ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДОЗАТОР ЖИДКООБРАЗНЫХ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ
PNEUMATIC DISPENSER OF LIQUID ULTRAFINE MATERIALS

Изобретение относится к дозаторам жидкообразных ультрадисперсных материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве при производстве комбикормов и премиксов, а также в пищевой, фармацевтической и химической промышленности.
Известен прибор для дозирования малых порций жидкостей, содержащий воронку, корпус, микрометрический винт, пружину [1].
Недостатком прибора для дозирования малых порций жидкостей является ручная регулировка объема дозирования и ручной привод при выводе малых порций жидкости из прибора, что порождает препятствия для его использования в системе кормоприготовительных машин.
Известно устройство для дозирования жидкости, содержащее бак, расположенную внутри него емкость и патрубок слива дозы с клапаном [2].
Недостатком устройства следует считать сложность обслуживания при выдаче каждой дозы жидкости.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для дозирования жидкостей [3], состоящее из поршневого дозатора с клапанами для подачи и выдачи жидкости, механизма его привода, приспособления для регулирования дозы и емкости для жидкости.
Недостатком устройства для дозирования жидкостей является наличие большого количества сопрягаемых поверхностей, которые при дозировании жидкостей, тем более суспензий, в процессе эксплуатации могут заклинивать или от сил трения образовывать большие зазоры, что, в конечном счете, пагубно скажется на точности дозирования.
Задачей изобретения является повышение скорости работы пневматического дозатора жидкообразных ультрадисперсных материалов, улучшение точности дозирования ультрадисперсных материалов и обеспечение автоматического внесения ультрадисперсных материалов в кормовую смесь.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом дозаторе жидкообразные ультрадисперсные материалы из расходной емкости попадают в дозирующую емкость через калиброванный канал в течении определенного отрезка времени, продолжительность которого задается программой. По истечении определенного времени этот канал закрывается клапаном, таким образом, отмеряя строго заданный объем жидкообразных ультрадисперсных материалов. Затем заданный объем жидкообразных ультрадисперсных материалов удаляется в приемную емкость сжатым воздухом при помощи пневмопривода. Преждевременному вытеканию дозируемого жидкообразного ультрадисперсного материала из дозирующей емкости препятствуют запорные пневмоклапаны, расположенные в полом штоке перед дозирующей емкостью и за дозирующей емкостью. Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом:
на фиг. 1 - изображено устройство, (продольный разрез) пневматический дозатор жидкообразных ультрадисперсных материалов а) в положении «ожидание», б) в положении «дозирование»;
на фиг. 2 - разрез А-А конструкция распределительного клапана жидкообразных ультрадисперсных материалов, в положении «ожидание»;
на фиг. 3 - разрез Б-Б конструкция распределительного клапана жидкообразных ультрадисперсных материалов, в положении «дозирование»;
Пневматический дозатор жидкообразных ультрадисперсных материалов состоит из комплекта емкостей, двух пневматических камер (камеры подачи дозы жидкообразных ультрадисперсных материалов в приемную емкость и камеры, обеспечивающие привод механизма клапана распределения), а также механизма управления распределительным клапаном.
Комплект емкостей содержит расходную емкость 1, накопительную емкость 2, дозирующую емкость 3, приемную емкость 4 (фиг. 1).
Камера подачи дозы жидкообразных ультрадисперсных материалов в приемную емкость представляет собой корпус, состоящий из передней крышки 5 и задней крышки 6, вмонтированным в нее патрубком 7, мембраны 8, штока с полым каналом 9, штуцера 10 на торце штока с полым каналом, возвратной пружины 11, клапана открытия 12 полого канала, впускного запорного клапана 13 и выпускного запорного клапана 14, установленных а штуцере 10.
Камера, обеспечивающая привод механизма распределительного клапана, состоит из корпуса с передней крышкой 15 и задней крышкой 16 с вмонтированным в нее патрубком 17, мембраны 18, ступенчатого вала 19, возвратной пружины 20.
