ДОЗАТОР ДЛЯ РАСФАСОВКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В КЛАПАННЫЕ МЕШКИ

Полезная модель относится к устройствам автоматизированной дозированной по весу расфасовки сыпучих материалов в клапанные мешки и может быть применена в химической, пищевой, горной промышленности, сельском хозяйстве и других областях промышленности, в частности, для расфасовки в бумажные клапанные мешки минеральных мелкодисперсных абразивных материалов малой плотности.
Как известно, чаще всего расфасовка сухих мелкодисперсных сыпучих материалов, склонных к пылеобразованию, осуществляется в клапанные, в том числе бумажные, мешки. Указанная расфасовка обычно осуществляется с помощью фасовочных устройств, которые осуществляют дозированное перемещение материала от загрузочного бункера в специальный разгрузочный патрубок, выполненный таким образом, чтобы на него можно было плотно одеть клапанный мешок.
Известно устройство для затаривания высокодисперсных пылящихся продуктов, которое состоит из бункера, рожка, внутри которого установлен шнек, при этом, с целью увеличения насыпного веса продукта и устранения пыления, рожок, через который продукт подается шнеком в тару, выполнен с двойными стенками, образующими вакуумную камеру, внутренняя стенка которой перфорирована и обтянута фильтровальной тканью (авторское свидетельство СССР №203537; МПК В 65 В 01/12, 01/28; опубл. 28.09.1967 в бюлл. №20).
Согласно описанию к данному авторскому свидетельству, указанный рожок (патрубок), внутри которого размещен шнек, непосредственно контактирует с загрузочным бункером, в дне которого расположена часть
шнека рожка. При этом, рожок выполнен с возможностью плотной установки на нем клапанного мешка.
Главным недостатком этого устройства является отсутствие измерительного устройства, что делает невозможным точное дозирование насыпного продукта.
Кроме того, устройство не имеет приспособления для фиксации клапанного мешка, одеваемого на рожок (разгрузочный патрубок), что может приводить к смещению мешка в процессе фасовки и высыпанию материала.
К тому же, отбор воздуха (пыли) из фактически замкнутого снаружи канала рожка (разгрузочного патрубка) не обеспечивает избежания выхода пыли через зазоры между внешней поверхностью рожка и мешком.
Существенными недостатками данного устройства, значительно ограничивающими его сферу применения, являются использование шнека, который практически делает невозможным расфасовку абразивных материалов и мелкодисперсных материалов малой плотности, частицы которого имеют вид пустотелых сфер. Так, использование этого устройства для транспортирования абразивных материалов приведет к значительно быстрому износу шнека, а перемещение шнеком частиц мелкодисперсного материала малой плотности в виде пустотелых сфер приведет к их значительному разрушению.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому дозатору для расфасовки сыпучих материалов в клапанные мешки и избранным в качестве наиболее близкого аналога является устройство для расфасовки сыпучих материалов в мешки (авторское свидетельство СССР №738945; МПК В 65 В 01/00; опубл. 05.06.1980 в бюлл. №21).
Указанное устройство состоит из загрузочного бункера, объединенного трубопроводом с системой подачи сжатого воздуха, расположенного под ним наполнительного патрубка, имеющего канал, соединенный с аспирационной системой и объединенный с системой рычагов с весовым механизмом,
приспособление для регулирования расхода материала, при этом, с целью повышения точности дозирования, приспособление для регулирования расхода материала содержит штуцер, соединенный с ним трубопроводом клапан для регулировки давления воздуха в бункере, конечный выключатель для управления подачей материала из бункера и ось, соединенную гибкой лентой с весовым механизмом, которая имеет на концах упоры, один из которых предназначен для перекрывания выходного отверстия штуцера, а второй для взаимодействия с конечным выключателем.
Кроме того, с целью грубого регулирования дозы материала, две противоположные стенки бункера устройства выполнены в виде диафрагм и имеют регулировочный винт.
С целью предотвращения попадания материала в аспирационную систему, устройство имеет соединительный трубопровод с системой подачи сжатого воздуха двумя штуцерами, один из которых укреплен под рычагом весового механизма, а второй напротив отверстия канала наполнительного патрубка.
