Устройство для дозирования сыпучих материалов

 

Изобретение может быть использовано для приготовления смеси сыпучих материалов. Устройство содержит перфорированную трубу. Количество отверстий изменяется по длине трубы. Труба установлена в опорах и соединена с шестерней привода. Входной торец трубы закрыт стенкой с центральным отверстием, в которое с зазором входит патрубок питателя. На противоположном конце трубы установлена диафрагма. Под трубой установлен секционированный пробоотборник. Опоры, питатель и привод установлены на раме, которая посредством шарнира закреплена на основании. Противоположный конец рамы снабжен винтовым упором, взаимодействующим с основанием. На перфорированной трубе также установлены перфорированные обечайки с возможностью поворота относительно оси трубы. Каждая обечайка перекрывает один ряд отверстий в трубе. Техническим результатом является повышение производительности и обеспечение возможности ее регулирования, расширение диапазона дозирования и функциональных возможностей устройства, в частности, в качестве распределителя сыпучего материала по длине трубы для отбора одной из его фракций. 4 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технологии приготовления смеси сыпучих материалов и может быть использовано в химической, горнодобывающей, металлургической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности.

Известен трубчатый микропитатель для сыпучих и порошкообразных материалов, содержащий бункер, транспортирующее устройство и смесительную камеру с трубопроводами, в котором бункер выполнен в виде вращающегося барабана с цилиндрической и конической внутренними поверхностями, на которых жестко закреплены пластины, а транспортирующее устройство установлено коаксиально вращающемуся барабану и выполнено в виде неподвижной втулки с наклонным пазом на боковой поверхности, переходящей в цилиндрическое отверстие в торцовой части вращающейся трубы, установленной с возможностью вращения относительно барабана, загрузочный конец которой входит в цилиндрическое отверстие втулки, а разгрузочный - соединен со смесительной камерой, причем вдоль образующей внутренней поверхности трубы натянута струна и закреплен ворошитель-нож (например, авторское свидетельство СССР N 964462 М. Кл. 3 G 01 F 11/24).

Недостатком такого устройства является низкая точность дозирования, которая существенно зависит от физико-механических свойств и количества материала, находящегося в бункере, поскольку сыпучий материал попадает в трубу самотеком. Физико-механические свойства его могут изменяться, например, от влажности окружающего воздуха, а количество материала, находящегося в бункере, постоянно изменяется в процессе дозирования, все это снижает точность работы дозатора.

Известно также устройство для дозирования легкоплавких материалов, содержащее бункер для материала и связанную с ним трубу, установленную с возможностью вращения, между бункером и трубой установлен барабан, жестко соединенный с трубой, при этом в месте соединения барабана с бункером смонтирована крышка с отверстием, перекрываемым заслонкой, в месте соединения барабана с трубой установлена диафрагма с отверстием, при этом на торце барабана установлена радиальная желобообразная лопасть, охватывающая отверстие в диафрагме, а верхняя кромка отверстия в крышке расположена ниже нижней кромки отверстия в диафрагме (например, авторское свидетельство СССР N 1060540 М. Кл: 3 B 65 B 3/06).

Такое устройство характеризуется недостаточной точностью дозирования, ограниченными возможностями регулирования производительности, а также невозможностью равномерного распределения сыпучего материала по длине трубы. Это объясняется тем, что количество подаваемого в трубу материала определяется скоростью ее вращения и размерами загрузочной емкости, которые постоянны.

По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбрано устройство по авторскому свидетельства СССР N 1060540 М. Кл. 3 B 65 B 3/06.