Механизм управления распределительным клапаном включает в себя рейку 21 соединенную со ступенчатым валом, реечное зубчатое колесо 22, соединительный вал 23, коническое зубчатое колесо 24, коническое зубчатое колесо 25, осевой канал 26 в стальном вале распределительного клапана 27. Камера подачи дозы жидкообразных ультрадисперсных материалов в приемную емкость и камера, обеспечивающая привод механизма распределительного клапана соединены корпусом 28, имеющим отверстие 29 для поддержания атмосферного давления в корпусе 28.
Конструкция распределительного клапана (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3,) представляет собой сопряжение стального вала 27 с бронзовой втулкой 30, образующие посадку с зазором. Стальной вал 27 в рабочем процессе пневматического дозатора жидкообразных ультрадисперсных материалов может принимать два положения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, вращаясь, в результате действия механизм управления распределительным клапаном, вокруг продольной оси стального вала 27 на 90 градусов. В двух перпендикулярных плоскостях стального вала и бронзовой втулки имеются радиальные каналы.
Осевой канал 26 стального вала 27 соединен с несквозным радиальным каналом цилиндрической формы 31, а осевой канал 32 соединен с несквозным радиальным каналом цилиндрической формы 33. Радиальные каналы 31 и 33 при повороте стального вала 27 вокруг своей продольной оси на 90 градусов могут принимать горизонтальное или вертикальное положение.
Бронзовая втулка 30 распределительного клапана также имеет радиальные каналы цилиндрической формы 34 и 35. Каналы 34 и 35 имеют тот же диаметр, что и каналы 31 и 33, и расположеные в одной вертикальной плоскости соосно, так радиальный канал 31 соосен радиальному каналу 34 бронзовой втулки 30, а радиальный канал 33 соосен радиальному каналу 35 бронзовой втулки 30.
В процессе работы радиальные каналы 31 и 33 стального вала 27 и радиальные каналы 34 и 35 бронзовой втулки 30 оказываются расположеными в одной вертикальной плоскости и в этой же плоскости бронзовая втулка 30 имеет еще один сквозной радиальный канал 36 большего диаметра. В стальном валу 27 в плоскости перпендикулярной той, которая содержит радиальные каналы 31 и 33 стального вала 27 и радиальные каналы 34 и 35 бронзовой втулки 30, имеется сквозной радиальный канал 37 того же диаметра, что и сквозной вертикальный канал 36 бронзовой втулки 30.
Пневматический дозатор жидкообразных ультрадисперсных материалов работает следующим образом. В исходном состоянии стальной вал 27 (фиг. 2) распределительного клапана расположен по отношению к бронзовой втулке 30 таким образом, что каналы 31 и 33 стального вала 27 совмещены соосно с радиальными каналами 34 и 35 бронзовой втулки 30. Сжатый воздух через осевой канал 26 стального вала 27 поступает в расходную емкость пневматического дозатора, проходя последовательно радиальный канал 31 стального вала 27 и радиальный канал 34 бронзовой втулки 30, в тоже время сжатый воздух через осевой канал 32 стального вала 27 поступает в расходную емкость пневматического дозатора, проходя последовательно радиальный канал 33 стального вала 27 и радиальный канал 35 бронзовой втулки 30 и при этом придает турбулентное движение жидкообразным ультрадисперсным материалам в виде суспензии, предотвращая их слеживание или оседание.
Подача сжатого воздуха по каналу 26 и 32 в каналы 31 и 33 происходит одновременно, так как канал 32 также имеет сообщение с полым каналом 26, но на графических изображениях (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3,) это сообщение не показано. Такое положение стального вала 27 и бронзовой втулки 30 соответствует состоянию «ожидание».
