ДОЗАТОР ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ
DISPENSER OF PYROTECHNIC COMPOSITIONS

Изобретение относится к устройствам циклического измерения объемов сыпучего материала дозами, а более конкретно к автоматическим дозаторам с внешним управлением для повторяющегося отмеривания и выдачи заданных объемов сыпучего материала, независимо от способа его подачи из накопителя и предназначено для автоматического объемного отмеривания доз пиротехнических составов для формирования пироэлементов.
Уровень данной области техники характеризует устройство для дозирования сыпучих материалов, описанное в SU №1344683, В65В 1/36, 1986 г., которое содержит бункер с выпускным патрубком, расположенный под ним параллельно и соосно дозирующий диск с мерными емкостями, установленный с возможностью вращения, и неподвижный диск со сквозным отверстием для выгрузки. Диск с мерными емкостями установлен с возможностью вертикального перемещения, а выпускной патрубок и мерные емкости включают подвижные и неподвижные структурные элементы.
Эта конструкция предотвращает выдавливание мерных емкостей и полностью исключает зазоры между контактирующими элементами, что направлено на снижение потерь технологического сыпучего материала, так как изменение объема дозирующих емкостей осуществляется путем изменения высоты неподвижной части мерной емкости, при которой меняется толщина слоя перемещаемого материала, а диаметр остается постоянным.
Однако к недостаткам описанного устройства следует отнести значительные межоперационные потери пиротехнических составов из-за сводообразования сыпучего материала в мерных емкостях при деформационном его уплотнении от трения по опоре во время транспортирования к окну выгрузки.
Возможность зависания отмеренной дозы сыпучего материала происходит при увеличении высоты мерной емкости относительно ее диаметра.
При уменьшении высоты происходит переход материала в предельное состояние, в результате чего его поверхность вспучивается под воздействием трения материала по поверхности неподвижного диска и частично переходит на поверхность подвижного диска, что приводит к более значительным потерям, чем в зазорах между контактирующими поверхностями, снижая функциональную надежность дозирующего устройства.
Отмеченный недостаток устранен в более совершенном устройстве по патенту RU 2227273 С2, G01F 11/00, 2004 г., которое по технической сущности и числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога предложенному устройству для дозирования сыпучих материалов.
Известное дозирующее устройство содержит бункер с вертикально подвижным выпускным патрубком, примыкающим посредством открытого торца к рабочей дорожке дозирующего диска, где распределены мерные емкости - сквозные калиброванные отверстия.
Дозирующий диск укреплен на приводном вертикальном валу и плоскостью примыкает к дисковой опоре, в которой выполнено наклонное сквозное отверстие выгрузки дозы материала.
Каждая мерная емкость снабжена наружным буртиком, который примыкает к поверхности опорного диска.
Особенностью конструкции является то, что ширина отверстия для выгрузки выполнена меньше наружного диаметра буртика и больше диаметра мерной емкости, а соотношение высоты мерной емкости к ее внутреннему диаметру оптимизировано в диапазоне от 0,3 до 0,5, что гарантированно обеспечило функциональную надежность устройства в целом, при заметном снижении потерь технологического материала.
Оптимизация геометрических параметров мерной емкости в их соотношении гарантированно обеспечила полную выгрузку отмеренных доз сыпучего материала.
Однако недостатком известного устройства объемного дозирования является невозможность мобильной автоматической выгрузки остатков дозируемого материала из бункера в конце смены или при переходе на иной пиротехнический состав. Опорожнение бункера производится вручную скребковым приспособлением из зазора, образованного при вертикальном смещении оператором патрубка вверх относительно бункера, что трудоемко, небезопасно и сопряжено с большими потерями энергосодержащего материала.
Кроме того, известное устройство характеризуется относительно большой погрешностью объемного дозирования сыпучего материала, ограничивая его использование для изготовления ответственных пиротехнических изделий из многокомпонентых смесей, требующих высокой точности массового соотношения структурных составляющих.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технологических возможностей безопасного в служебном обращении дозатора пиротехнических составов, автоматизированного в полном цикле операций, с высокой точностью объемного отмеривания доз различных материалов разных гранулометрического состава и трибосвойств.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном дозаторе пиротехнических составов, включающем смонтированные на станине бункер с выпускным патрубком над закрепленным на центральном приводном валу транспортирующим диском с мерными емкостями, распределенными по периферии, последовательно совмещаемыми со сквозным щелевым окном примыкающей опоры перегрузки, направленным в лоток подачи отмеренных доз в матрицу таблетирования, согласно изобретению, примыкающая к транспортируемому диску опора перегрузки выполнена в форме поворотной катушки, сквозное окно в нижнем фланце которой с бункером и дополнительным лотком выгрузки в технологическую тару коммутируется посредством путевой системы управления, содержащей выполненный в нижнем фланце катушки дуговой кулачок раздельного кинематического замыкания со штоками двух диаметрально смонтированных на станине пневмоцилиндров, позиционирующими транспортирующий диск, выполненный выпуклым, преимущественно коническим, при этом штоки пневмоцилиндров размещены в базирующих отверстиях неподвижного кронштейна, примыкающего к нижнему фланцу поворотной катушки.