Задачей изобретения является повышение производительности и обеспечение возможности ее регулирования, расширение диапазона дозирования и функциональных возможностей устройства, в частности, в качестве распределителя сыпучего материала по длине трубы для отбора одной из его фракций.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для дозирования сыпучих материалов, содержащем бункер для материала и связанную с ним снабженную диафрагмой трубу, соединенную с приводом вращения, труба выполнена перфорированной, количество отверстий изменяется по длине трубы, количество отверстий, расположенных в одном поперечном сечении трубы пропорционально расстоянию от этого сечения до входного отверстия, на наружной поверхности трубы установлены с возможностью поворота вдоль образующей трубы две изогнутые по ее наружному радиусу пластины, снабженные скосами на боковой поверхности, пластины выполнены с внешним радиусом, равным внутреннему, и установлены с возможностью перемещения относительно друг друга таким образом, что в одном из крайних положений эти пластины наложены одна на другую, а в другом крайнем положении обе пластины прилегают к наружной поверхности трубы и соприкасаются по образующим, на перфорированной трубе с возможностью фиксированного поворота установлены перфорированные обечайки длиною L_об = L/N, где N - число рядов отверстий по длине трубы L, отверстия в обечайке имеют размеры d - вдоль оси трубы и l - по окружности трубы и разделены на M групп, в каждой из которых d одинаков и равен диаметру отверстий в перфорированной трубе, а l изменяется и равен l = d+(i-l)d, где i - порядковый номер отверстия в группе, который изменяется от 1 до n/М, где n - количество отверстий в одном поперечном сечении трубы кратное M, расстояния между центрами отверстий в поперечном сечении трубы больше или равны (n/M)d, причем в исходном положении все отверстия в обечайках совпадают с отверстиями в трубе.

Выполнение трубы перфорированной, причем количество отверстий изменяется по длине трубы обеспечивает повышение производительности, расширение диапазона дозирования и функциональных возможностей устройства за счет обеспечения его работы в качестве распределителя сыпучего материала по длине трубы для отбора одной из его фракций. При дозировании сыпучего материала заполнение поперечного сечения трубы материалом у входного отверстия всегда больше, чем у выходного. Достижение расширения диапазона дозирования и функциональных возможностей обеспечивается изменением количества отверстий в трубе, подбором необходимого их расположения. Так как количество дозируемого материала линейно зависит от высоты слоя материала, то изменение количества отверстий позволяет регулировать толщину слоя материала, а следовательно, и производительность.

Выполнение перфорированной трубы с количеством отверстий, расположенных в одном поперечном сечении трубы пропорционально расстоянию от этого сечения до входного отверстия, обеспечивает повышение точности и расширение диапазона дозирования и расширения функциональных возможностей устройства. Если количество отверстий в разных сечениях по длине трубы одинаковы, то за одно и то же время из этих отверстий будет высыпаться разное количество сыпучего материала, т. к. этот материал будет неравномерно распределяться по длине трубы и при большей высоте слоя производительность будет выше, чем на участке трубы с меньшей высотой слоя материала. Изменение длины дуги, по которой сыпучий материал контактирует с обечайкой трубы, а следовательно, может просеиваться через отверстия, изменяется по длине трубы практически линейно. Исходя из этого, поставленная задача достигается изменением количества отверстий в поперечных сечениях пропорционально их расстояниям до входного отверстия трубы, что было установлено экспериментально. Таким образом, в любом поперечном сечении трубы на дуге, по которой сыпучий материал контактирует с обечайкой, расположено одно и то же количество отверстий и, следовательно, сыпучий материал равномерно распределяется по длине трубы.

Установка на наружной поверхности трубы с возможностью поворота вдоль образующей трубы двух изогнутых по ее наружному радиусу пластин, выполненных в форме трапеции, обеспечивает возможность регулировки производительности дозатора и повышение точности дозирования за счет изменения отношения количества открытых отверстий к количеству закрытых.

Выполнение пластин с внешним радиусом, равным внутреннему, и установка их с возможностью перемещения относительно друг друга таким образом, что в одном из крайних положений эти пластины наложены одна на другую, а в другом крайнем положении обе пластины прилегают к наружной поверхности трубы и соприкасаются по образующим, обеспечивает расширение диапазона дозирования массы сыпучего материала путем регулирования производительности на отдельных участках трубы. При перемещении пластин в противоположных направлениях по наружной поверхности трубы будет перекрываться большее количество отверстий, т. е. изменяться общая производительность. При необходимости на трубу может быть установлено несколько пар пластин, выполняющих функции регуляторов расхода.

