Шнековый дозатор твёрдых минеральных удобрений
SCREW DISPENSER OF SOLID MINERAL FERTILIZERS

Изобретение относится к устройствам, применяемым в сельском хозяйстве для дозирования твёрдых минеральных удобрений и других сыпучих материалов.
Одной из особенностей внесения твердых минеральных удобрений является необходимость наличия в конструкции разбрасывателя механизма, обеспечивающего варьирование диапазона нормы внесения удобрений в широких пределах (от 10 до 800 кг/га), не разрушая при этом целостность гранул, заданную точность дозирования, а также равномерность внесения удобрений.
В шнековых дозаторах изменение нормы внесения обычно производится путём изменения частоты вращения вала шнека, а диаметр, шаг шнека и угол наклона витка устанавливаются конструктивно и остаются постоянными.
Однако, изменение частоты вращения шнека в больших диапазонах оказывает отрицательное влияние на целостность гранул удобрения  т.е. приводит к их разрушению.
Известно, что диаметр шнека и частота его вращения связаны между собой обратной пропорциональной зависимостью, т.е. для обеспечения заданной производительности чем меньше диаметр шнека, тем больше должна быть частота его вращения и наоборот – чем больше диаметр, тем меньше должна быть частота его вращения. В то же время, как показывает опыт использования шнековых дозаторов, для гранулированных минеральных удобрений  максимальные и минимальные значения частоты вращения шнека должны иметь свои пределы, за которые не рекомендуется выходить как в верхнюю, так и нижнюю стороны.  При выходе за пределы максимального значения числа оборотов шнека (более 100 об/мин) начинается разрушение гранул кромками лопастей шнека, а при выходе за пределы нижнего значения (менее 30 об/мин) нарушается равномерность выхода гранул с лопастей шнека из-за возможного налипания гранул к поверхности лопасти.
В патентной и технической литературе имеются описания дозирующих устройств с регулируемой производительностью.
По авторскому свидетельству (SU 1636030, МПК В F 7/08, 1989) известен дозатор смеситель сыпучих материалов, состоящий из полого цилиндра, имеющего на поверхности по меньшей мере два последовательно расположенных загрузочных окна с размещёнными над ними бункерами, шнек установлен на коническом  валу с возможностью его осевого перемещения и фиксации относительно цилиндра.  Благодаря этому меняется объём пространства под загрузочными окнами и, соответственно, объём поступивших материалов из бункера в цилиндр.
Недостатком известного устройства является то, что при постоянно установленной частоте вращения шнек, имеющий конический вал, не может обеспечить равномерной загрузки всех витков. Если из бункера в цилиндр  будет поступать материал самотёком на какой-то участок шнека, то шнек будет захватывать только такой объём материала, который может захватить именно этот участок шнека (всего несколько витков),  а последующие витки уже не могут изменить объём захваченного материала, т.е. в любом случае будут вращаться вхолостую. Кроме того, осевое перемещение и фиксация шнека практически затруднено, при этом нарушаются остальные параметры.
Известно также устройство, по авторскому свидетельству (SU 1733332, МПКВ 65 В 1/00, 1989), содержащее цилиндрический корпус, снабжённый питательным бункером, подающий шнек, выполненный из упругой полосы,  и связанный с приводом через клиноременную передачу, выпускной канал, расположен в нижней части корпуса. Механизм регулирования шага витка шнека содержит нажимной винт со стопорной гайкой. Величина дозирования регулируется путем изменения расстояния между витками.
Недостатком известного устройства является то, что изменение расстояния между витками влечет за собой изменение угла наклона витка к оси шнека. Известно, что для эффективной работы шнека (без залипания) угол наклона витка должен быть больше угла естественного откоса перемещаемого  шнеком материала, кроме того, винтовой регулирующий механизм не может обеспечить равномерное изменение расстояния между витками из эластичного материала.
По авторскому свидетельству (SU 1619046, МПК G01 F11/00, 1988) известно устройство для дозирования порошкообразных материалов, в котором материал с помощью шнека поступает в сужающийся конический выходной канал, встречая на своём пути сопротивление этого канала и дозирующего органа, уплотняется и протаскивается через кольцевые щели в определённых дозах. В зависимости от влажности и плотности материала меняется размер кольцевой щели в ту или другую сторону и, вследствие этого, меняется доза материала, прошедшая через дозирующий орган.
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает заранее заданные размеры доз и, следовательно, не соблюдается точность дозирования.
