БУНКЕРНОЕ ДОЗАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Техническое решение относится к устройствам дозирования хорошо сыпучих материалов и может найти применение в стекольной, керамической, огнеупорной и строительной отраслях промышленности, где для приготовления небольших объемов (50-100 т/сутки) стекольной шихты и различных многокомпонентных смесей используются электроприводные весовые тележки, управляемые оператором.
В общем случае электровесовая тележка является многокомпонентным передвижным дозатором [1], состоящим из несущей рамы с колесами и электроприводом перемещения, приемного весового бункера с выгрузочным затвором, площадки оператора с пускорегулирующей аппаратурой и весоизмерительной системы.
При составлении многокомпонентной смеси тележка, управляемая оператором, последовательно перемещается от одного расходного бункера с дозируемым материалом к другому. В зависимости от рецепта приготавливаемой смеси количество расходных бункеров в линии может составлять от 2-х до 20, а весь цикл набора материалов варьируется от 2-х до 10 минут. Во время дозирования одного из компонентов оператор вручную или с помощью пневматического привода открывает разгрузочную заслонку (шибер или секторный поворотный затвор) и в режиме «Грубо» начинает набор материала, загружаемый вес которого контролируется весоизмерительной системой. После набора 90-95% веса оператор начинает прикрывать заслонку с целью уменьшения скорости подачи материала и перехода на режим дозирования «Точно». Однако из-за обрушения материала или изменения его текучести оператор не всегда точно завершает операцию загрузки в режиме «Грубо», что приводит к переполнению (перевесу) материала в приемном весовом бункере тележки. Поэтому оператор по несколько раз в конце загрузки то открывает, то прикрывает разгрузочную заслонку расходного бункера. Все это либо снижает точность дозирования, либо увеличивает цикл набора требуемой массы сыпучего материала.
Известен регулятор расхода сыпучих материалов, содержащий бункер с входным и выходным отверстиями, шибер для изменения проходного сечения выходного отверстия бункера, привод шибера, силоизмерительное устройство, механически связанное с лотком, и устройство управления приводом шибера, соединенное с выходом силоизмерительного устройства с установленным на нем контрольным грузом [2]. Данный регулятор позволяет автоматически стабилизировать расход дозируемого сыпучего материала, но имеет сложную пневмомеханическую систему поворота регулируемого шибера, а изменение производительности разгрузки материала осуществляется изменением веса контрольного груза, что при двухскоростной подаче материала в бункер весовой тележки неприемлемо.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является дозатор с бункерным устройством для сыпучих материалов, содержащий корпус, размещенный вертикально и имеющий загрузочное и разгрузочное отверстия, которые соосны с вертикальной осью корпуса. При этом сам корпус выполнен из двух жестко связанных между собой частей: верхней части с загрузочным отверстием и нижней конической части с разгрузочным отверстием. Внутри верхней части корпуса размещена разрезная воронка, образуемая несколькими отдельными, не связанными друг с другом элементами, шарнирно прикрепленными к внутренней боковой стенке корпуса и соединенными каждый со своим приводом.
Данное устройство предотвращает сводообразование и слеживаемость материала в бункере, повышает точность дозирования за счет исключения неконтролируемого падения больших масс сыпучего материала с высоты корпуса бункера. Недостатком устройства является большое количество приводов и шарнирных соединений внутри бункера с сыпучим материалом, что затрудняет процесс управления дозированием в двухскоростном режиме и существенно снижает надежность всего разгрузочного узла.
Решаемая задача - повышение точности дозирования и надежности разгрузочного узла устройства, упрощение его конструкции и обеспечение двухскоростного дозирования без дополнительного управляющего воздействия (ручного или автоматического) при переходе с режима «Грубо» на режим «Точно».