Другой особенностью дозатора по изобретению является то, что мерные емкости транспортирующего диска выполнены в виде последовательных прецизионных втулок, суммарный объем которых соответствует отмеряемой дозе, причем втулки установлены в рабочей дорожке транспортирующего диска с возможностью замены.
Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили безопасность в служебном обращении с энергонасыщенным сыпучим материалом при автоматизации процесса опорожнения бункера от запасов дозируемого пиротехнического состава, которые в дозаторе по изобретению осуществляются посредством встроенной путевой системы управления, позиционирующей сквозное щелевое окно диска перегрузки под патрубком бункера при совмещении с дополнительным лотком выгрузки в технологическую тару, обеспечив тем самым автоматическую смену дозируемого сыпучего материала, без технологических потерь на вспомогательных операциях.
Выполнение примыкающей к транспортирующему диску опоры перегрузки в виде поворотной катушки позволило разместить в ее нижнем фланце управляющий кулачок последовательного позиционирования мерных емкостей и окна перегрузки опоры под бункером.
Раздельное замыкание дугового кулачка во фланце поворотной катушки со штоками пневмоцилиндров, закрепленных на станине, образует путевую систему автоматического управления поворотами транспортирующего диска, которая дополнительно обеспечивает его совместное движение, с опорой перегрузки, при их фрикционном сцеплении, на позиционирование совмещенных соответственно мерной емкости и окна перегрузки с дополнительным лотком выгрузки остатков материала из бункера.
Выполнение транспортирующего диска от рабочей кольцевой дорожки до центра выпуклым предотвращает радиальное перемещение просыпавшихся при дозировании частиц пиротехнического состава, которые принудительно сметаются в лоток выгрузки примыкающим патрубком бункера, что повышает безопасность работ и сокращает потери пиротехнического материала.
Коническая форма выпуклости транспортирующего диска является наиболее технологичной и простой в изготовлении.
Размещение стопорных штоков пневноцилиндров в дополнительной опоре - базирующих отверстиях неподвижного кронштейна, примыкающего к фланцу поворотной катушки, увеличивает их несущую стойкость, за счет распределения изгибающих нагрузок.
Выполнение мерных емкостей транспортирующего диска в виде группы последовательно расположенных прецизионных втулок, смонтированных в его рабочей кольцевой дорожке, суммарный объем которых номинально сопоставим с объемом емкости, по определению повышает точность дозирования энергосодержащего материала для ответственных пиротехнических изделий.
Установка прецизионных втулок в кольцевой дорожке транспортирующего диска с возможностью быстрого съема позволяет заменять размер и количество втулок для адаптации сменяемого пиротехнического состава на дозировании в соответствии с его физическими характеристиками: дисперсностью, сыпучестью, внутренним трением и т.п.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решена в изобретении не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует, для специалиста по объемно дозирующей технике, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления устройства для объемного дозирования сыпучих материалов, можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративное назначение и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы.
На чертеже изображены: на фиг. 1 - общий вид дозатора, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - то же, вариант выполнения.
В станине 1 дозатора смонтирован центральный вал 2, несущий закрепленный на торце транспортирующий диск 3 и жестко связанный с приводным зубчатым колесом 4.
В периферийной кольцевой дорожке транспортирующего диска 3 выполнены мерные емкости 5 под отмеряемую дозу сыпучего пиротехнического состава, наполняющего бункер 6 с выпускным патрубком 7.
Транспортирующий диск 3 от кольцевой рабочей дорожки к центру крепления на торце вала 2 выполнен коническим, то есть имеет выпуклую форму.
Кольцевая периферийная дорожка транспортирующего диска 3 размещена между выпускным патрубком 7 бункера 6 и примыкающей опорой 8 перегрузки, оснащенной сквозным щелевым окном 9, наклоненным в сторону лотка 10 подачи отмеренных доз сыпучего пиротехнического состава в матрицу 11 их штучного таблетирования.
Угол наклона щелевого окна 9 превышает угол естественного откоса дозируемого сыпучего пиротехнического состава и составляет не менее 50°, что предотвращает образование сводов и зависания материала, который гарантированно высыпается из емкости 5 при совмещении с окном 9 и далее в лоток 10.
Особенностью дозатора по изобретению является то, что каждая мерная емкость 5 опоры 8 перегрузки может быть выполнена в виде, как минимум трех, последовательно закрепленных в его периферийной кольцевой дорожке прецизионных втулок 12 (фиг. 4), суммарный объем которых соответствует номиналу отмеряемой для прессования функциональной таблетки дозе пиротехнического состава в емкости.
