ДОЗАТОР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к областям весоизмерительной техники и автоматизации технологических процессов и может использоваться в различных отраслях промышленности для дозирования материалов и шихты.
Известен вибрационный питатель для насыпных материалов по а.с. №455059 (з. №178936) от 26.05.72, содержащий бункер, наклонный вибролоток с вибратором и упругую подвеску, выполненную в виде расположенного вдоль лотка торсионного вала, один конец которого соединен с вибратором, а другой - с рамой, причем лоток в месте выхода материала из бункера имеет криволинейную поверхность и установлен на втулке, закрепленной на торсионном валу.
Недостатком данного устройства является большие габаритные размеры устройства.
Известно устройство для приготовления многокомпонентных смесей патент на полезную модель №27701 (з. №2002119801), которое содержит сборный транспортер, бункера, компонент с питателями и регуляторами производительности, связанными с управляющими выходами компьютера, а после участков схода на транспортер дозируемых компонент в него встроены роликовые весоизмерители, через интерфейсы соединенные с информационными входами компьютера. Бункера данного устройства оборудованы аварийной сигнализацией и вибраторами, соединенными с дискретными выходами компьютера.
Недостатком известного устройства можно отнести сложность, высокую стоимость и неприспособленность к работе в малых объемах.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является устройство для непрерывного дозирования сыпучих материалов по п. №2251083, содержащее основание, лоток, разгрузочный край которого шарнирно соединен с основанием, вибратор, установленный на основании и соединенный с загрузочным краем лотка, перегородку, установленную внутри лотка с возможностью фиксированного перемещения вдоль оси. Устройство снабжено порциональным дозатором, а перегородка состоит из двух частей, размещенных с возможностью независимого фиксированного перемещения относительно друг друга, высота каждой из частей меньше высоты лотка, причем верхний край одной из частей перегородки расположен ниже верхнего края лотка, а нижний край другой части образует с днищем лотка щелевой зазор. Устройство дополнительно снабжено механизмом линейного перемещения вибратора, узлом управления и синхронизатором, причем вибратор установлен на основании с возможностью поворота и перемещения вдоль оси лотка, а узел управления механизма линейного перемещения вибратора через синхронизатор связан с порциональным дозатором. В устройстве нижняя подвижная часть перегородки имеет в середине П-образную прорезь с регулируемой высотой, а ниже перегородки на днище вдоль оси лотка установлены подвижные пластины, образующие каналы. Расстояние между верхними краями пластин и перегородкой разные и уменьшаются от середины лотка к его боковым стенкам, а расстояние между пластинами в поперечном сечении лотка уменьшается от его оси к боковым стенкам, причем расстояние между двумя пластинами, ближайшими к оси лотка, больше ширины П-образной прорези в перегородке.
Использование одного лотка предусматривает сложную конструкцию с различными перегородками, направляющими, щелевыми зазорами и различными по высоте частями для регулирования разными порциями материала.
В основу полезной модели положена задача создания дозатора, позволяющего обеспечить более равномерную подачу материала и повысить надежность в работе с минимизацией размеров дозатора для возможности работы в зоне вакуумирования.
Поставленная цель достигается тем, что дозатор непрерывного действия, содержит бункер, вибропитатели дискретной и непрерывной подачи материала, систему опорных элементов вибропитателей, выполненную в виде пружин, и грузоприемное устройство на тензодатчиках. Углы наклона лотков вибропитателей могут изменяться в пределах от 0 до 15 градусов в зависимости от материала, но угол наклона лотка вибропитателя дискретной подачи материала больше угла наклона лотка вибропитателя непрерывной подачи материала на 3-5 градусов. Лоток вибропитателя дискретной подачи материала имеет вогнутую поверхность, а лоток вибропитателя непрерывной подачи материала имеет радиус по кромке сброса и вдоль движения потока материала установлены перегородки. При работе в вакууме вибропривод каждого вибропитателя заключен в кожух и имеет сильфон для отвода тепла, а грузоприемное устройство соединено с корпусом печи через сильфоны.