Указанный технический результат достигается тем, что бункерное дозаторное устройство для сыпучих материалов, содержит вертикально расположенный корпус, состоящий из верхней цилиндрической части с загрузочным отверстием, нижней конической части с основным разгрузочным отверстием и внутренней воронки, размещенной внутри верхней цилиндрической части и обращенной своим разгрузочным отверстием меньшего диаметра к основному разгрузочному отверстию нижней конической части. При этом объем корпуса, ограниченный нижней конической частью и внутренней воронкой, составляет не менее 100% от объема дозируемой порции в режиме «Грубо», а боковая поверхность внутренней воронки снабжена дополнительными разгрузочными отверстиями, количество и площадь сечения которых выбираются в зависимости от объема дозируемой порции и требуемой скорости дозирования в режиме «Точно». Причем суммарная площадь сечения разгрузочного отверстия малого диаметра и всех дополнительных отверстий внутренней воронки в 3…10 раз меньше площади сечения основного разгрузочного отверстия, оборудованного поворотным затвором.
Отличием данного технического решения от известного уровня техники является наличие внутреннего объема корпуса, ограниченного нижней конической частью и внутренней воронкой, величина которого составляет не менее 100% от объема дозируемой порции в режиме «Грубо». Это позволяет предварительно без управляющего воздействия набирать необходимую порцию материала перед «грубой» подачей ее в весовой бункер тележки.
Другим отличием является наличие дополнительных разгрузочных отверстий на боковой поверхности внутренней воронки. Через эти отверстия дозируемый сыпучий материал просыпается из верхней цилиндрической части корпуса в пространство между внутренней воронкой и нижней конической частью и формирует необходимый объем материала для дозирования в режиме «Грубо». Объем пространства, количество, а также расположение дополнительных отверстий по высоте внутренней воронки подбираются исходя из требуемой порции материала. Излишний объем порции дозируемого материала не набирается из-за самозатвора отверстий дозируемым сыпучим компонентом смеси. Вследствие этого исключается и обрушение материала и его неконтролируемый (больше заданного веса в режиме «Грубо») выброс через разгрузочное отверстие.
Еще одним отличием является то, что суммарная площадь сечения разгрузочного отверстия малого диаметра и всех дополнительных отверстий внутренней воронки в 3…10 раз меньше площади сечения основного разгрузочного отверстия, оборудованного поворотным затвором. При таком соотношении площадей после открывания поворотного затвора сначала быстро в режиме «Грубо» высыпается предварительно накопленная порция материала, сосредоточенная в пространстве между нижней конической частью и внутренней воронкой. А потом через дополнительные отверстия внутренней воронки с меньшей интенсивностью к разгрузочному отверстию устройства начинает поступать материал, дозирование которого в режиме «Точно» происходит без дополнительного управляющего воздействия.
Принцип работы бункерного дозаторного устройства для сыпучих материалов поясняется с помощью чертежей, на которых:
Фиг. 1 - исходное состояние устройства;
Фиг. 2 - разгрузка устройства в режиме «Грубо»;
Фиг. 3 - разгрузка устройства в режиме «Точно»;
Фиг. 4 - состояние устройства по окончании режима разгрузки.
Бункерное дозаторное устройство для сыпучих материалов содержит: вертикально расположенный корпус 1 с Верхней цилиндрической частью 2 и загрузочным отверстием 3 сыпучего материала 4; нижнюю коническую часть 5 с основным разгрузочным отверстием 6, оборудованным поворотным затвором 7; внутреннею воронку 8 с разгрузочным отверстием 9 меньшего диаметра и дополнительными разгрузочными отверстиями 10; внутренний объем 11 корпуса, ограниченный нижней конической частью и внутренней воронкой. Разгрузка бункерного дозаторного устройства для сыпучих материалов осуществляется в весовой бункер 12 электроприводной весовой тележки 13, передвигающийся по рельсам 14.
Устройство работает следующим образом. Предварительно перед началом работы в корпус 1 устройства через загрузочное отверстие 3 подается дозируемый сыпучий материал 4, который постепенно заполняет верхнюю цилиндрическую часть 2. Одновременно через отверстия 9 и 10 во внутренней воронке 8 сыпучий материал просыпается во внутренний объем 11 корпуса 1, образованный нижней конической частью 5 и внутренней воронкой 8. Этот объем выбирается так, чтобы он был не менее 100% объема от величины дозируемой порции в режиме «Грубо». После того, как по мере заполнения объема 11 загружаемый материал самозапирает отверстия 9 и 10, дальнейшее истечение материала прекращается (Фиг. 1). Устройство готово к работе.
