ДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПРОДУКТА
METERING DEVICE FOR THE GRANULATED PRODUCT

Изобретение относится к дозирующему устройству для гранулированного продукта, с выполненным с возможностью расположения внутри резервуара для гранулированного продукта корпусом с по меньшей мере одним приемным отверстием для гранулированного продукта и выпуском, который выполнен с возможностью закрывания посредством уплотнительного элемента.
Под термином «гранулированный продукт» следует понимать легко сыпучий твердый материал, от зернистого до порошкообразного, к примеру, материал для посыпки или песок для посыпки, который используется для улучшения эффекта торможения между колесами транспортных средств и дорожным полотном. К примеру, у рельсовых транспортных средств гранулированный продукт или песок подается от резервуара посредством дозирующего и транспортировочного устройства через форсунку перед колесами рельсового транспортного средства в зазор между колесом транспортного средства и рельсом, для повышения сопротивления трению между колесом транспортного средства и рельсом и для уменьшения тормозного пути.
В публикации ЕР 2326519 В1 описывается такое дозирующее устройство системы пескоразбрасывания для транспортных средств, причем дозирование песка осуществляется посредством приводимых в действие электродвигателем подъемных электромагнитов. Транспортировка гранулированного продукта или песка после дозирующего устройства может быть осуществлена различными способами, к примеру, механически или пневматически.
В публикации DE 29721340 U1 демонстрируется дозирующее устройство для песка, расположенное в накопительном резервуаре для песка, с клапаном в выходном отверстии, который управляется посредством сжатого воздуха. При открытом клапане песок проходит от накопительного резервуара для песка через выходное отверстие.
В публикации FR 593382 А демонстрируется расположенное в накопительном резервуаре для песка дозирующее устройство для песка с пневматическим управлением, причем выпускное отверстие закрывается посредством клапана с нижней стороны.
Из публикации DE 3410409 А1 известно устройство посыпки песком для рельсовых транспортных средств с выполненным с возможностью бокового перемещения дозирующим поршнем и системой подачи сжатого воздуха для транспортировки дозированного количества песка в соответствующее место, в частности, перед колесом рельсового транспортного средства. Общий вес песка давит при этом на приемное отверстие для песка, вследствие чего, в частности, при влажном песке, может иметь место блокировка. Кроме того, влажность может проникнуть в резервуар для песка и привести к комкованию или, по меньшей мере, к ухудшению сыпучести песка.
В публикации FR 813969 демонстрируется конструкция дозирующего устройства, в которой приемное отверстие расположено ниже резервуара для гранулированного продукта и закрывается заслонкой. И в этом случае общая масса гранулированного продукта в резервуаре для гранулированного продукта негативным образом воздействует на приемное отверстие или на закрывающую заслонку, вследствие чего управление заслонкой осложняется и точное дозирование становится невозможным.
Другие дозирующие устройства для песка, которые располагаются внутри накопительного резервуара для песка, и приводятся в действие при помощи сжатого воздуха, выявлены в публикациях GB 857,246 А или в ЕР 656292 А1.
Недостатком некоторых известных дозирующих устройств является то, что необходимо использование различных форм энергии и источников энергии, к примеру, электроэнергии для приведения в действие подъемных электромагнитов дозирующего устройства и сжатого воздуха для транспортировки гранулированного продукта. Так как, в частности, в более старых рельсовых транспортных средствах или других установках, где необходимо дозирование и транспортировка гранулированного продукта, в качестве источника энергии зачастую имеется лишь сжатый воздух, использование некоторых электрических дозирующих устройств исключается.
Задача предложенного на рассмотрение изобретения состоит, поэтому, в создании вышеупомянутого дозирующего устройства для гранулированного продукта, которое может быть приведено в действие без использования электроэнергии. В частности, дозирующее устройство в соответствии с изобретением должно быть пригодно для дополнительного оснащения имеющихся установок или транспортных средств, и может быть использовано просто и быстро.