Для того что бы отмерить следующую определенную дозу жидкообразных ультрадисперсных материалов в накопительную емкость 2 (фиг. 1 фиг. 3), в камеру, обеспечивающую привод механизма распределительного клапана и в камеру подачи дозы жидкообразных ультрадисперсных материалов одновременно соответственно через патрубки 17 и 7 подается под давлением сжатый воздух. Под действием сжатого воздуха, поступающего в камеру подачи дозы жидкообразных ультрадисперсных материалов через патрубок 7 мембрана 8 деформируется (выгибается) вправо и перемещает шток с полым каналом 9 и штуцером 10 вправо. При перемещении штока с полым каналом 9 вправо дозирующая емкость 3, расположенная в штуцере 10, перемещается тоже вправо, более того она перекрывается внутренними стенками канала, по которому перемещается шток с полым каналом 9 и штуцер 10 вместе с дозирующей камерой 3 (фиг. 3). Возвратная пружина 11 деформируется, сжимаясь, при этом открывается клапан 12, который открывает доступ сжатого под давлением воздуха в шток с полым каналом 9.(фиг-1б, фиг 3) Затем под действием сжатого воздуха открываются впускной запорный клапан 13 и выпускной запорный клапан 14 и доза жидкообразного ультрадисперсного материала, находящегося в дозирующей емкости 3 (фиг-1б, фиг-3) распыляется, попадая в приемную емкость 4 для внесения в кормовую смесь. Под действием сжатого воздуха, поступающего в камеру, обеспечивающую привод механизма распределительного клапана через патрубок 17, мембрана 18 деформируется (выгибается) вправо, сжимая возвратную пружину 20 и перемещая ступенчатый вал 19 вправо. Меньший по диаметру торец ступенчатого вала 19 соединен с рейкой 21, которая вместе со ступенчатым валом 19 так же перемещается вправо. Реечное зубчатое колесо 22 с рейкой 21 образуют реечную передачу. Реечное зубчатое колесо 22, жестко закрепленное на соединительном валу 23. Вал 23 жестко закреплен по отношению к рейке 21 и расположен вертикально. При перемещении ступенчатого вала 19 вместе с рейкой 21, реечное колесо 22 поворачивается на определенный угол. Противоположный торец соединительного вала 23 жестко соединен с коническим зубчатым колесом 24, которое в контакте с коническим колесом 25 образуют зубчатую передачу с коническими колесами. При повороте реечное колесо 22, соединительного вала 23 зубчатая передача с коническими колесами 24 и 25 придает стальному валу 27 вращение, то есть оказывает управление распределительным клапаном. Расчет диаметра и выбор модуля зубчатых колес реечной и зубчатой передач обеспечивает поворот вала управления распределительным клапаном на 90 градусов. Таким образом, стальной вал 27 повернется вокруг своей оси на 90 градусов и примет положение, изображенное на (фиг-1б, фиг-3). Такое положение стального вала 27 по отношению к бронзовой втулке 30 позволяет жидкообразным ультрадисперсным материалам из расходной емкости переместиться в накопительную емкость, так как радиальный сквозной канал 37 стального вала 27 совмещен со сквозным каналом 38 бронзовой втулки 30. Такое положение радиальных каналов стального вала 27 и бронзовой втулки 30 распределительного клапана соответствует состоянию «дозирование» жидкообразных ультрадисперсных материалов.
При этом положении «дозирование», жидкообразные ультрадисперсные материалы в виде суспензии из расходной емкости 1, перемещаются в накопительную емкость 2 в течении определенного интервала времени. Интервал времени задается программой управления работой распределительного клапана.
Корпус 28, соединяющий камеру подачи дозы жидкообразных ультрадисперсных материалов в приемную емкость и камеру, обеспечивающие привод механизма клапана распределения, имеет отверстие 29, назначение которого сообщать замкнутое пространство корпуса 28 с атмосферой, чтобы не порождать препятствие перемещению ступенчатого вала вправо сосредоточением воздуха в межкамерном пространстве.
Как только подача сжатого воздуха в емкость подачи дозы жидкообразных ультрадисперсных материалов в приемную емкость и емкость, обеспечивающей привод механизма клапана распределения прекратится, то под действием возвратных пружин 11 и 20 шток с полым каналом 9 и ступенчатый вал 19 переместятся влево, в исходное положение.
В результате механизм управления распределительным клапаном повернет стальной вал 27 распределительного клапана на 90 градусов в противоположную строну и примет соответствующее положению «ожидание». Штуцер 10 вернется в исходное положение, при котором накопительная и дозирующая камеры получат сообщение. Суспензия жидкообразных ультрадисперсных материалов переместится из накопительной камеры в дозирующую. При подаче сжатого воздуха через патрубки 7 и 17 процесс повторяется.
Источники информации:
1. А.с. 16764718.01.1965 Бюл. №2
2. А.с. 114129523.02.85 Бюл. №7
3. А.с. 712086 30.01.80 Бюл. №4