Наличие двух вибропитателей, один из которых работает в дискретном режиме работы, а другой в непрерывном режиме, при наличии блока управления, координирующего работу этих вибропитателей, позволяет эффективно управлять равномерной подачей материала с заданной производительностью в зону плавления печи. Вибропитатель, работающий в непрерывном режиме, лоток которого опирается на тензодатчики, является определяющим для выбора производительности работы всего дозатора, т.к. доза материала определенной массы, выдаваемая вибропитателем дискретной подачи материала, расходуется с определенной скоростью, что и обеспечивает равномерную подачу материала в зону плавления. Увеличение равномерности подачи материала обеспечивает конструктивное исполнение лотка вибропитателя непрерывного действия, имеющего рассекатель потока движущегося материала и наличие на его поверхности радиуса на кромке сброса. Это позволяет более равномерно распределять поступающий материал в печь вдоль круглого электрода печи.
Конструкция дозатора обеспечивает в широком диапазоне изменения конструктивных и режимных параметров в пределах заданной точности дозирования сыпучих материалов с различными физико-механическими свойствами. Изменением угла наклона лотка вибропитателя дискретной подачи материала и лотка вибропитателя непрерывного действия в пределах от 0 до 15 градусов можно изменять производительность дозатора на выходе при загрузке материала в печь. При этом угол наклона лотка вибропитателя дискретного действия должен быть больше угла наклона лотка вибропитателя непрерывного действия на 3-5 градусов.
В заявляемом дозаторе блок управления управляет движением каждого вибропитателя. При этом блок управления может быть выполнен как единый блок, имеющий соответствующие электрические и логические соединения, а также возможно наличие нескольких блоков управления, каждый из которых управляет движением виброприводов соответствующего весового модуля и соответствующего лотка. Принципиального значения компоновка блока управления для заявляемого технического решения не имеет. Датчики веса могут иметь любое известное конструктивное исполнение тензодатчиков.
Конструктивное решение дозатора, заключающееся в различном ориентировании двух вибропитателей по отношению друг к другу в горизонтальной плоскости и расположением один над другим по вертикали, позволяет создать конструкцию дозатора с минимально возможными габаритными размерами. Предложенная конструкция дозатора легко встраивается в замкнутый объем, по отношению к другим типам дозаторов, например, ленточным и т.д., что позволяет использовать ее в вакууме.
В целом конструкция обладает надежностью и длительным сроком службы не менее 10 лет. Устройство выполнено следующим образом:
На фиг.1 изображен общий вид дозатора непрерывного действия, на фиг.2 - показано конструктивное решение вибропитателя непрерывного действия, вид сбоку, сзади и сверху.
На фиг.3 показан вид сверху соединения лотка вибропитателя непрерывного действия с металлургической печью.
На фиг.4 показан график, поясняющий работу вибропитателей дискретной и непрерывной подачи материала, где
W - текущий вес материала;
cyм
W - масса отдозированного в цикле материала;
max
W - максимальный вес материала на вибропитателе непрерывной подачи материала при котором прекращается работа вибропитателя дискретной подачи материала;
min
W - минимальный вес материала на вибропитателе непрерывной подачи материала при котором начинается работа вибропитателя дискретной подачи материала;
1
ΔW - масса материала, загружаемая на вибропитатель дискретного действия.
2,3
ΔW - масса материала, сбрасываемая на вибропитателе непрерывного действия
t - время прохождения материала, сек;
1
Δt - время убывания массы на вибропитателе непрерывной подачи материала;
2
Δt - время работы вибропитателя дискретной подачи материала;
цикла
Δt - время одного цикла;
Дозатор содержит загрузочный бункер 1, установленный на несущем каркасе печи 2, к которому присоединен при помощи пружин 3 вибропитатель дискретной подачи материала 4. Вибропитатель непрерывной подачи материала 5 подвешен на пружинах 3 в корпусе грузоприемного устройства 6, в котором вес материала с лотка вибропитателя 5 передается через штоки 7 на тензодатчики 8, установленные на основании 9 (фиг.1, 2). Для работы в вакууме (зона 10) виброприводы вибропитателей дискретной 4 и непрерывной подачи материала 5 заключены в кожух 11 (фиг.2) и имеют сильфоны 12 (фиг.1) для отвода тепла во внешнюю среду, а грузоприемное устройство соединено с корпусом печи через сильфоны 13. Конструкция лотка вибропитателя непрерывного действия 5, подающего материал в печь, содержит перегородку в виде рассекателя 14 движущегося потока материала и имеет радиус на кромке сброса 15.
