объема цилиндра дозируемым порошкообразным или гранулированным продуктом, который в последующем описании будут называть обобщенно "материал". После полного заполнения рабочего объема цилиндра система, образованная цилиндром 1 и поршнем 2 перемещается к положению нагнетания, в результате чего цилиндр 1 запирается и таким образом определяется элементарный дозируемый объем, соответствующий рабочему объему цилиндра устройства.

Цилиндр 1 простирается до отверстия 5, просверленного также через картер 3, и поршень 2 проходит из нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, выталкивая при этом материал из цилиндра 1. Когда цилиндр 1 совершенно пустой, система цилиндр 1 поршень 2 перемещается к положению впуска. Чтобы быть уверенным, что в цилиндре 1 не осталось материала, когда он выходит из положения нагнетания, поршень 2 выскабливается картером. Цилиндр таким образом изолирован от дозируемого материала и никакое обратное течение невозможно.

Заметим, что движение между впуском, положением, изображенным на рис.1, и нагнетанием, положением, показанным на рис.4, происходит по дуге окружности. Цилиндр 1, следовательно, выполнен в подвижном качающемся корпусе 6, расположенном в картере 3, охватывающем все органы, осуществляющие дозировку. Внутренняя цилиндрическая поверхность 7 выполняется в картере. Качающийся корпус 6 включает внешнюю цилиндрическую поверхность 8. Качающийся корпус установлен в картере 3 так, чтобы получить очень малый функциональный зазор между этими двумя деталями на уровне поверхностей 8 и 7. Этот малый зазор должен гарантировать герметичность устройства и его нормальную работу. С этой целью качающийся корпус устанавливается внутри картера 3 на конических роликоподшипниках 9 /или других типах подшипников/, уплотненных кольцом 10, что обеспечивает вращение без радиального зазора из-за подшипников и без качания качающегося корпуса внутри картера.

В цилиндрической поверхности 7 просверливаются два отверстия через картер: питающее отверстие 4 и нагнетательное отверстие 5. Когда поршень 2 находится в верхней мертвой точке в качающемся корпусе, верхняя поверхность 11 указанного поршня 2 касается поверхности 8 качающегося корпуса. Эта верхняя поверхность 11 сама цилиндрическая для обеспечения идеальной непрерывности цилиндрической поверхности, и, следовательно, герметичности, когда поршень выходит из положения нагнетания и скрывается под картером. Такое расположение является очень важным и гарантирует, что рабочий объем цилиндра совершенно пустой в начале следующего цикла, что необходимо для достижения высокой точности. Оно позволяет осуществить эффект выскабливания поршня картером, как указывалось выше.

Возвратно-поступательное движение поршня 2 между его верхней мертвой точкой и его нижней мертвой точкой сообщается с помощью входного вала 12, размещенного внутри качающегося корпуса 6 и концентрически по отношению к движению корпуса в картере. Входной вал опирается на подшипники 13 и имеет на конце цапфу с эксцентричностью на половину хода поршня 2. Цапфа 14 действует на шатун 15, связанный с поршнем 2.

Движение качения качающегося корпуса должно согласовываться с возвратно-поступательным движением поршня 2. Оно управляется с помощью кулачка 16 двойного действия, насаженного на указанный входной вал 12. Направляющая дорожка 17 включает два участка в виде дуги окружности, одна с малым радиусом, соответствующим положению впуска, другая большего радиуса, соответствующая положению нагнетания, а между двух указанных участков соединительные участки, управляющие движением качения качающегося корпуса.

На рис. 6 схематически представлен теоретический цикл дозатора. Важно, чтобы поршень 2 был бы в верхней мертвой точке до начала движения качающегося корпуса 6 к впуску оставался бы там, по меньшей мере, пока не будет в контакте с нагнетательным отверстием 5. С этого момента движения поршня в качающемся корпусе и качающегося корпуса относительно картера должны управляться с помощью средств, которые в целом обеспечивают неподвижность поршня в качающемся корпусе, по меньшей мере, пока качающийся корпус выходит из положения нагнетания, причем в этот момент поршень находится в верхней мертвой точке. Также важно, чтобы поршень 2 находился в нижней мертвой точке задолго до того момента, когда рабочий объем цилиндра будет полностью изолирован от впускного отверстия 4 посредством движения качающегося корпуса 6 к нагнетанию. В то же время, для смягчения работы устройства можно допустить некоторые отклонения по отношению к объясненным выше теоретическим движениям. На рис. 7 схематически представлен реальный цикл, подходящий для сжимаемого материала: цикл включает закругления, благоприятные для работы с высокой производительностью. Например, движение поршня 2 к верхней мертвой точке может начаться несколько раньше, чем рабочий объем цилиндра будет в контакте с нагнетательным отверстием 5, когда тип дозируемого материала допускает некоторое сжатие. Это позволяет начертить менее пологие уклоны на дорожке 17 качения: участок А кривой таким образом довольно резко отклоняется от теоретического цикла. На участке В вал 12 вращается с той же угловой скоростью, что и качающееся тело 6: поршень 2 остается неподвижным в качающемся корпусе 6. Закругления в виде С смягчает движение: поршень 2 остается неподвижным в качающемся корпусе без снижения точности дозатора.