Каждая структурная часть отмеряемой дозы во втулках 12, по определению, имеет меньшую абсолютную погрешность, поэтому, с учетом закона нормального распределения, при формировании отмеряемой заданной дозы из ее структурных частей меньшего объема происходит усреднение суммарной погрешности более точной абсолютной величины, то есть отмеряемая доза в этом случае точнее, чем дозированная в одной емкости 5 равного объема.
Опора 8 перегрузки выполнена в форме поворотной катушки (фиг. 1), нижний фланец 13 которой снабжен дуговым замкнутым кулачком - сквозным пазом 14 (фиг. 2), раздельно взаимодействующим соответственно со штоками 15 и 16 пневмоцилиндров 17 и 18, закрепленных на станине 1.
При этом штоки 15,16 размещены соответственно в базирующих сквозных отверстиях 19, 20 (фиг. 1) кронштейна 21, примыкающего к фланцу 13 и закрепленного на станине 1, что создает для штоков 15 и 16 дополнительную опору, компенсирующую изгибающие нагрузки при стопорении фланца 13 от вращения.
Под выпускным патрубком 7 бункера 6 на станине 1 закреплен дополнительный отводящий лоток 22 в технологическую съемную тару 23.
Функционирует дозатор следующим образом.
В исходном положении шток 15 пневмоцилиндра 17 находится в крайнем верхнем положении и через сквозное отверстие 19 кронштейна 21 замкнут в пазу 14 фланца 13, исключая его поворот, а шток 16 пневмоцилиндра 18 - в крайнем нижнем положении, не взаимодействуя с фланцем 13 и, следовательно, с опорой 8 перегрузки, щелевое окно 9 которой стационарно находится над лотком 10, направленным в матрицу 11.
При включении привода устройства емкость 5 или группа втулок 12 равного с ней объема, установленных в транспортирующем диске 3 поворотом центрального вала 2, устанавливаются под выпускным патрубком 7, из которого сыпучий пиротехнический состав заполняет их объем.
При повороте валом 2 транспортирующего диска 3 пиротехнический состав, находящийся в патрубке 7, отсекается от заполненных емкости 5 или втулок 12, которые переносятся на диаметральную позицию дозатора, до совмещения со щелевым окном 9 перегрузки в опоре 8.
При этом пиротехнический состав из емкости 5 или втулок 12 (последовательно) высыпается в лоток 10, по которому гравитационно подается в матрицу 11 в полном объеме отмеренной дозы, где уплотняется в форме функциональной таблетки, а затем инструментально выталкиваемой в приемник.
Одновременно, на позиции загрузки из бункера 6, диаметрально размещенная мерная емкость 5 (втулки 12) диска 3 заполняется из патрубка 7 пиротехническим составом, и цикл повторяется.
Следует отметить, что при этом ранее просыпавшиеся на рабочую кольцевую дорожку транспортирующего диска 3 частицы дозируемого состава примыкающим торцом патрубка 7 отклоняются с траектории движения и ссыпаются в отводящий лоток 22 и накапливаются в технологической таре 23.
При завершении работы или смене вида обрабатываемого пиротехнического состава привод дозатора отключают, а пневмоцилиндры 17 и 18 перекоммутируют, в результате чего соответственно шток 15 выходит из паза 14 и опускается в крайнее нижнее положение до базирующего отверстия 19 кронштейна 21, а шток 16 поднимается в крайнее верхнее положение, устанавливаясь в дуговом замкнутом кулачке 14 фланца 13, примыкая к его левому торцу по чертежу фиг. 1 и 2.
Затем включают привод дозатора и валом 2 опора 8, фрикционно сцепленная с транспортирующим диском 3, синхронно поворачивается (шток 16 свободно перемещается вдоль кулачка 14), при этом щелевое окно 9 перегрузки устанавливается над отводящим лотком 22, в который высыпаются остатки пиротехнического состава из бункера 6 через совмещенные патрубок 7, мерную емкость 5 (втулки 12) и сквозное окно 9, накапливаясь в технологической таре 23.
После удаления пиротехнического состава из бункера 6 технологическую тару 23 снимают со станины 1 и транспортируют в изолированное помещение на хранение.
При необходимости в опоре 8 перегрузки производят замену емкости 5 на втулки 12 (или наоборот), после чего дозатор устанавливают в исходное положение и заполняют бункер 6 новой смесью, которую дозируют по вышеописанному.
Испытания опытного образца предложенной конструкции дозатора показали устойчивую работу по отделению от массива приготовленной пиротехнической смеси в бункере 6 мерных порций с заданной точностью по объему, которые автоматически полностью перегружаются через щелевое наклонное окно 9 опоры 8 в матрицу 11 уплотнения таблетки.
Сравнение предложенного технического решения с ближайшими аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.
Предложенные отличия ручного генератора тушащего аэрозоля не являются очевидными для специалиста по противопожарной технике, которые прямо не следуют из постановки технической задачи.
Изготовление совокупности структурных элементов предложенного генератора в их взаимосвязи возможно осуществлять на действующем производстве огнетушителей, оснащая заказчиков индивидуальными средствами подавления очагов возгорания.
Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.