В соответствии с изобретением предусмотрено, что по меньшей мере одно приемное отверстие расположено сбоку на корпусе и с наклоном вниз, что уплотнительный элемент расположен на предварительно смещенном посредством пружины, выполненном с возможностью аксиального смещения в пневмоцилиндре дозирующем поршне, причем на пневмоцилиндре предусмотрен штуцер подачи сжатого воздуха, так что дозирующий поршень выполнен с возможностью перемещения посредством сжатого воздуха относительно пружины и выпуск выполнен с возможностью открывания, причем пружина выполнена по меньшей мере двухступенчатой, так что ход дозирующего поршня может изменяться по меньшей мере за два этапа за счет изменения давления сжатого воздуха, что предусмотрено устройство для регулировки максимального хода дозирующего поршня и в зоне выпуска расположена втулка из недеформируемого материала. Настоящее дозирующее устройство может, таким образом, приводиться в действие лишь посредством сжатого воздуха, который в некоторых установках или транспортных средствах, в частности в рельсовых транспортных средствах, и без того имеется в распоряжении. Конструкция настоящего дозирующего устройства относительно проста, надежна и не требует частого обслуживания. Расположение по меньшей мере одного приемного отверстия сбоку на корпусе обеспечивает возможность оптимальной подачи гранулированного продукта в дозирующее устройство. За счет наклонного расположения резервуара для гранулированного продукта с одной стороны и приемного отверстия или приемных отверстий дозирующих устройств поддерживается обусловленный действием силы тяжести поток гранулированного продукта в направлении дозирующего устройства. Дозирование гранулированного продукта осуществляется посредством регулировки хода дозирующего поршня и длительности фаз открытия дозирующего поршня. При использовании дозирующего устройства в системе посыпки для улучшения эффекта торможения рельсового транспортного средства дозирующий поршень в процессе торможения постоянно удерживается открытым, так что гранулированный продукт или песок во время полного торможения может подаваться между колесом транспортного средства и рельсом, с целью повышения трения. Посредством изменения давления сжатого воздуха может быть осуществлено изменение дозирования гранулированного продукта. Ступенчатое изменение может быть достигнуто, к примеру, посредством одной единственной пружины с постепенно нарастающей характеристикой или посредством нескольких пружин различной жесткости. Необходимо лишь изменяющееся по меньшей мере за два этапа давление сжатого воздуха. Посредством такого двух- или многоступенчатого дозирования можно добиться, к примеру, зависимого от скорости дозирования гранулированного продукта. При более низких скоростях рельсового транспортного средства в случае торможения может выдаваться меньшее количество гранулированного продукта, благодаря чему и пылевая нагрузка может удерживаться на небольших значениях, в то время как при более высоких скоростях имеет место максимальный выход гранулированного продукта для обеспечения максимального эффекта торможения. Посредством устройства для регулировки максимального хода дозирующего поршня количество гранулированного продукта, которое при открытом дозирующем поршне попадает в последующее транспортировочное устройство, может изменяться. Посредством расположенной в зоне выпуска втулки из недеформируемого материала, с одной стороны, может быть улучшена герметизация резервуара для гранулированного продукта при закрытом дозирующем поршне, а с другой стороны, может быть уменьшен износ компонентов дозирующего устройства. Герметизация уплотняющего элемента дозирующего поршня относительно втулки при использовании гранулированного продукта, который не должен становиться влажным, к примеру, при использовании песка, особенно важна, так как при проникновении влажности в резервуар для гранулированного продукта может иметь место комкование гранулированного продукта или песка, вследствие чего дозирование и транспортировка гранулированного продукта могут быть осложнены или блокированы.
Втулка образована в предпочтительном варианте из полимерного материала с высокой степенью износостойкости, к примеру, из высокомолекулярного полиэтилена. За счет этого срок службы втулки и всего дозирующего устройства в целом повышается, и интервалы работ по техническому обслуживанию удлиняются.
Расположенный на дозирующем поршне уплотнительный элемент образован в предпочтительном варианте из износостойкого эластичного материала. Такой износостойкий эластичный материал, к примеру, полиуретан, обеспечивает оптимальные свойства в отношении герметизации выпуска дозирующего устройства, а также в отношении износа, за счет трения гранулированного продукта. Разумеется, дозирующий поршень может быть осуществлен также монолитно с уплотняющим элементом.
Если пневмоцилиндр и дозирующий поршень расположены вертикально, то под действием силы тяжести может быть получен оптимальный поток гранулированного продукта через дозирующее устройство, без использования дополнительных вспомогательных мероприятий. Такое расположение облегчает также демонтаж и монтаж изнашиваемых компонентов, в частности, уплотнительного элемента и втулки на выпуске, которые расположены ниже пневмоцилиндра.