К тому же, с целью предотвращения просыпания материала из наполнительного патрубка, указанное устройство для расфасовки сыпучих материалов в мешки имеет заслонку, смонтированную под бункером и образующую камеру, объединенную с наполнительным патрубком.
Согласно описанию к данному авторскому свидетельству, указанное устройство содержит раму и соединенную с ней камеру, через которую в устройство подается сыпучий материал, то есть загрузочную емкость. Эта загрузочная емкость расположена в верхней части промежуточного бункера, через который подается промежуточная порция материала. Нижняя часть промежуточного бункера объединена с горизонтально расположенной цилиндрической камерой, которая в свою очередь переходит в горизонтальный разгрузочный патрубок. Таким образом, указанные бункер и горизонтально размещенная камера образуют канал перемещения сыпучего
материала. Нижняя часть загрузочной емкости отделяется от канала перемещения сыпучего материала заслонкой, установленной с возможностью перемещения. Разгрузочный патрубок устройства соединен с каналом подачи воздуха и каналом отбора воздуха. В верхней части разгрузочного патрубка установлено устройство фиксации клапанного мешка, которое выполнено в виде пневмоцилиндра. Следует отметить, что устройство для расфасовки сыпучих материалов в мешки содержит весоизмерительное устройство, выполненное в виде рычажных весов.
Основным недостатком описанного устройства для расфасовки сыпучих материалов в мешки является его большие масса и габариты, обусловленные выполнением элементов изделия и их связями.
Так, существенное отрицательное влияние на массо-габаритные характеристики указанного изделия оказывает выполнение весоизмерительного устройства в виде рычажных весов с системой рычагов и противовесов, что в свою очередь также отрицательно влияет на точность измерения (±1% согласно описанию изобретения) и усложняет условия оперативного изменения веса дозы фасуемого материала.
Наличие промежуточного бункера с дополнительными диафрагмами также существенно увеличивает массу и горизонтальные размеры изделия и, кроме того, обуславливает увеличение промежутка времени расфасовки отдельной порции материала.
Выполнение и размещение в данном случае каналов подачи и отбора воздуха также значительно ухудшают массо-габаритные характеристики и отрицательно влияют на надежность работы устройства и, к тому же, обуславливают необходимость применения мощных электромеханических приспособлений подачи и отбора воздуха, которые также увеличивают общий вес изделия.
Большая численность штуцеров и воздухопроводов не только увеличивает массу и габариты изделия, а и отрицательно влияет на надежность его работы.
Задачей полезной модели является разработка дозатора для расфасовки сыпучих материалов в клапанные мешки с улучшенными массо-габаритными характеристиками, а также увеличение точности дозирования изделия, путем нового выполнения элементов и их связей.
Поставленная задача решается за счет того, что в дозаторе для расфасовки сыпучих материалов в клапанные мешки, содержащем раму, соединенную с ней и установленную в верхней части загрузочную емкость, дно которой соединено с каналом перемещения сыпучего материала и отделено от этого канала заслонкой, установленной с возможностью перемещения, соединенный с нижней частью канала перемещения сыпучего материала разгрузочный патрубок, который объединен с каналом подачи воздуха и каналом отбора воздуха, а также весоизмерительное устройство и устройство фиксации тары, выполненное в виде пневмоцилиндра, установленного в верхней части разгрузочного патрубка, соответственно полезной модели, весоизмерительное устройство выполнено в виде тензометрического весового устройства, включающего тензометрический датчик и узел электронного преобразования, канал перемещения сыпучего материала выполнен в виде трубы, установленной с возможностью перемещения по вертикале, а входной участок разгрузочного патрубка выполнен округленным и загнутым вверх.
Именно эти признаки необходимы и достаточны для решения поставленной задачи.
Кроме того, канал перемещения сыпучего материала выполнен в виде трубы, которая имеет конусность, при этом, соотношение диаметра ее верхней части к длине трубы находится в пределах от 0,15 до 0,17, а
соотношение диаметра ее верхней части к диаметру нижней части трубы находится в пределах от 1,6 до 1,8.