На рис. 8 показан конкретный цикл для несжимаемого материала. В течение участка В цикла вал 4 вращается с той же угловой скоростью, что и качающееся тело 6. В точке R нагнетательное отверстие, по меньшей мере, частично связано с материалом, содержащимся в цилиндре 1, поршень 2 может начинать свое движение нагнетания, которое продолжается до Н, положения, при котором поршень 2 проникает в нагнетательное отверстие 5. Его верхняя поверхность 11 превышает, следовательно, уровень, соответствующий цилиндрической поверхности 7 картера 3: поршень выходит из качающегося корпуса 6, чтобы облегчить нагнетание дозируемого материала, например, чтобы способствовать его введению в другой материал. Верхняя поверхность 11 поршня сама имеет соответствующую форму, для того, чтобы, учитывая относительное движение поршня 2 по отношению к картеру 3, она могла бы выскабливаться ребром 18 картера 3, как это показывает рис.10. Когда цилиндр 1 полностью закрывается цилиндрической поверхностью 7 /рис. 11/, поршень 2 может быть или не быть неподвижным по отношению к качающемуся корпусу. Схема, изображенная на рис.8, соответствует случаю, когда поршень продолжает опускаться в цилиндре 1.

Дорожка 17 качения /рис.3/ принимает ролик 19, опирающийся с помощью шарнирного рукава на картер 3. Рукав 20 связан с передаточным валом 21, установленным в картере 3 для передачи колебательного движения рукава 20 второму рукаву 23. Второй рукав 23 несет второй ролик 24, который вводится в выемку 25, выполненную на качающемся корпусе.

Таким образом, входной вал 12 передает все требуемые движения через две кинематические цепи: одна включает шатунно-кривошипную систему /шатун 26 и эксцентриковая цапфа 27/ для управления возвратно-поступательным движением поршня 2, а другая содержит кулачковую систему 16 двойного действия, и передаточный вал 21 для управления колебаниями качающегося корпуса 3. Важно заметить, что, поскольку кулачок 16 действует на положение качающегося тела 6 по отношению к входному валу 12, он действует на положение цилиндра 1 по отношению к цапфе 27, а, следовательно, и на положение самого поршня 2 в цилиндре 1. Так как эти две кинематические цепи воздействуют друг на друга, возможно сконструировать устройство, движение которого включает четыре отдельных хода: прежде всего движение чисто спуска поршня 2 в своем цилиндре 1 во время впуска, затем движение качания качающегося корпуса из положения впуска в положение нагнетания, причем поршень 2 остается неподвижным в цилиндре 1, затем движение подъема поршня 2 в качающемся корпусе 6, причем он остается неподвижным в картере 3, и наконец, возврат к положению впуска без движения поршня 2 в качающемся корпусе 3.

Питание цилиндра 1 дозируемым материалом может осуществляться просто самотеком, размещая цилиндр почти вертикально в положении впуска и закрепляя воронку над впускным отверстием 4. Однако для некоторых порошкообразных материалов, в том числе сажа или сера, этого может быть недостаточно для обеспечения работы с высокой точностью. Предусматривают предпочтительно орган наддува, наполняющий цилиндр 1 в положении питания.

