Весовой дозатор жидкости
LIQUID WEIGHTING BATCHER

Предлагаемое изобретение относится к весовым дозаторам жидкости дискретного действия, и предназначено для порционного дозирования вязких и пастообразных жидкостей, в том числе полимерных связующих, содержащих в своем составе порошкообразный пожаровзрывоопасный наполнитель. Дозатор может быть использован и в других отраслях промышленности, где требуется дозирование вязких жидкостей с весовым контролем массы выдаваемых доз.
Устанавливаются такие дозаторы в производственных зданиях, где производятся работы с пожаровзрывоопасными материалами, поэтому конструкция дозатора должна иметь специальное взрывобезопасное исполнение. Кроме того, при эксплуатации требуется полная информация о количестве и точности выдаваемых в технологический поток доз.
Дозируемая жидкость - это смесь полимерного связующего с порошкообразным наполнителем. Такая жидкость в зависимости от содержания компонентов имеет вязкость от 10 до 200 Па⋅с (от 100 до 2000 пуаз).
Известны весовые дозаторы жидкости, например Швейцарской фирмы «K-TRON SODER», весоизмерительной компании «ТЕНЗО-М» (Россия, Московская обл., пос. Красково). Эти дозаторы предназначены для дозирования низковязких жидкостей, таких как вода, жидкий маргарин. Так, например фирма «K-TRON SODER» указывает, что дозатор предназначен для дозирования жидкостей и паст, однако в характеристиках дает диапазон вязкости от 0,002 до 2 Па⋅с (от 0,02 до 20 пуаз), т.е. это также довольно низковязкие жидкости.
Известен весовой дозатор для жидкостей по патенту №2282832 РФ 2005 г. Этот дозатор перерабатывает жидкости с вязкостью до 10 Па⋅с (до 100 пуаз).
Главным недостатком вышеперечисленных дозаторов жидкости является их неработоспособность при необходимости дозирования вязких и пастообразных жидкостей с вязкостью от 20 до 200 Па⋅с (от 200 до 2000 пуаз).
Известен весовой дозатор жидкости по патенту РФ №2348017 G01G 13/00, 13/14. Дозатор предназначен для дозирования высоковязких и пастообразных жидкостей, в том числе полимерных связующих, содержащих в своем составе порошкообразный пожаровзрывоопасный наполнитель. Недостатком дозатора является низкая безопасность при его разборке после окончания технологического процесса для последующей чистки дозатора от остатков связующего.
Известен весовой дозатор жидкости по патенту РФ №2411462 G01G 13/00, который принят за прототип. Дозатор предназначен для дозирования высоковязких и пастообразных жидкостей, в том числе полимерных связующих, содержащих в своем составе порошкообразный пожаровзрывоопасный наполнитель. В данном дозаторе предусмотрена механизированная разборка, которая ведется в дистанционном режиме. Механизированная разборка для последующей чистки рабочих органов дозатора от остатков связующего необходима для повышения безопасности процесса разборки за счет исключения из этого процесса ручных операций, что является обязательным условием при переработке полимерных связующих, содержащих в своем составе порошкообразный ВН.
К недостаткам прототипа необходимо отнести следующее: - запорный элемент сливного клапана выполнен в виде тарелки, которая через поперечину в виде плоской планки и тяг взаимодействует с пружинным узлом закрытия клапана, при этом седло клапана и сам сливной клапан выполнены в горизонтальной плоскости. Недостатком этого клапана является то, что во время выдачи дозы вязкая жидкость растекается по всей поверхности тарелки, поперечины и частично по тягам, в местах соединения тяг с поперечиной. После прекращения выдачи дозы уже при закрытом клапане вязкая жидкость продолжает длительное время стекать с этих поверхностей, затрудняя окончательное формирование дозы, увеличивая погрешность дозирования, увеличивая цикл дозирования и снижая производительность дозатора;
- сложность конструкции дозатора в части механизированной разборки. Извлечение шнека из бункера для их последующей чистки от остатков перерабатываемого продукта механизировано, и ведется в дистанционном режиме. С целью обеспечения соосного выдвижения шнека из бункера в конструкции предусмотрены направляющие стойки, при этом стойки применяются двух видов. При таком решении необходимы более точные допуска при выполнении посадочных мест для установки узлов механизированной разборки, более точное изготовление самих узлов, что в целом необходимо для обеспечения их последующей взаимной собираемости при сборке дозатора, т.к. посадочные места и крепежные отверстия для крепления узлов выполняются на разных сборочных единицах.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение является:
- повышение точности дозирования, уменьшение продолжительности цикла дозирования, увеличение производительности дозатора;
- упрощение конструкции дозатора в части механизированной разборки.
Технический результат достигается тем, что весовой дозатор жидкости состоит из бункера с крышкой, которая снабжена втулками, рамы, загрузочного узла с клапаном набора, весоизмерительного устройства. На крышке установлены подшипниковый узел с валом со шнеком и привод. Привод снабжен траверсой, включающей два кронштейна с центрирующими отверстиями. На раме закреплены два гидроцилиндра подъема крышки, штоки которых снабжены дисковыми подхватами с выступами в форме усеченных конусов, которые контактируют во время подъема крышки с центрирующими отверстиями кронштейнов. Шнек и втулка бункера выполнены коническими. Фланец бункера снабжен направляющими стойками, которые взаимодействуют со втулками крышки, и имеют длину, равную величине хода штока гидроцилиндра. Разгрузочный узел состоит из корпуса клапана и сливного клапана. Седло в корпусе клапана и сливной клапан выполнены в вертикальной плоскости.