Тензометрический датчик тензометрического весового устройства установлен с возможностью контакта с каналом перемещения сыпучего материала.
К тому же, разгрузочный патрубок выполнен в виде трубы, прямолинейный участок которой в направлении от округленного входного участка наклонен вниз под углом от 10° до 20° к горизонтали, а верхний участок выходного конца этого патрубка выполнен округленным таким образом, что выходное отверстие разгрузочного патрубка направлено вниз.
При этом, канал подачи воздуха выполнен в виде прямолинейного отрезка трубки, выходной конец которой введен вовнутрь разгрузочного патрубка в центре нижней зоны его округленного входного участка таким образом, что условная продольная ось симметрии этой трубки направлена в сторону выходного отверстия разгрузочного патрубка под углом от 20° до 24° к горизонтали.
Канал отбора воздуха выполнен в виде трубки, введенной вовнутрь разгрузочного патрубка сбоку в верхней зоне его округленного входного участка и расположенной в верхней зоне полости разгрузочного патрубка таким образом, что входное отверстие этой трубки находится в округленном участке выходного конца этого патрубка.
Именно выполнение весоизмерительного устройства в виде тензометрического весового устройства, включающего тензометрический датчик и узел электронного преобразования, позволяет наиболее существенно уменьшить массу и габариты дозатора и, в то же время, значительно повысить точность измерения в сравнении с ближайшим аналогом (пределы погрешности каждой дозы от номинального значения ±0,25%).
Выполнение канала перемещения сыпучего материала в виде трубы, и выполнение входного участка разгрузочного патрубка округленным и загнутым вверх, позволяет создать общий канал естественного перемещения материала от загрузочной емкости до выходного отверстия разгрузочного патрубка с помощью гравитационных и инерционных сил, действующих на частицы сыпучего материала, избежать применения каких-либо мощных устройств принудительного воздействия, дополнительных воздушных каналов, клапанов и штуцеров и таким образом как существенно уменьшить массу и габариты изделия, так и повысить его надежность.
Установка трубы (канала перемещения сыпучего материала) с возможностью перемещения по вертикале, как и расположение тензометрического датчика с возможностью контакта с каналом перемещения сыпучего материала, позволяет создать условия для применения тензометрического весового устройства, при этом, избежать наличия любых дополнительных связей и, таким образом, существенно уменьшить массу и габариты изделия.
Выполнение канала перемещения сыпучего материала в виде трубы, которая имеет конусность, при соотношении диаметра верхнего участка трубы к ее длине в пределах от 0,15 до 0,17 и соотношении диаметра верхнего участка к диаметру нижнего участка трубы в пределах от 1,6 до 1,8, а также выполнение разгрузочного патрубка в виде трубы, прямолинейный участок которой в направлении от округленного входного участка наклонен вниз под углом от 10° до 20° к горизонтали, а верхний участок выходного конца этого патрубка выполнен округленным таким образом, что выходное отверстие разгрузочного патрубка направлено вниз, позволяет существенно уменьшить габариты общего канала перемещения материала с сохранением возможности естественного перемещения материала к выходному отверстию разгрузочного патрубка, а также обеспечить возможность расфасовки в клапанный мешок при максимальном приближении выходного конца патрубка к противоположной от клапана вертикальной стенке мешка, то есть
удержании наполненной тары самим разгрузочным патрубком без риска разрыва мешка, и таким образом избежать применения поддерживающих приспособлений, в результате чего уменьшить как общую массу, так и габариты изделия.
Выполнение канала подачи воздуха в виде прямолинейного отрезка трубки, выходной конец которой введен вовнутрь разгрузочного патрубка в центре нижней зоны его округленного входного участка таким образом, что условная продольная ось симметрии этой трубки направлена в сторону выходного отверстия разгрузочного патрубка под углом от 20° до 24° к горизонтали, позволяет уменьшить трение между внутренней поверхностью разгрузочного патрубка и потоком сыпучего материала за счет воздушного смазывания указанной поверхности при незначительных затратах воздуха и таким образом избежать необходимости применения мощных принудительных воздушных устройств с объемными воздушными каналами, благодаря чему существенно уменьшить массу и габариты изделия, а также повысить его экономичность и надежность.