Регулировочное устройство может быть образовано, к примеру, посредством регулировочного винта. Он обеспечивает самую простую и экономичную возможность регулировки максимального хода дозирующего поршня.
Ступенчатое изменение хода поршня может быть достигнуто, к примеру, посредством расположения различных пружин, причем первая пружина может быть сжата посредство более низкого давления, а вторая пружина посредством более высокого давления. Необходимо лишь изменяемое за два этапа давление сжатого воздуха.
Согласно следующему варианту осуществления в соответствии с изобретением втулка может быть выполнена с возможностью регулировки в направлении оси дозирующего поршня, так что максимальный ход дозирующего поршня может изменяться. Преимущество по сравнению с регулировочным винтом состоит в том, что для регулировки максимального хода дозирующего поршня дозирующее устройство более не должно быть демонтировано из накопительного резервуара для гранулированного продукта, что представляет собой существенные издержки, так как весь накопительный резервуар в целом должен быть разгружен и снова заполнен. Регулировка втулки может простым способом осуществляться извне.
В предпочтительном варианте на корпусе дозирующего устройства предусмотрено два противолежащих приемных отверстия. За счет расположения нескольких приемных отверстий количество гранулированного продукта, которое при открытом дозирующем поршне проходит через выпуск, может быть увеличено, без необходимости увеличения хода дозирующего поршня.
В соответствии со следующим признаком изобретения по меньшей мере одно приемное отверстие расположено под углом от 30 до 40° к горизонтали с наклоном вниз.
На нижней стороне корпуса могут быть предусмотрены крепежные элементы для закрепления устройства для транспортировки гранулированного продукта. Таким образом, соединение с последующим транспортировочным устройством, в случае необходимости при промежуточном подключении уплотнительного элемента, облегчается.
В соответствии со следующим признаком в выпуске расположено уплотнительное кольцо из эластичного материала, предпочтительно кольцо О-образной формы, которое образует кольцеобразную уплотнительную поверхность, к которой прилегает уплотнительный элемент, с целью перекрытия выпуска.
Для точной регулировки выпускаемого количества гранулированного продукта в соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения может быть предусмотрено устройство для пластической деформации уплотнительного кольца, к примеру, выполненная с возможностью поворота относительно уплотнительного кольца резьбовая втулка. За счет пластической деформации уплотнительного кольца внутренний диаметр уплотнительного кольца может быть изменен и, следовательно, на проходящее количество гранулированного продукта может быть оказано воздействие.
Изобретение поясняется более детально на основании приложенных чертежей, на которых представлены:
фиг. 1 вариант дозирующего устройства с пневматическим управлением на вертикальном виде в разрезе;
фиг. 2 следующий вариант дозирующего устройства с пневматическим управлением на вертикальном виде в разрезе; и
фиг. 3 принципиальная блок-схем применения дозирующего устройства с пневматическим управлением в пескоразбрасывателе;
фиг. 4 следующий вариант дозирующего устройства с пневматическим управлением на вертикальном виде в разрезе; и
фиг. 5 дозирующее устройство с пневматическим управлением в соответствии с фиг. 4 на горизонтальном виде в разрезе.
Фиг. 1 демонстрирует вариант осуществления дозирующего устройства 1 с пневматическим управлением на вертикальном виде в разрезе. Дозирующее устройство 1 расположено в резервуаре 12 для гранулированного продукта 2 и включает в себя корпус 3. В предпочтительном варианте сбоку корпуса 3 расположен, по меньшей мере одно приемное отверстие 4 для гранулированного продукта 2. В предпочтительном варианте на нижней стороне дозирующего устройства 1 расположен по меньшей мере один выпуск 5, через который гранулированный продукт проводится далее в расположенное ниже устройство 16 для транспортировки гранулированного продукта 2. По меньшей мере один выпуск 5 закрывается посредством уплотнительного элемента 6. В соответствии с изобретением уплотнительный элемент 6 расположен на предварительно смещенном посредством пружины 7, выполненном с возможностью аксиального смещения в пневмоцилиндр 8, дозирующем поршне 9, причем на пневмоцилиндре 8 предусмотрен штуцер 10 подачи сжатого воздуха, так что дозирующий поршень 9 может посредством сжатого воздуха перемещаться относительно пружины 7, и выпуск 5 может открываться. В соответствии с изобретением дозирующее устройство 1 выполнено с возможностью приведения в действие лишь посредством сжатого воздуха, который через штуцер 10 подачи сжатого воздуха вводится в пневмоцилиндр и перемещает дозирующий поршень 9 против усилия пружины 7. Дозирующий поршень 9 удерживается в открытом положении до тех пор, пока гранулированный продукт 2 должен перемещаться в транспортирующее устройство 16.