Сущность предлагаемого изобретения изображено на чертеже, где схематически изображен предлагаемый дозатор.
Где: 1 - бункер;
2 - крышка;
3 - рама;
4 - загрузочный узел;
5 - клапан набора;
6 - корпус клапана;
7 - сливной клапан;
8 - весоизмерительное устройство;
9 - подшипниковый узел;
10 - вал;
11 - шнек;
12 - привод;
13 - траверса;
14 - кронштейн;
15 - гидроцилиндр;
16 - втулка бункера;
17 - направляющая стойка;
18 - втулка крышки;
19 - дисковый подхват;
20 - пружина;
21 - откидной болт;
22 - фланец бункера;
23 - шток гидроцилиндра;
24 - ось;
25 - рычаг.
Весовой дозатор жидкости состоит из бункера 1, крышки 2, рамы 3, загрузочного узла 4 с клапаном набора 5, разгрузочного узла, состоящего из корпуса клапана 6 со сливным клапаном 7, весоизмерительного устройства 8 в виде тензометрических датчиков, закрепленных на раме 3. На крышке 2 закреплен привод 12, и подшипниковый узел 9, который является опорой для вала 10. В нижней части вала установлен шнек 11. Привод снабжен траверсой 13 с двумя кронштейнами 14. На раме 3 вертикально закреплены два гидроцилиндра 15 для подъема крышки 2. На кронштейнах 14 соосно со штоками гидроцилиндров выполнены центрирующие отверстия. Шнек 11 и втулка бункера 16 выполнены коническими. Во фланце бункера 22 закреплены направляющие стойки 17. В крышке 2 закреплены втулки крышки 18, которые при подъеме крышки 2 перемещаются по направляющим стойкам 17, центрируя крышку 2 со всеми закрепленными на ней узлами и деталями относительно бункера 1. Штоки гидроцилиндров 23 снабжены дисковыми подхватами 19, которые в центре имеют выступы в виде усеченных конусов. Пружинный узел закрытия сливного клапана 7 представляет собой двуплечий рычаг, который имеет возможность поворота на некоторый угол относительно оси 24. К нижнему плечу рычага 25 крепится сливной клапан 7, а верхнее плечо взаимодействует с пружиной 20.
Работа весового дозатора жидкости происходит следующим образом. Открывается клапан набора 5, и через загрузочный узел 4 осуществляется загрузка дозируемой жидкости в бункер 1 из расходной емкости. Заполнение бункера непрерывно контролируется тензометрическими датчиками весоизмерительного устройства 8. По достижении в бункере 1 необходимого количества жидкости подача жидкости прекращается, клапан набора 5 закрывается. Включается привод 12, приводя во вращение вал 10 со шнеком 11. Шнек 11 вращаясь, нагнетает жидкость, создавая давление на сливной клапан 7. Преодолевая усилие пружин 20 сливной клапан 7 отходит от седла корпуса клапана 6, открывая выход жидкости из бункера 1. Выдача жидкости непрерывно контролируется тензометрическими датчиками весоизмерительного устройства 8. По достижении заданной массы выданной дозы производится кратковременный реверс привода, а затем его выключение. Давление на сливной клапан 7 сбрасывается, под действием пружин 20 сливной клапан 7 прижимается к седлу корпуса клапана 6. Цикл дозирования закончен.
По завершении технологического процесса необходимо проводить чистку рабочих органов дозатора от остатков полимерного связующего. При переработке полимерных связующих, содержащих в своем составе порошкообразный пожаровзрывоопасный наполнитель, необходимым требованием является механизированная разборка, осуществляемая в дистанционном режиме. Процесс происходит следующим образом. Предварительно производят откручивание откидных болтов 21, соединяющих крышку 2 с фланцем бункера 22, а также убирают загрузочный узел 4 с клапаном набора 5. Гидроцилиндрами 15 осуществляют подъем траверсы 13. Штоки гидроцилиндров 23 с установленными на них дисковыми подхватами 19 перемещаются вверх, усеченные конуса дисковых подхватов входят в центрирующие отверстия кронштейнов 14. Дисковые подхваты 19 осуществляют подъем траверсы 13, с которой связан привод 12, подшипниковый узел 9, и крышка 2 с валом 10 и шнеком 11. Центровка и исключение поперечных перемещений вала 10 со шнеком 11 относительно внутренних поверхностей бункера 1 обеспечивается направляющими стойками 17, по которым перемещаются втулки крышки 18, закрепленные в крышке 2. В результате исключается касание и трение шнека 11 о внутреннюю поверхность втулки бункера 16. С целью повышения безопасности разборки шнек 11 и втулка бункера 16 выполнены коническими, поэтому при извлечении шнека из втулки бункера исходный зазор непрерывно увеличивается. Подъем осуществляется до того момента, пока нижний торец шнека 11 не поднимется до верхнего края бункера 1. После чистки дозатора производится его сборка, которая осуществляется в обратной последовательности.
Таким образом, применением в конструкции весового дозатора жидкости направляющих стоек, имеющих длину равную величине хода штока гидроцилиндра, а также разгрузочного узла, в котором седло в корпусе клапана и сливной клапан выполнены в вертикальной плоскости, позволяет упростить конструкцию в части механизированной дистанционной разборки, повысить точность дозирования, уменьшить продолжительность цикла дозирования, и увеличить производительность дозатора.
Испытания предлагаемого изобретения в опытно-промышленных условиях АО «НИИПМ» подтвердили ее работоспособность.