Установка на перфорированной трубе с возможностью фиксированного поворота перфорированных обечаек длиною L_об = L/N, где N - число рядов отверстий по длине трубы L, и выполнение отверстий в обечайке с размерами d - вдоль оси трубы и l - по окружности, и разделение их на M групп, в каждой из которых d одинаков и равен диаметру отверстий в перфорированной трубе, а l изменяется и равен l = d+(i-l)d, где i - порядковый номер отверстия в группе, который изменяется от i до n/M, где n - количество отверстий в одном поперечном сечении трубы, а n - выбирается кратным M, расстояния между центрами отверстий в поперечном сечении трубы больше или равно (n/M)d, причем в исходном положении все отверстия в обечайках совпадают с отверстиями в трубе, обеспечивает расширение диапазона дозирования, так как при повороте обечайки вокруг оси трубы суммарная площадь открытых отверстий на трубе уменьшится, что позволяет не только изменять распределение материала, высыпающегося из трубы по длине L, но и изменять общую производительность.

Сущность заявленного решения поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 - общий вид предлагаемого устройства, продольный разрез, на фиг. 2 - схема устройства и распределение материала по длине трубы, на фиг. 3 показана конструкция устройства с регулятором расхода в исходном положении, на фиг. 4 - то же, поперечное сечение, на фиг. 5 - то же в крайнем положении, на фиг. 6 дана развертка кольца, на фиг. 7 показан вариант перекрытия отверстий перфорированной обечайкой.

Предлагаемое устройство содержит перфорированную трубу 1, установленную в опорах 2 и соединенную с шестерней 3 привода 4 зубчатым венцом 5, установленным неподвижно на трубе 1. Входной торец трубы 1 закрыт стенкой 6 с центральным отверстием, в которое с зазором входит патрубок питателя 7. На противоположном конце трубы 1 установлена диафрагма 8. Под трубой 1 установлен секционированный пробоотборник 9. Опоры 2, питатель 7 и привод 4 установлены на раме 10, которая посредством шарнира 11 закреплена на основании 12. Противоположный конец рамы 10 снабжен винтовым упором 13, взаимодействующим с основанием 12. На перфорированной трубе 1 также установлены перфорированные обечайки 14 с возможностью поворота относительно оси трубы. Каждая обечайка перекрывает один ряд отверстий в трубе 1. Исходя из этого, длина обечайки l_об = L/N, где N - число рядов отверстий по длине трубы L. Фиксация обечаек 14 относительно трубы 1 может осуществляться винтами 15. Отверстия в каждой обечайке разбиты на M групп. Номер отверстий i в каждой группе меняется от 1 до n/M, т.е. в рассматриваемом примере от 1 до 3. Размер отверстий l меняется от l₁ = d+(1-1)d=d до l₃ = d+(3-1)d = 3d. В исходном положении все отверстия на трубе открыты. При повороте обечайки 14 вокруг оси трубы 1 отверстия на трубе, первоначально совпадающие с отверстиями на обечайке с i = 1 перекрываются и суммарная площадь открытых отверстий на трубе 1 уменьшится на одну треть. В результате этого уменьшается и производительность устройства. При дальнейшем повороте обечайки перекрываются отверстия с i = 1 и i = 2. Поскольку все обечайки 14 могут поворачиваться независимо друг от друга, устройство позволяет не только изменять распределение материала, высыпающегося из трубы по длине L, но и изменять общую производительность. При необходимости количество отверстий в каждой группе может быть изменено в большую сторону, что позволяет более плавно изменять распределение высыпающегося материала по длине трубы. На наружной поверхности трубы 1 установлены две изогнутые по ее наружному радиусу пластины 16, снабженные скосами на боковой поверхности, которые установлены с возможностью поворота и перемещения относительно друг друга таким образом, что в одном из крайних положений эти пластины наложены одна на другую, а в другом крайнем положении обе пластины прилегают к наружной поверхности трубы и соприкасаются по образующим.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Труба 1 приводом 4 приводится во вращение в опорах 2 путем взаимодействия шестерни 3 с зубчатым венцом 5. Питатель 7 по патрубку, проходящему через центральное отверстие в стенке 8 через равные промежутки времени подает порции сыпучего материала в трубу 1. В качестве питателя 7 может быть использован любой порционный дозатор весового или объемного принципа действия. При вращении трубы 1 сыпучий материал движется по замкнутому циркуляционному контуру в поперечном сечении трубы и одновременно перемещается вдоль оси трубы в пространстве, ограниченном стенкой 6 и диафрагмой 8. Одновременно с перемещением сыпучего материала осуществляется его просеивание через отверстия в трубе, т.е. дозирование или распределение по длине L, где расположены отверстия.