Пружина 7 осуществлена при этом в предпочтительном варианте двухступенчатой, так что при подаче сжатого воздуха с первым уровнем давления может быть преодолена или сжата первая ступень пружины 7, а при подаче сжатого воздуха с более высоким уровнем давления также и вторая ступень пружины 7. Таким образом, дозирующий поршень 9 может быть приведен в действие посредством двух различных ходов и, тем самым, дозирование гранулированного продукта 2 может быть произведено по меньшей мере за два различных этапа. При наличии соответствующей регулировки давления может быть осуществлена также и бесступенчатая регулировка хода Ах дозирующего поршня 9 и, тем самым, бесступенчатая регулировка дозированного количества гранулированного продукта 2.
В предпочтительном варианте уплотнительный элемент 6 или дозирующий поршень 9 со встроенным уплотнительным элементом 6 образован из износостойкого, эластичного материала, а в зоне выпуска 5 расположена втулка 11, предпочтительно из недеформируемого полимерного материала с высокой степенью износостойкости. Таким образом, достигается оптимальная герметизация внутреннего пространства резервуара 12 для гранулированного продукта 2, а также предотвращается проникновение влажности внутрь резервуара 12 в отсутствие гранулированного продукта 2.
Для обеспечения возможности оптимального использования силы тяжести пневмоцилиндр 8 и дозирующий поршень 9 расположены внутри резервуара 12, в основном, вертикально, и резервуар 12 на нижней стороне имеет скос, так что гранулированный продукт 2 под действием силы тяжести проходит в направлении дозирующего устройства 1.
max
По меньшей мере одно приемное отверстие 4, в предпочтительном варианте два противолежащих приемных отверстия 4, также расположены с наклоном вниз, предпочтительно под углом 30-40° к горизонтали, для облегчения прохождения гранулированного продукта 2. Чтобы иметь возможность отрегулировать максимальный ход Δx дозирующего поршня 9, на верхнем конце дозирующего поршня 9 может быть расположено регулировочное устройство 13, к примеру регулировочный винт 14. На нижней стороне дозирующего устройства 1 могут быть предусмотрены крепежные элементы 15 для закрепления транспортировочного устройства 16. Транспортировочное устройство 16 может быть осуществлено различным образом, к примеру, механическим или пневматическим.
Фиг. 2 демонстрирует следующий вариант осуществления дозирующего устройства 1 с пневматическим управлением на вертикальном виде в разрезе. В отличие от варианта осуществления в соответствии с фиг. 1 в данном варианте осуществления расположено две пружины 7, 7', так что при подаче сжатого воздуха с первым уровнем давления может быть преодолена или сжата первая пружина 7, а при подаче сжатого воздуха с более высоким уровнем давления также и вторая пружина 7'. Таким образом, дозирующий поршень 9 может быть приведен в действие посредством двух различных ходов и, тем самым, дозирование гранулированного продукта 2 может быть произведено за два различных этапа. При наличии соответствующей регулировки давления могла бы быть возможна также и бесступенчатая регулировка хода Δх дозирующего поршня 9 и, тем самым, бесступенчатая регулировка дозированного количества гранулированного продукта 2.
