Шнековый питатель
SCREW FEEDER

Изобретение относится к области пневматического транспорта, в частности к устройствам для подачи сыпучих материалов в нагнетающий материалопровод, и предназначено для использования в химической, пищевой, в других отраслях промышленности, в строительстве, в сельскохозяйственном производстве в качестве питающего устройства нагнетающей пневмотранспортной установки для сыпучих материалов.
Известен шнековый питатель, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус с конусной частью и закрепленными к нему приемным патрубком и смесительной камерой. В корпусе помещен вал с винтом, одна сторона которого посадочным местом через муфту соединена с приводным электродвигателем, а другая сторона имеет разрывы винта для образования уплотненной пробки из транспортируемого материала. Корпус и винт выполнены с равномерно изменяющимися в направлении смесительной камеры диаметрами (авторское свидетельство SU 2067072, МПК B65G 53/48 (1995.01).
Недостатками этого питателя являются большие габариты, особенно по длине, следовательно, и большая масса при высокой стоимости, не большая производительность по причине низкого коэффициента заполнения шнека, ограничение возможности подачи материала в область с повышенным давлением, обусловленное нарушением герметичности уплотняющей пробки вследствие значительного биения вала шнека из-за большой консольной части шнека и небольшой длины соединяющихся частей валов шнека и электродвигателя.
5
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату - прототипом - является пневмовинтовой питатель, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус с уплотнительным узлом, смесительной камерой и приемным патрубком. В корпус помещен вал шнека, один конец которого проходит через уплотнительный узел и посадочным местом через муфту соединен с валом электродвигателя, а на другом конце жестко закреплен винт. На корпусе со стороны, противоположной смесительной камере, укреплена кольцевая камера с гильзой, соединенная с приемным патрубком и охватывающая вал шнека. Диаметр витков винта в кольцевой камере и части гильзы меньше диаметра витков винта остальной части вала шнека. Перед входом в смесительную камеру осуществляется формирование уплотняющей пробки, которая транспортируется к месту разгрузки (авторское свидетельство SU 173170, МПК B65G 53/48).
Недостатками пневмовинтового питателя являются большие габариты, особенно по длине, следовательно, и большая масса при высокой стоимости, не большая производительность по причине низкого коэффициента заполнения шнека, ограничение возможности подачи материала в область с повышенным давлением, обусловленное нарушением герметичности уплотняющей пробки вследствие значительного биения вала шнека из-за достаточно большой консольной части шнека и небольшой длины соединяющихся частей валов шнека и электродвигателя.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании шнекового питателя с уменьшенными габаритами, следовательно, и массой, при пониженной стоимости, повышенной производительностью и расширенной возможностью подачи материала в область с более высоким давлением.
Решение этой технической проблемы достигается тем, что в шнековом питателе, содержащем цилиндрический корпус с приемным патрубком, смесительной камерой и уплотнительным узлом, установленный внутри корпуса и соединяющийся с валом электродвигателя вал шнека, с одной стороны которого к нему закреплен винт, а с другой стороны имеется посадочное место, согласно изобретению вал шнека встроен в пустотелый вал электродвигателя и жестко соединен с ним на концевых участках посадочными местами общих подшипниковых узлов, а угол подъема винтовой линии заборных расположенных под приемным патрубком витков винта выполнен увеличивающимся от λ = 0 до
i
нас
зап
2
2
λ = arctg(4G / π νρ Dtk),
i
м
где G = Gx/l - количество подаваемого материала, перемещаемого винтом шнека по длине приемного патрубка;
l - длина приемного патрубка;
м
G - производительность шнекового питателя;
x - расстояние по длине заборных витков от начала 1-го витка до места определения λ;
ν - частота вращения вала шнека;
нас
ρ - насыпная плотность транспортируемого материала;
D - диаметр витков винта;
t - шаг витков винта;
зап
k - коэффициент заполнения поперечного сечения питателя,
или заборная часть винта выполнена в виде усеченного, расширяющегося в сторону движения материала от диаметра вала шнека до внутреннего диаметра корпуса конуса с углом раскрытия
Соединение вала шнека с пустотелым валом электродвигателя по расположенным с его обеих сторон посадочным местам позволяет уменьшить длину питателя, следовательно, его массу и стоимость, а также биение шнека, значит целостность и плотность «пробки», что позволяет подавать материал в область с более высоком давлением. Увеличение угла подъема винтовой линии шнека под приемным патрубком по направлению движения материала или изготовление заборной части винта расширяющейся позволяет снизить эффект отбрасывания витками шнека транспортируемого материала, следовательно увеличить коэффициент заполнения шнека, а значит, повысить производительность питателя.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема шнекового питателя с переменным шагом заборных витков винта, а на фиг. 2 - схема шнекового питателя с конусной, расширяющейся заборной, находящейся под приемным патрубком частью винта.
Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено следующее:
- вертикальной линией со стрелкой, обращенной сверху вниз, показано направление подачи транспортируемого материала;
- вертикальной линией с точкой и стрелкой, обращенной снизу вверх, показано направление подачи воздуха в смесительную камеру;
- горизонтальной линией, пересеченной крестом, и со стрелкой, обращенной слева направо, показано направление вывода аэросмеси;
- круговой линией со стрелкой показано направление вращения вала электродвигателя;
- α - угол раскрытия заборной части винта, выполненной в виде усеченного конуса;
- D - диаметр витков винта;
в
- d - диамет вала шнека;
- l - длина приемного патрубка;
- t - шаг витков винта.
Шнековый питатель содержит цилиндрический корпус 1 с окном 2 и приемным патрубком 3. К цилиндрическому корпусу 1 с одной стороны закреплен конус 4 со смесительной камерой 5, а с другой стороны имеется посадочное место в виде уплотнительного узла 6.
Вовнутрь корпуса 1 помещен вал шнека 7 с закрепленным на нем винтом 8, входящий в пустотелый вал 9 электродвигателя 10 и жестко соединяющийся с ним с обеих концов по посадочным местам 11 общих подшипниковых узлов.
Заборная, находящаяся под приемным патрубком 3 часть 12 винта 8, имеет или увеличивающейся в сторону движения материала угол подъема винтовой линии (Фиг. 1) от λ = 0 до
м
нас
зап
2
2
λ = arctg(4Gx /l π νρ Dtk),
или заборная, находящаяся под приемным патрубком 3 часть 13 винта 8, выполнена в виде усеченного, расширяющегося в сторону движения материала от диаметра вала до внутреннего диаметра корпуса конуса (Фиг. 2) с углом его раскрытия
Шнековый питатель работает следующим образом. Транспортируемый материал поступает в приемный патрубок 3, а из него - на вращающийся винт 8, который опирается через вал 9 и посадочные места 11 на подшипники электродвигателя 10 и перемещает материал из-под приемного патрубка 3 в конус 4. При этом для обеспечения перемещения возрастающего по длине приемного патрубка 3 количества поступающего материала угол подъема винтовой линии шнека или диаметр его витков, находящихся под приемным патрубком, увеличивается. Крутящий момент от пустотелого вала 9 электродвигателя 10 передается валу шнека 7 через жесткое соединение на одном из посадочных мест 11. Материал, уплотненный в конусе 4, выдавливается в смесительную камеру 5, где насыщается поступающим туда воздухом, и образующаяся аэросмесь выталкивается в транспортный трубопровод.
Таким образом, предлагаемая конструкция шнекового питателя по сравнению с прототипом позволяет:
- уменьшить габаритные размеры питателя, особенно по длине, следовательно, его массу и стоимость;
- увеличить производительность питателя;
- повысить способность питателя подавать материал в область с более высоким давлением.