Если количество отверстий в сечениях А-А и Б-Б одинаковы, то за одно и тоже время из этих отверстий в секционированный пробоотборник 9 будет высыпаться разное количество сыпучего материала, т.к. материал будет неравномерно распределяется по длине L трубы 1. Изменение длины дуги, по которой сыпучий материал контактирует с трубой 1 и может просеиваться через отверстия, изменяется по длине трубы практически линейно и зависит от изменения угла наклона трубы 1, осуществляемого разворотом посредством винтового упора 13 рамы 10 в шарнире 11 относительно основания 12 и уменьшается с увеличением количества отверстий в поперечных сечениях трубы 1, количество которых пропорционально их расстояниям до входного отверстия трубы.

На практике для обеспечения равномерного распределения материала по длине L, при изменении общей производительности в предлагаемом устройстве предусмотрено регулирование расхода путем перемещения относительно трубы 1 и друг друга пластин 16, как это показано на фиг. 3, 4, и 5. При перемещении пластин 16 в противоположных направлениях будет перекрываться большее количество отверстий, т.е. изменяться общая производительность. Изменение количества отверстий, перекрываемых в разных поперечных сечениях трубы, может быть достигнуто изменением угла боковых скосов пластин 16. В крайнем положении пластины 16 располагаются так, как это показано на фиг. 5. Они соприкасаются образующими и перекрывают максимальное количество отверстий, т.е. обеспечивают минимально возможную производительность. При необходимости на трубу 1 может быть установлено несколько пар пластин 16.

Разворот перфорированных обечаек 14 относительно трубы 1 с последующей фиксацией их винтами 15 позволяет существенно расширить диапазон регулирования производительности при непрерывном дозировании.

При постоянной скорости вращения трубы 1 при полностью открытой диафрагме 8 производительность дозатора ограничена. Наличие перфорации в трубе позволяет увеличить производительность, а перфорированные обечайки 14 обеспечивают плавное регулирование производительности при высокой точности дозирования.

Формула изобретения

1. Устройство для дозирования сыпучих материалов, содержащее бункер для материала и связанную с ним снабженную диафрагмой трубу, соединенную с приводом вращения, отличающееся тем, что труба выполнена перфорированной, количество отверстий изменяется по длине трубы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество отверстий, расположенных в одном поперечном сечении трубы, пропорционально расстоянию от этого сечения до входного отверстия.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на наружной поверхности трубы установлены с возможностью поворота вдоль образующей трубы две изогнутые по ее наружному радиусу снабженные скосами на боковой поверхности пластины.

4. Устройство по п.1 или 3, отличающееся тем, что пластины выполнены с внешним радиусом, равным внутреннему, и установлены с возможностью перемещения относительно друг друга таким образом, что в одном из крайних положений эти пластины наложены одна на другую, а в другом крайнем положении обе пластины прилегают к наружной поверхности трубы и соприкасаются по образующим.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на перфорированной трубе с возможностью фиксированного поворота установлены перфорированные обечайки длиною L_об = L/N, где N - число рядов отверстий по длине трубы L, отверстия в обечайке имеют характерные размеры d - вдоль оси трубы и l - по окружности, и разделены на М групп, в каждой из которых d одинаков и равен диаметру отверстий в перфорированной трубе, а l изменяется и равен l = d + (i - 1)d, где i - порядковый номер отверстия в группе, который изменяется от 1 до n/M, где n - количество отверстий в одном поперечном сечении трубы, а n - выбирается кратным M, расстояния между центрами отверстий в поперечном сечении трубы больше или равным (n/M)d, причем в исходном положении все отверстия в обечайках совпадают с отверстиями в трубе.

РИСУНКИ

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