На рис. 1 видно, что этот орган наддува образован главным образом емкостью 21, питающей цилиндр 1 самотеком, причем названная емкость имеет круговое дно 29, на краю которого видно питающее отверстие 4. Средства перемешивания размещаются, по меньшей мере, вблизи указанного дна 29. Обращаясь к рис.1 и 5, видно, что средства перемешивания образованы диском 30 с просверленными отверстиями 31 диаметром, соответствующим диаметру цилиндра 1, размещенными на окружности такого радиуса, что они все последовательно проходят напротив питающего отверстия, и гибкой пластиной 32, установленной неподвижной в емкости, снабженной головкой 33, размещенной напротив впускного отверстия 4, так чтобы выталкивать материал, расположенный в отверстиях 31, когда каждое из них проходит перед впускным отверстием. Эта головка 33 давит с постоянной силой в направлении цилиндра 1, что способствует также обеспечению высокой точности и высокой воспроизводимости или работе дозатора, выполняя в цилиндре 1 всегда одинаковое уплотнение, независимо от условий подачи дозируемых материалов в емкость 28.

Орган наддува осуществляет кондиционирование материала. Он способствует также повышению точности дозатора. Было отмечено, что желательно, чтобы скорость вращения диска 10 была бы пропорциональна скорости вращения входного вала 12. Благодаря этому, дозировка таких материалов, как сера и сажа, чрезвычайно чувствительных к атмосферным условиям, преобладающим при складировании, воспроизводима и не зависит от начальных условий, при которых материал вводится в емкость.

Обычно хотят дозировать по заданной массе материала, например, хотят ввести определенную массу сажи в определенную массу резины. Достаточно провести эталонирование для по каждому типу дозируемого материала, было отмечено, что тем самым достигают измерение массы путем измерения объема воспроизводимым образом.

Дозатор позволяет размещать как раз на выходе нагнетательного отверстия камеру 34 для подачи и смешивания, даже если материал должен подаваться под давлением, возможно высоким, что позволяет предусмотреть очень широкую область применений.

Например, устройство может ипользоваться для подачи в камеру 34 порошкообразных продуктов, применяемых при получении резиновой смеси, причем смешивание осуществляется непрерывно в камере. Способ смешивания сырой резины заключается в непрерывной подаче в названную камеру точно дозируемых порошкообразных продуктов, и отличается тем, что дозирование указанных порошкообразных продуктов осуществляется, по меньшей мере, посредством цилиндра 2 с заданным рабочим объемом, перемещающегося в цилиндре 1, выполненном в подвижном корпусе, перемещающемся в картере 3 между положением впуска, при котором дозируемые продукты заполняют указанный рабочий объем цилиндра, и положением нагнетания, отличном от положения впуска, при котором дозируемые продукты удаляются из указанного рабочего объема цилиндра 2 выскабливается картером 3, когда выходит из положения нагнетания.

Формула изобретения

1. Дозатор гранулированных и порошковых материалов, содержащий расходный бункер, под которым установлены картер с впускным и выпускным окнами и поршень, установленный в цилиндре, размещенном в установленном внутри картера с возможностью перемещения от приводного вала качающемся корпусе, и узел, снабженный выскабливающим элементом головки поршня, причем приводной вал, установленный в корпусе, снабжен узлом координации движения поршня и корпуса, отличающийся тем, что узел координации выполнен в виде кулачка двойного действия, промежуточного вала и кривошипно-шатунного механизма, через который приводной вал с прикрепленным к нему поршнем расположен концентрично с качающимся корпусом, установленным с возможностью качания по дуге окружности между впускным и выпускным окнами картера, с которым шарнирно соединен промежуточный вал, связанный через кулачок с корпусом, а выскабливающий элемент головки поршня выполнен в виде ребра, образованного внутренней поверхностью картера и стенкой выпускного окна, ближней к впускному окну.

2. Дозатор по п.1, отличающийся тем, что емкость расходного бункера, самотеком питающего цилиндр узла наддува материалов, выполнена с круглым дном, имеющим на краю питающее отверстие для цилиндра, снабженное узлом перемешивания, размещенным вблизи дна емкости.

3. Дозатор по п.2, отличающийся тем, что узел перемешивания выполнен в виде диска с просверленными отверстиями диаметром, соответствующим диаметру цилиндра, по окружности диска с возможностью их прохождения последовательно перед питающим отверстием, и гибкой пластины, установленной неподвижно в емкости и снабженной головкой, размещенной против питающего отверстия с возможностью нагнетания материала в отверстиях при прохождении каждого из них перед питающим отверстием.

4. Дозатор п.3, отличающийся тем, что головка подпружинена в направлении цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 12.07.2009

Извещение опубликовано: 20.07.2010        БИ: 20/2010

---