УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ДВУХСТАДИЙНОГО ДОЗИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

Полезная модель предназначена для непрерывного весового дозирования сыпучих материалов и может быть использована в химической, микробиологической, фармацевтической промышленности, а также при производстве и использовании углеродных наноматериалов.
Аналогом данной модели является устройство для непрерывного дозирования сыпучих материалов содержащее основание, лоток, разгрузочный край которого шарнирно соединен с основанием, вибратор, установленный на основании и соединенный с загрузочным краем лотка (см. авторское свидетельство РФ №2168705 G01F 11/00 БИ №16 10.06.2001).
Однако, в таком устройстве сложно обеспечить высокую точность при изменении производительности из-за невозможности регулирования истечения материала из части лотка отгороженной перегородкой.
В устройстве не предусмотрен контроль веса или объема сыпучего материала загружаемого в лоток или ссыпающегося с лотка в единицу времени, что также не позволяет гарантировать высокую точность дозирования. Кроме того конструкция не обеспечивает изменение в широком диапазоне конструктивных и режимных параметров, что необходимо для обеспечение высокой точности дозирование сыпучих материалов с различными физико-механическими свойствами.
Прототипом данной модели является устройство для непрерывного дозирования, содержащее порционный дозатор, основание, лоток,, вибратор, установленный на основании и соединенный с загрузочным краем лотка (патент РФ на изобретение №2251083 G01F 11/00, БИ №12, 27.04.2005).
Основной недостаток устройства заключается в том, что при дозировании сыпучих материалов с малой насыпной плотностью и склонных к уплотнению, например углеродные нановолокна «Таунит», за счет вертикальных колебаний лотка наблюдаются неконтролируемые уплотнения материала на лотке, снижающие точность непрерывного дозирования.
Задачей создания полезной модели является повышение точности дозирования сыпучего материала.
Поставленная задача решена следующим образом. Лоток выполнен в виде части поверхности вращения, а вибратор сообщает лотку круговые колебания относительно его продольной оси с регулируемой частотой и амплитудой. Для реализации устройства по п.2 лоток 3 выполнен в виде части цилиндрической поверхности. Для реализации устройства по п.3 лоток выполнен в виде части конусной поверхности, причем отношение диаметра конусной поверхности со стороны загрузочного края лотка к диаметру конусной поверхности со стороны узла разгрузки находится в диапазоне 1,1÷3. Устройство по п.4 дополнительно снабжено пластинами, установленными на внутренней поверхности лотка радиально вдоль по образующим поверхности вращения, причем высота пластин в поперечном сечении уменьшается симметрично по направлению от вертикального диаметра к горизонтальному. Устройство по п.5 отличается тем, что всота пластин уменьшается по направлению от загрузочного края лотка к разгрузочному.
Сущность заявленного решения поясняется чертежами, на которых изображены: фиг.1 - общий вид предлагаемого устройства; фиг.2 - вариант выполнения лотка в виде конусной поверхности; фиг.3 - поперечное сечение лотка с радиальными пластинами; фиг.4 - продольное сечение лотка с пластинами, высота которых уменьшается от загрузочного края лотка к разгрузочному.
Предлагаемое устройство содержит основание, состоящее из неподвижной платформы 1 на котором шарнирно закреплена подвижная платформа 2. Загрузочная часть лотка 3 шарнирно закреплена с основанием через привод 6. Лоток 3 установлен на подвижной платформе 2 с помощью подшипниковых опор 4. Лоток соединен с вибратором 5, который сообщает лотку круговые колебания относительно его продольной оси с регулируемой частотой и амплитудой. Угол наклона подвижной платформы к горизонту может изменяться при помощи привода 6. Отдельные порции через равные промежутки времени формируются и подаются в лоток 3 порционным дозатором 7, через узел загрузки 8. Выгрузка материала из дозатора осуществляется через воронку 9.
Устройство работает следующим образом. Отдельные порции сыпучего материала равного веса ΔР через равные промежутки времени ΔТ подаются порционным дозатором 7 через узел 8 в верхнюю часть лотка 3. Численное значение ΔР и ΔТ выбираются таким образом, чтобы выполнялись следующее равенство:
з
где Q - заданная или требуемая производительность дозатора (г/с), ΔР - вес отдельной порции (г), ΔТ - время через которое отдельные порции подаются в лоток (с).
л
Преобразование отдельных порций в непрерывный поток осуществляется на лотке 3, который наклонен к горизонту под углом α меньшим чем угол трения покоя сыпучего материала о поверхность лотка в результате перемещения материала вдоль лотка за счет колебаний, которые создаются вибратором 5. За счет угла наклона лотка к горизонту порции перемещаются от загрузочного края к разгрузочному, одновременно под действием вибрации растекаются вдоль лотка и в конечном итоге соединяются между собой, образуя непрерывный поток. Использование подвижной платформы позволяет изменять угол наклона оси лотка к горизонту при дозировании материалов с разными углами трения. Поскольку вибрация создается за счет круговых колебаний, а не вертикальных, уплотнения материала при проведении экспериментальных исследований не наблюдалось, что положительно отразилось на точности дозирования.
Наиболее просто устройство может быть реализовано с лотком (см. фиг.1) в виде части цилиндрической поверхности (п.1 ф-лы).
1
2
В процессе преобразования отдельных порций в непрерывный поток, коэффициент заполнения поперечного сечения лотка дозируемым материалом уменьшается от загрузочного края к разгрузочному и при малых производительностях это отрицательно сказывается на стабильности движения сыпучего материала вдоль лотка и, следовательно, снижается точность дозирования. Результаты лабораторных испытаний показали, что оптимальным является заполнение поперечного сечения на 5÷20%. Данное оптимальное заполнение достигается за счет использования лотка в виде конусной поверхности (см. фиг.2). Отношение диаметра D конусной поверхности со стороны загрузочного края лотка к диаметру D конусной поверхности со стороны узла разгрузки в диапазоне 1,1÷3 обеспечивает оптимальное заполнение поперечного сечения лотка материалом, как со стороны загрузки, так и на разгрузочном крае лотка (п.3, ф-лы).
При дозировании сыпучих материалов с малым коэффициентом трения о поверхность лотка наблюдается проскальзывание материала относительно лотка и это снижает точность дозирования поскольку возникает неустойчивый режим движения дозируемого материала. Данная проблема решается путем, установки на внутренней поверхности лотка радиальных пластин 10 вдоль по образующим поверхности вращения (см. фиг.3), причем высота пластин в поперечном сечении уменьшается симметрично по направлению от вертикального диаметра к горизонтальному (п.4, ф-лы).
1
2
Поскольку заполнение поперечного сечения лотка материалом уменьшается от загрузочного края к разгрузочному с целью снижения металлоемкости устройство по п.5 выполнено с пластинами 10, высота которых уменьшается по направлению от загрузочного края лотка к разгрузочному (см. фиг.4), причем отношение высоты пластины со стороны загрузочного края (h) к высоте пластины на разгрузочном крае (h) находится в диапазоне 1,1÷3.
-3
-1
Результаты экспериментального определения производительности лабораторного вибрационного дозатора, изготовленного согласно формуле полезной модели показали, что при дозировании сыпучих и порошкообразных материалов с насыпной плотностью менее 1 гсм и производительности менее 3 кгч, точность дозирования на 10-25% выше, чем у прототипа.