Фиг. 3 демонстрирует принципиальную блок-схему применения дозирующего устройства 1 с пневматическим управлением в пескоразбрасывателе. Дозирующее устройство 1 расположено внутри резервуара 12 для гранулированного продукта 2 и соединено с расположенным ниже устройством 16 для транспортировки гранулированного продукта 2, в частности, песка. Через штуцер 10 подачи сжатого воздуха дозирующее устройство 1 снабжается сжатым воздухом от источника 17 сжатого воздуха через магнитный клапан 21. Для регулировки давления сжатого воздуха для пневмоцилиндра 8 расположен по меньшей мере один регулятор 18 давления. Транспортировочное устройство 16 также приводится в действие посредством сжатого воздуха от источника 17 сжатого воздуха через магнитный клапан 22, который подается через регулятор 18 давления и, в случае необходимости, уменьшающую форсунку 19. Уменьшающая форсунка 19 служит для простого определения перемещенного количества сжатого воздуха и для получения постоянного потока сжатого воздуха. За счет наличия двух разделенных магнитных клапанов 21, 22 достигается раздельное управление потоком сжатого воздуха, благодаря чему возможна отдельная регулировка пневмоцилиндра 8 и потока сжатого воздуха для транспортировки гранулированного продукта 2. На выходе транспортировочного устройства 16 гранулированный продукт 2 по транспортировочному трубопроводу 20 направляется к заданному месту между колесом транспортного средства и рельсом. В процессе торможения рельсового транспортного средства активируется дозирующее устройство 1, то есть дозирующий поршень 9 в дозирующем устройстве поднимается, и гранулированный продукт 2 подается в транспортировочное устройство 16, где он по транспортировочному трубопроводу 20 подается в зазор между колесом транспортного средства и рельсом, при этом сопротивление трению повышается и путь торможения, таким образом, сокращается.
max
max
Фиг. 4 и фиг. 5 демонстрируют следующий вариант дозирующего устройства 1 с пневматическим управлением на вертикальном и горизонтальном виде в разрезе, причем регулировка максимального хода Δx дозирующего поршня 9 осуществляется посредством регулировки втулки 11 в аксиальном направлении, то есть, в направлении оси дозирующего поршня. К примеру, втулка 11 расположена с возможностью смещения и без возможности поворота, и имеет на своей внешней поверхности резьбу. Втулка 11 окружена установочной гайкой 18, на внутренней стороне которой также расположена резьба, которая находится в зацеплении с резьбой втулки 11. На внешней стороне установочной втулки 18 имеется резьба, которая находится в зацеплении с резьбой аксиально закрепленного и выполненного с возможностью вращения приводного шпинделя 22'. Приводной шпиндель 22' имеет приемное отверстие 23 для инструмента (не изображено). Если приводной шпиндель 22' с инструментом поворачивается, то установочная гайка 18 также поворачивается, вследствие чего втулка 11 смещается в аксиальном направлении. За счет аксиального смещения втулки 11 прилегающий, в случае необходимости, к втулке 11 уплотнительный элемент 6 и соединенный с ним дозирующий поршень 9, в зависимости от направления вращения приводного шпинделя 22', либо прижимаются вверх против действия усилия пружины 7, либо перемещаются вниз посредством пружины 7, вследствие чего становится возможной регулировка максимального хода Δx дозирующего поршня 9.
Для лучшей герметизации в выпуске 5 может быть расположено уплотнительное кольцо 19 из эластичного материала, в предпочтительном варианте образующее кольцеобразную уплотнительную поверхность О-образной формы. Для точной регулировки количества гранулированного продукта уплотнительное кольцо 19 может быть, к примеру, пластически деформировано посредством резьбовой втулки 20. Резьбовая втулка 20 имеет наружную резьбу, которая находится в зацеплении с резьбой, расположенной на внутренней стороне втулки 11. При повороте резьбовой втулки 20, в зависимости от направления вращения, уплотнительное кольцо 19 либо сдавливается, вследствие чего его поперечное сечение изменяется, и внутренний диаметр уменьшается, либо разгружается, вследствие чего оно возвращается к своему первоначальному поперечному сечению. При пластической деформации уплотнительного кольца 19 одновременно изменяется и величина внутреннего отверстия уплотнительного кольца 19, благодаря чему может быть отрегулировано или установлено выходящее количество гранулированного продукта 2.
Дозирующее устройство 1 в соответствии с изобретением отличается особенно простой конструкцией и приводится в действие лишь посредством сжатого воздуха. Благодаря этому, дозирующее устройство может быть особенно простым способом использовано и в промышленных установках, и в рельсовых транспортных средствах, где в распоряжении имеется лишь сжатый воздух, и нет необходимости в проведении мероприятий по подаче электроэнергии к дозирующему устройству 1. За счет этого снижаются затраты на монтаж и обеспечивается возможность использования дозирующего устройства 1 и в более старых рельсовых транспортных средствах.