Если исходить из требований, предъявляемых к дозированию твердых гранулированных удобрений, то очевидно, что все рассмотренные выше устройства в полной мере не отвечают этим требованиям, т.е. они не могут обеспечить высокую точность дозирования, широкий диапазон доз внесения и гарантированную сохранность гранул.
Технической задачей предлагаемого изобретения является максимальное расширение диапазона доз внесения, обеспечивая при этом сохранность гранул и высокую точность дозирования.
Технический результат достигается тем, что  у шнекового дозатора твердых минеральных удобрений, включающего корпус с приёмной камерой, ворошитель в виде горизонтального вала с винтовой спиральной навивкой, загрузочную камеру, расположенную над задвижками в верхней части дозатора, согласно изобретения что шнек выполнен двухступенчатым, обе его ступени, размещенные в малой и большой камерах, расположенных в подбункерной зоне, смонтированы на общем валу с возможностью одновременного вращения с одинаковым числом оборотов, при этом камеры, разделены перегородкой и снабжены шиберными задвижками.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид дозатора;  на фиг. 2 – большая и малая камеры; на фиг. 3 – движение потока удобрения через малую камеру; на фиг.4 – движение  потока удобрения через большую камеру.
Шнековый дозатор твердых минеральных удобрений включает корпус 1, загрузочную камеру и двухступенчатый шнек. Одна ступень - малый шнек 2, другая - большой шнек 3. Шнеки 2 и 3 смонтированы на общем валу с возможностью одновременного вращения с одинаковым числом оборотов. Имеются ворошитель малый 4, задвижка малая 5, задвижка большая 6, ворошитель большой 7, шестерня 8 ворошителей 4 и 7, шестерня 9 шнеков 2 и 3, мотор-редуктор 10. Корпуса большой 11 и малой 12 камер расположены в подбункерной зоне. Есть приемные воронки 13 и 14 большой 11 и малой 12 камер, соответственно, и разделительная перегородка 15 между большой 11 и малой 12 камерами. Дополнительные элементы: рама 16 разбрасывателя, гидромотор 17, шкив 18 приводной, шкив 19 ведомый, ремень 20 клиновой, подшипниковый узел 21, камера выгрузная 22, регулирующая заслонка 23, диск 24 разбрасывателя, импеллерная камера разгона 25.
Задвижки 5 и 6 выполнены шиберными. Они разделяют подачу удобрений из бункера разбрасывателя в малую 12 или большую 11 камеры.    Перегородка 15 делит  загрузочную камеру на две разного размера большую 11 и малую 12. Она предотвращает попадание удобрений из одной камеры в другую.
Шнековый дозатор твердых минеральных удобрений работает следующим образом.
Из бункера (на фиг. не показан) разбрасывателя твердые минеральные удобрения поступают в загрузочную  камеру корпуса 1, оснащенного ворошителями  4 и 7 в виде горизонтального вала с винтовыми спиральными навивками, расположенными над малой 5 и большой 6 задвижками.
При закрытых задвижках 5 и 6 шнеки 2 и 3 дозатора, а также горизонтальный вал с ворошителями 4 и 7 через шестерни 9 и 8 получают необходимую скорость вращения, после чего, в зависимости от необходимой дозы подачи удобрений, открывается одна из задвижек 6 или 5, и удобрения  через приемные воронки 13 или 14 поступают в большую 11 или малую 12 камеры, разделенные перегородкой 15 Удобрения попадают на лопасти шнеков 2 или 3 и в принудительном порядке поступают в выгрузную камеру 22, а через импеллерную разгонную камеру 25 на разбрасывающий диск 24.
Расширение диапазона доз внесения удобрений происходит за счет того, что при малых дозах материал проходит через ступень шнека 2 с меньшим диаметром при закрытой задвижке 6. При средних значениях доз - материал поступает на большой шнек 3 при закрытой задвижке 5. При внесении максимальных доз удобрений обе задвижки 5 и 6 открыты и подача осуществляется одновременно двумя шнеками 2 и 3, при этом обе ступени шнека вращаются одновременно с одинаковым числом оборотов в пределах, предусмотренных ГОСТом 2037-82, что позволяет расширить зоны применения малых, средних и больших доз и обеспечивает дозирование удобрений, не выходя за пределы рекомендуемых значений частоты вращения шнека, обеспечивающей сохранность гранул. Частота вращения шнека выбирается из рекомендуемого стандартного ряда в пределах от 30 до 95 об/мин. Высокая точность дозирования обеспечивается принудительным характером подачи удобрений шнеком дозатора.
Использование изобретения позволит расширить диапазон доз внесения удобрений, обеспечить сохранность гранул и высокую точность дозирования.