фиг.2, 3. Данный лоток может иметь одну или несколько перегородок, в зависимости от свойств дозирующих материалов.
Процесс дозирования непрерывным потоком материала в печь управляется контроллером через блоки управления вибропитателями, расположенные вне зоны вакуума (не показано).
Устройство работает следующим образом:
Материал поступает из бункера 1 на лоток вибропитателя дискретной подачи материала 4 и затем на лоток вибропитателя непрерывной подачи материала 5 (фиг.1). На вибропитателе 5 измеряется масса поступающего материала с лотка вибропитателя 4 и контролируется масса материала, сбрасываемая в печь, при помощи тензодатчиков 8 грузоприемного устройства 6. Вибропитатель 4 в максимально короткий промежуток времени подает материал на лоток вибропитателя 5, где он взвешивается и формируется сигнал на выключение вибропитателя 4. На вибропитателе непрерывной подачи материала 5 поддерживается масса в пределах необходимой производительности для загрузки материала в печь.
1
2
2
1
1
2
2
Работа дозатора непрерывного действия определяется циклом работы двух вибропитателей дискретной 4 и непрерывной подачи материала 5. Это происходит следующим образом (фиг.4). При включении дозатора (точка 1) определяются значения по массе: максимальное значение (max) Wcyм=Wcyм+ΔW, (точка 2) и минимальное значение (min) Wcyм=Wcyм+ΔW, (точка) 3. После выгрузки максимального значения материала max Wcyм (точка 2), когда масса материала на вибропитателе 5 достигнет по величине минимального значения Wcyм (точка 3) фиг.4, происходит расчет текущей производительности (Р), P=ΔW/Δt равной массе материала, прошедшей за промежуток времени (Δt) работы вибропитателя 5. Затем происходит загрузка вибропитателя 4 за время (Δt) максимальной массой, (max) Wcyм=Wcyм+Δt·P (точка 4) и сравнение текущей производительности с заданной производительностью. При необходимости, подготавливается коррекция управляющего сигнала по скорости загрузки материала на вибропитатель 5 с вибропитателя 4, затем операции повторяются, т.е. точки 3 и 4, что соответствуют экстремальным значения массы материала, т.е. max и min.
1
2
Работа дозатора определяется временем работы вибропитателя непрерывного действия 5 (Δt) и временем загрузки материала на вибропитатель дискретного действия 4 (Δt) с взвешиванием массы материала на тензодатчиках 8 грузоприемного устройства 6 (фиг.4).
Вибропитатель дискретной подачи материала 4 должен быть настроен на максимальную производительность, допустимую для вибропитателя выбранной производительности, а производительность вибропитателя непрерывной подачи материала 5 должна быть регулируемой с помощью блока управления (БУВП) (не показано). Регулирование работой вибропитателей дискретной и непрерывной подачи материала осуществляется изменением углов наклона лотков вибропитателей 4, 5 и амплитудой их колебаний согласно заданной производительности. Изменение углов наклона может быть в пределах от 0 до 15 градусов в зависимости от материала, при этом угол наклона лотка вибропитателя 4 должен быть больше угла наклона вибропитателя 5 на 3-5 градусов. Управление дозатором осуществляется программным обеспечением (БУВП).
Дозатор работает в дискретно-непрерывном режиме, обеспечивая равномерную подачу материала в зону плавления печи в заданные промежутки времени.
Использование двух вибропитателей с различными режимами работы позволяет сочетать два связанных между собой простых процесса работы, т.е. дискретность и непрерывность. Это обеспечивает изменения в широком диапазоне режимных параметров загрузки материала в печь.
В целом конструкция обладает надежностью и длительным сроком службы не менее 10 лет.