ДОЗАТОР ШНЕКОВЫЙ ДЛЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к дозирующему оборудованию для пищевых и непищевых продуктов, и может быть использовано для дозирования и фасовки пылящих, трудносыпучих и гранулированных продуктов (строительные смеси, сухие краски, стиральные порошки, сухое молоко, крахмал, мука, сахарная пудра и др.). Дозатор может быть использован в строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности, связанных с переработкой, транспортированием и реализацией сыпучих материалов.
Уровень техники
Известен шнековый дозатор (патент РФ на изобретение №2259313, опубл. 27.08.2005), содержащий бункер с установленным внутри него вертикальным валом, по оси которого в нижней части бункера расположен дозирующий орган в виде заключенного в трубу шнека. Бункер снабжен устройством для предотвращения сводообразования, под которым в нижней части бункера на валу смонтирован усеченный конус с возможностью совместного вращения с валом и шнеком и с возможностью вертикального перемещения на валу для установки калибровочного зазора между образующей бункера и нижними кромками конуса. При угле конусности данного конуса относительно горизонтальной плоскости дозатора в 30-45° калибровочный зазор устанавливают в размере 10-20 мм.
Недостатком этого устройства является недостаточная точность дозирования и фасовки, проблемы с обеспечением стабильной работы, вследствие сложности конструкции дозатора.
Из уровня техники известно устройство для дозирования сыпучих материалов, содержащее бункер, соединенную с нижней частью бункера вертикально установленную дозирующую цилиндрическую камеру со шнеком, привод вращения шнека, ворошитель материала (авторское свидетельство СССР №580446, опубл. 15.11.1977).
Недостатками известного устройства являются высокие энергетические затраты на дозирование и сложность конструкции. Наличие ступенчатого шнека на валу по всей длине дозирующей камеры и ворошителя с большим радиусом вращения приводит к значительным энергозатратам на их проворачивание при дозировании.
Известно также устройство для хранения и дозирования сыпучих материалов, содержащее бункер с коническим участком, выход которого подключен к шнековому питателю, установленный на выходе весовой дозатор и блок управления (патент РФ на изобретение №2098332, опубл. 10.12.1997).
Недостатком известного устройства, в первую очередь, является сложность его конструкции. Изготовление стенок бункера из упругого материала с целью их самовстряхивания приводит к усложнению устройства, неопределенности при разрушении сводов, и, как следствие, к снижению точности дозирования. Для повышения точности дозирования в этом решении дополнительно установлен весовой дозатор (тензобалка). Применение весового дозатора ведет к снижению производительности при малых объемах фасуемого продукта и к увеличению стоимостных показателей оборудования из-за сложных весовых терминалов.
Известен вибробункер и шнековый питатель в сборе, содержащий бункер с расположенным внутри его вертикальным валом и с дозирующим органом в виде шнека (патент на изобретение США №4944334, опубл. 31.07.1990).
Известная установка имеет невысокую точность дозирования.
Известно устройство для дозированной выдачи сыпучих материалов (авторское свидетельство СССР №1390152, опубл. 23.04.1988 г.), содержащее корпус с донным шнековым транспортером с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, защитный колпак и диск, приемную камеру, наклонный козырек, ходовую часть.
Недостатками известного устройства являются относительно низкая эффективность процесса транспортирования, а также быстрый износ отдельных элементов устройства, вследствие забивания шнекового транспортера.
Известно также конструктивное решение поверхности шнека, предназначенное для облегчения перемещения слеживающихся грузов, в котором поверхность шнека выполнена в виде отдельных лопастей фасонной формы (Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины - М. Машиностроение. 1983. С.351-353).
Недостатком известного решения является относительно малая производительность, обусловленная низким коэффициентом заполнения шнека.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявленному дозатору шнековому - прототип -является винтовой питатель для плохосыпучих материалов (авторское свидетельство СССР №988696, опубл. 15.01.1983 г.), содержащий корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, вал с основной винтовой насадкой из сплошных лопастей и с дополнительной винтовой насадкой, закрепленной на валу, пружину и бурт, установленные на валу винтового шнека, поддерживающую и приводную опоры.
Недостатком известного устройства является относительно низкая эффективность подачи транспортируемого материала, вследствие заклинивания шнека и забивания шнекового транспортера и, как следствие, повышенный износ корпуса и шнека.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели - создание высокопроизводительного компактного и надежного устройства для дозирования сыпучих материалов, обеспечивающего возможность работы с трудносыпучими и пылящими материалами.
Техническим результатом является снижение комкования сыпучих материалов, а также упрощение конструкции, повышение надежности и производительности работы шнекового дозатора.
Указанный технический результат достигается тем, что дозатор шнековый для сыпучих материалов содержит корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, вал со шнековым транспортером, соединенный с двигателем через шкив, причем согласно полезной модели, корпус с помощью резьбы соединен с конической насадкой, которая совмещена с разгрузочным патрубком; винтовая лопасть шнекового транспортера имеет прерывистую поверхность, причем его диаметр уменьшается по направлению к разгрузочному патрубку, первоначально в соответствии с уменьшением диаметра конической насадки, а затем ступенчато в соответствии с диаметром разгрузочного патрубка; на валу установлены последовательно пылеуловитель, опорный подшипник, фланец с крышкой и шкив.