При начале набора заданной порции компонентов шихты или многокомпонентной смеси оператор на электроприводной весовой тележке 13 подъезжает по рельсам 14 к разгружаемому бункеру. После остановки и позиционирования оператор вручную или с помощью привода открывает поворотный затвор 7.
2
2
Сыпучий дозируемый материал начинает интенсивно с большой скоростью в режиме «Грубо» высыпаться из нижней конической части 5 в весовой бункер 12 тележки 13 (Фиг. 2). По мере выгрузки всего объема 11 материала (это 90-95% от дозируемой порции) «грубое» истечение материала прекращается, но из отверстий 8 и 9 внутренней воронки 5 материал продолжает просыпаться и через отверстие 6 выгружаться в весовой бункер 12 тележки (Фиг. 3). Но поскольку суммарная площадь сечения разгрузочного отверстия 9 малого диаметра и дополнительных отверстий 10 в 3…10 раз меньше площади отверстия 6 интенсивность подачи материала в весовой бункер 12 также снижается. Оператору в этом случае легче зафиксировать окончательный набор веса с помощью измерительной системы (цифровой блок или циферблат - на чертеже не показаны), так как поток материала значительно меньше. Также исключается внезапный срыв и обрушение материала, так как он разгружается через отверстия малого диаметра. Например, при диаметре основного разгрузочного отверстия 6 равном 20 см его площади равна 314 см. Если количество отверстий 9, 10 равно 13, а их диаметр - 3 см, то их суммарная площадь равна 91,78 см. То есть суммарная площадь дополнительных отверстий 10 и разгрузочного отверстия 9 малого диаметра примерно в 3,3 раза меньше площади отверстия 6. Естественно, что после выгрузки материала из объема 11 в режиме «Грубо» досыпка его в режиме «точно» будет в 3,3 раза менее интенсивна. По завершении дозирования в режиме «Точно» оператор закрывает поворотный затвор 7. Закрытие этого затвора при малом потоке осуществить значительно легче, чем при большом, поэтому и достигается выше точность дозирования. Кроме того не нужно регулировать положение затвора 7, так как переход с режима «Грубо» на режим «Точно» происходит без управляющего воздействия, а только за счет конструкции устройства.
После закрывания затвора 7 оператор включает привод тележки 13 и перемещает ее к следующему расходному бункеру для дозирования другого компонента смеси.
В это время в устройстве (бункере) который завершил дозирование, сыпучий материал через отверстия 9. 10 начинает заполнять внутренний объем 11 до величины дозы, соответствующей дозе грубого дозирования (величина дозы определяется объемом, ограниченным нижней конической частью 5 и внутренней воронкой 8) (Фиг. 4). Очевидно, что при времени разгрузки материала через отверстие 6 равное, например 30 секундам, заполнение объема 11 произойдет за 100 секунд (если отверстий 10 будет меньше 13, то это время может составлять и 2-3 мин.). Но так как общее время последовательного набора всех порций дозируемых компонентов на линиях на основе электровесовых тележек составляет часто 5-10 мин., то к следующему циклу первый бункер устройства, из которого забирался материал, будет готов к очередной разгрузке. Если время цикла составляет порядка 8-10 минут, то возможно уменьшить количество дополнительных отверстий 10. В этом случае точность дозирования может быть еще выше, так как скорость истечения и расход материала в режиме «Точно» будет меньше.
Таким образом, двухскоростной режим подачи дозируемого материала из бункерного дозаторного устройства повышает точность дозирования, не требует дополнительного управляющего воздействия при переходе с режима «Грубо» на режим «Точно» и полностью исключает случайный срыв и обрушение сыпучего материала при точном дозировании. Кроме того, наличие только одного исполнительного механизма существенно повышает надежность функционирования устройства и значительно облегчает работу оператора.
Источники информации, на которые следует обратить внимание при экспертизе:
1. Ефременков В.В., Субботин К.Ю. и др. Совершенствование электровесовых тележек// Стекло и керамика. 2003. №5 с.
2. Патент РФ №2137173. Регулятор расхода сыпучих материалов. Опубликовано 10.09.1999 г.
3. Патент РФ №2240511. Дозатор с бункерным устройством для сыпучих материалов. Опубликовано 20.11.2004 г.