БУНКЕР-ДОЗЁР ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
FIBROUS MATERIALS FEEDER BIN

Изобретение относится к химической отрасли и направлено на обеспечение автоматизированного дозирования волокнистых материалов, в частном случае хлопковой целлюлозы, с повышенной точностью, обеспечивая при этом функциональную надежность и технологическую безопасность.
На сегодняшний день дозировочное оборудование, используемое при производстве нитроцеллюлозы не позволяет вести технологический процесс в непрерывном автоматическом режиме. Также продукт дозируется периодически в ручном режиме из четырех преднитраторов.
Известна полезная модель «Дозатор» относящаяся к машиностроению, в частности к устройствам для дозирования материалов, и может быть использована для весового и объемного дозирования сыпучих и порошкообразных и других материалов в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Сущность: дозатор содержит первую камеру с установленным в ней шнеком, выполненным с возможностью вращения вокруг первой оси от первого привода. На выходе первой камеры расположены первая отсекающая заслонка и емкость, снабженная по меньшей мере одним тензометрическим датчиком. Над первой камерой установлена сообщающаяся с ней вторая камера, имеющая в поперечном сечении U-образную форму. Во второй камере расположен на осевом валу ворошитель, выполненный с возможностью вращения от второго привода. Первая ось и осевой вал выполнены параллельными. Первая камера соединена с емкостью с помощью патрубка, один конец которого жестко соединен с первой камерой, а другой конец соединен с емкостью с помощью эластичной насадки. Емкость снабжена второй отсекающей заслонкой на выходе. Дозатор установлен на виброопорах (полезная модель RU 181725 от 26.07.2018 г.).
Недостатками конструкции является:
- отсутствие системы отсоса пыли из зоны непосредственной обработки волокнистого материала;
- патрубки быстро забиваются пылью и изнашиваются;
- конструкция ворошителя не обеспечивает требуемого разволокнения для точного дозирования.
Известно изобретение «Устройство для дозирования и упаковки волокнистого материала», которое относится к химической, текстильной и другим отраслям народного хозяйства и может быть использовано для упаковки волокнистого материала, например, метилцеллюлозы в бумажные мешки, барабаны и другую тару. Устройство для дозирования и упаковки волокнистого материала, содержащее шнековый пресс с приводом, полую отправку для закрепления тары и средство для обеспечения заданной плотности упаковки (патент SU 737295 от 30.05.1980 г.).
Недостатком известного изобретения является:
- отсутствует предварительное ворошение до однородной консистенции, которое приводит к скоплению неоднородной массы волокнистого материала, и соответственно к неравномерной подаче его к шнеку;
- конусообразная форма горизонтально расположенного корпуса приводит к скоплению целлюлозной пыли на дне, которая в свою очередь, при отслаивании попадает комком в продукцию;
- отсутствие системы отсоса пыли из зоны непосредственной обработки волокнистого материала.
Наиболее близким к заявленному техническому решению по совокупности совпадающих признаков и достигаемому техническому результату является «Бункерное устройство», относящееся к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к сеялкам для внесения трудносыпучих удобрений. Бункерное устройство содержит корпус с верхним загрузочным окном, в нижней части которого расположен выгрузной шнек с левой и правой навивками спирали и устройство для разрушения сводов. Корпус имеет наклонно расположенные боковые стенки. Устройство для разрушения сводов выполнено из вала, на котором закреплены сводоразрушающие пластины и ролики для взаимодействия с закрепленным на конце вала шнека кулачком для обеспечения преобразования вращательного движения вала шнека в возвратно-поступательное перемещение устройства для разрушения сводов. Сводоразрушающие пластины установлены с возможностью вертикального расположения над выгрузным шнеком. Обеспечивается надежность выполнения технологического процесса (патент RU 2172285 от 10.06.2001 г.).
Данное устройство принято нами за прототип.
Недостатками прототипа являются:
- отсутствует предварительное ворошение до однородной консистенции, которое приводит к скоплению неоднородной массы волокнистого материала и соответственно к неравномерной подаче его к шнеку;
- низкая степень наработки на отказ передаточного звена в виде кулачка, который создает напряжение в подшипниках и на валах;
- отсутствует отсос образовывающейся пыли при подаче и разволокнения материала;
- отсутствует регулирование частоты вращения шнека и ворошителя.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание устройства для равномерного, объемного дозирования однородной консистенции волокнистого материала, где единовременно производится отвод образуемой пыли путем отсоса воздуха из зоны подачи и ворошения материала.