Прерывистая поверхность винтовой лопасти шнекового транспортера может быть выполнена в виде вырезов треугольной формы, глубина вырезов составляет до ½ диаметра витка, количество вырезов на витке - от 3 до 7.
Коническая насадка и разгрузочный патрубок могут быть изготовлены из пластмассы.
На валу шнекового транспортера могут быть установлены не менее двух опорных подшипников.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен общий вид шнекового дозатора для сыпучих материалов.
На фиг.2 показана форма винтовой лопасти шнека.
Осуществление полезной модели
Дозатор шнековый для сыпучих материалов содержит: корпус 1 с загрузочным патрубком 2, вал 3 со шнековым транспортером 4, коническая насадка 5 корпуса, разгрузочный патрубок 6, пылеуловитель 7, опорные подшипники 8, фланец 9 с крышкой, шкив 10, патрубок 11 для подачи воздуха.
Винтовая лопасть шнекового транспортера 4 имеет прерывистую поверхность в виде вырезов треугольной формы, глубина вырезов до ½ диаметра витка, количество вырезов на витке от 3 до 7 (на фиг. показан один из вариантов с 5 вырезами). Диаметр шнекового транспортера 4 уменьшается по направлению к разгрузочному патрубку (по направлению движения сыпучего материала), первоначально в соответствии с уменьшением диаметра конической насадки 5, а затем ступенчато в соответствии с диаметром разгрузочного патрубка 6.
Коническая насадка 5 является сменной частью устройства, соединена с корпусом 1 с помощью резьбы, насадка 5 может быть изготовлена из пластмассы (например, фторопласта, поливинилхлорида и т.п.).
Разгрузочный патрубок 6 является сменной частью устройства и может быть изготовлен из пластмассы (например, фторопласта, поливинилхлорида и т.п.). Разгрузочный патрубок 6 одной стороной совмещен с конической насадкой 5, а с другой стороны на этот патрубок надевают мешок для сыпучего материала.
Пылеуловитель 7 очищает воздушный поток от взвешенных частиц, обеспечивая надежную работу дозатора, особенно при фасовке пылящих материалов.
Опорные подшипники 8 обеспечивают жесткость конструкции, причем использование, как минимум двух подшипников обеспечивает достаточную жесткость и долговечность конструкции шнекового дозатора.
Фланец 9 с крышкой предназначен для оперативного ремонта подшипников, их обслуживания и замены.
Шкив 10 обеспечивает передачу вращательного движения от двигателя к валу 3 со шнековым транспортером 4.
Патрубок 11 для подачи воздуха непосредственно в производственном процессе не участвует, а предназначен для обслуживания дозатора. При забивании транспортного канала, при необходимости очистки и переналадки дозатора на фасовку другого материала, к патрубку 11 присоединяют шланг для подачи воздушного потока, который и обеспечивает очистку транспортного канала.
Дозатор шнековый для сыпучих материалов работает следующим образом.
Через загрузочный патрубок 2 происходит подача сыпучего материала в корпус 1. Вращение вала двигателя передается через шкив 10 шнековому транспортеру 4. Шнековый транспортер 4 начинает вращаться и винтовая лопасть шнека, вращаясь, обеспечивает поступательное движение перемещаемого сыпучего материала. Транспортируемый материал захватывается винтовой лопастью шнека и перемещается в продольном направлении от загрузочного патрубка 2 к разгрузочному патрубку 5 под действием силы, создаваемой шнековым транспортером 4. Наличие повторяющихся вырезов на винтовой лопасти шнека, обеспечивает относительно низкие показатели износа корпуса при значительном повышении производительности и энергоэффективности работы всего устройства. Изменяющийся диаметр шнекового транспортера, а также определенные опытным путем параметры вырезов на винтовой лопасти (треугольная форма, глубина вырезов до ½ диаметра витка, количество вырезов на витке от 3 до 7) обеспечивают эффективную работу дозатора именно с трудносыпучими материалами, имеющими мелкий фракционный состав и/или склонность к комкованию.
При достижении материалом разгрузочного патрубка 6 происходит выгрузка материала в фасовочную тару, например бумажный мешок. Причем использование для транспортирования сыпучего материала только шнекового транспортера 4, без использования напорного воздушного потока, позволяет использовать в качестве фасовочной тары - тару из менее прочного материала и менее прочной конструкции. Что позволяет, в свою очередь, использовать более дешевую фасовочную тару и снизить себестоимость процесса дозирования и фасовки материалов.
Разработанная конструкция шнекового дозатора решает проблему забивания материалов в транспортировочном канале и обеспечивает надежное и эффективное транспортирование материала.
Применение описанного устройства позволяет снизить износ элементов дозатора и вместе с тем повысить производительность и энергоэффективность транспортирования материалов.
Таким образом, в результате реализации заявленной полезной модели обеспечивается значительное снижение комкования сыпучих материалов, а также упрощение конструкции, повышение надежности и производительности работы шнекового дозатора.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели показал, что совокупность существенных признаков заявленного устройства не известна из уровня техники и значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».
Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленного устройства для дозирования и фасовки пылящих, трудносыпучих и гранулированных продуктов, которое может быть использовано в строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности, связанных с переработкой сыпучих материалов, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».