Технический результат заключается в:
- получении однородной консистенции путем разволокнения целлюлозы ворошителями, расположенными параллельно и совершающих вращательное движение навстречу друг другу;
- снижения количества поступаемой пыли в узел дозирования за счет отсоса воздуха из зоны подачи и ворошения;
- увеличение срока службы исполнительных механизмов передаточного звена за счет внедрения цепи с натяжителем;
- повышение точности дозирования благодаря однородности поступаемого материала с минимальным количеством пыли и подачей требуемого количества в зону дозирования. Регулирование количества дозируемого материала осуществляется путем изменения частоты вращения двигателя частотным преобразователем. Данное техническое решение позволяет производить дозирование в непрерывном автоматическом режиме.
Технический результат достигается тем, что бункер-дозёр волокнистых материалов содержит следующие сборочные узлы и конструктивные элементы: рама 1, узел подачи материала и улова пыли 2, узел разволокнения 4, узел дозирования 5.
Узел подачи материала и улова пыли 2 состоит из корпуса 6, входного патрубка 7 и патрубка отвода пыли 8.
Узел разволокнения 4 состоит из: накопительной емкости 3, патрубка для подсоса воздуха 25, люка 11, крышки 12, корпуса 10, звездочек 22, ворошителей 9 состоящих из валов 20, с закрепленными по периметру под углом 90° прутками 21, на концах которых закреплены лопатки 14. Валы 20 расположены параллельно и совершают вращательное движение навстречу друг другу.
Узел дозирования 5 состоит из: шнека с левой спиралью 18, шнека с правой спиралью 19, корпуса 10, патрубка выгрузки продукта 15, мотора-редуктора 16, муфты 17, люка 13, цепи 23, звездочек 27, зубчатого колеса 26, накопителя 24. Шнеки 18, 19 расположены параллельно и совершают вращательное движение навстречу друг другу.
Заявленное техническое решение иллюстрируется на Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, где:
- на Фиг. 1 предоставлен вид сбоку;
- на Фиг. 2 представлено сечение А-А;
- на Фиг. 3 предоставлена кинематическая схема.
Бункер-дозёр волокнистых материалов работает следующим образом:
Хлопковая целлюлоза, поступает в накопительную емкость 3 через патрубок 7, где единовременно с подачей материала отводиться образуемая пыль путем отсоса воздуха по патрубку 8.
Наличие целлюлозной пыли вместе с целлюлозой негативно сказывается на процессе нитрации, следующей после дозирования.
Интенсивность подачи материала регулируется с помощью головного регулятора и заслонок (на Фиг. 1, 2 -  Фиг. 3 не изображено).
Исходя из требуемой производительности, продукт оседает в накопительном емкости 3 для поддержания непрерывности технического процесса.
Единовременно с подачей материала включается двигатель 16 передающий вращение зубчатым колесам 26 через муфту 17, а установленные на колесе 26 звездочки 27 передают вращение звездочкам 22 через цепь 23. Тем самым осуществляется вращения шнеков 18, 19 и ворошителей 9 через валы с закрепленными на их концах колесами 26 и звездочками 27.
Далее материал поступает в узел разволокнения 4, оснащенный двумя ворошителями 9, где волокно разрыхляется до более однородной консистенции и подается в узел дозирования 5.
Благодаря синхронной работе узла разволокнения 4 и узла дозирования 5 обеспечивается равномерная подача материала в межвитковое пространство двух шнеков с правыми 19 и левыми спиралями 18, которые равномерно выгружают материал через патрубок выгрузки продукта 15.
Шнековая пара 18 и 19 вращается в навстречу друг к другу, что позволяет производить разрыхление продукта и обеспечивает равномерную подачу объемным методом дозирования в преднитратор, что является важным моментом для обеспечения ведения непрерывного технологического процесса и соблюдения, требуемого соотношение рабочей кислотной смеси в процессе нитрации.
Так же с помощью частотного преобразователя регулируется производительность бункера-дозёра (на Фиг. 1, 2 - Фиг. 3 не изображено).
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и может быть изготовлено на стандартном оборудовании с применением современных материалов и технологий.
Прошло апробацию на Федеральном казенном предприятии «Казанский государственный пороховой завод», при этом получены все заявленные технические результаты, которые значительно превосходят известные показатели установок аналогичного назначения, известных на дату подачи настоящей заявки.