За счет выполнения канала отбора воздуха в виде трубки, введенной вовнутрь разгрузочного патрубка сбоку в верхней зоне его округленного входного участка и расположенной в верхней зоне полости разгрузочного патрубка таким образом, что входное отверстие этой трубки находится в округленном участке выходного конца этого патрубка, обеспечивается максимальное приближение этого канала к выходному отверстию патрубка при одновременном уменьшении габаритов этого канала и избежании необходимости применения мощных принудительных воздушных устройств с объемными воздушными каналами, благодаря чему существенно уменьшаются общие масса и габариты изделия, а также повышается его экономичность и надежность.
Суть полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен вид дозатора для расфасовки сыпучих материалов в клапанные мешки сбоку;
на фиг.2 изображен вид разгрузочного патрубка дозатора для расфасовки сыпучих материалов в клапанные мешки сбоку;
на фиг.3 изображен вид разгрузочного патрубка дозатора для расфасовки сыпучих материалов в клапанные мешки сверху.
Один из возможных вариантов выполнения дозатора для расфасовки сыпучих материалов в клапанные мешки имеет вертикальную раму 1, в верхней части которой установлена загрузочная емкость 2, соединенная с камерой 3, где с возможностью перемещения установлена секторная заслонка 4, соединенная с пневмоцилиндром 5. Нижняя часть указанной камера 3 соединена с вертикально размещенной разгонной трубой (каналом перемещения сыпучего материала) 6, которая установлена с возможностью вертикального перемещения ограниченного направляющими 7, прикрепленными к раме 1. Труба 6 содержит жестко установленный кронштейн 8, нижняя часть которого контактирует с тензометрическим датчиком 9, прикрепленным к раме 1. К нижней части трубы 6 прикреплен разгрузочный патрубок 10, в верхней части которого на пластине 11 установлено устройство фиксации клапанного мешка в виде пневмоцилиндра 12. Кроме того, на раме дозатора установлено электронное весоизмерительное устройство 13, содержащее электронный преобразователь, соединенный с тензометрическим датчиком 9, а также соединенную с устройством 13 панель управления 14 с клавиатурой и табло индикации.
Разгрузочный патрубок 10 выполнен в виде трубки, входной участок которой выполнен округленным и загнутым вверх, при этом, его прямолинейный участок в направлении от округленного входного участка наклонен вниз под углом а к горизонтали в пределах от 10° до 20° к горизонтали, а верхняя часть выходного конца этого патрубка выполнена
округленной таким образом, что выходное отверстие разгрузочного патрубка направлен вниз.
Разгрузочный патрубок 10 соединен с каналом подачи воздуха, выполненным в виде отрезка трубки 15, выходной конец которой введен вовнутрь патрубка в центре нижней зоны его округленного входного участка таким образом, что условная продольная ось симметрии этой трубки направлена в сторону выходного отверстия патрубка под углом β к горизонтали в пределах от 20° до 24°.
Кроме того, разгрузочный патрубок 10 соединен с каналом отбора воздуха, выполненным в виде трубки 16, введенной вовнутрь разгрузочного патрубка сбоку в верхней зоне его округленного входного участка и расположенной в верхней зоне полости разгрузочного патрубка таким образом, что входное отверстие этой трубки находится в округленном участке выходного конца этого патрубка.
Трубка 15 соединена шлангом 17, а трубка 16 соединена шлангом 18, с системой подачи и системой отбора воздуха соответственно (на чертежах не показаны).
Работа дозатора для расфасовки сыпучих материалов в клапанные мешки осуществляется следующим образом.
Оператор навешивает клапанный мешок на разгрузочный патрубок 10, после чего с помощью клавиатуры панели управления 14 осуществляется запуск дозатора. При этом, последовательно осуществляется фиксация клапанного мешка пневмоцилиндром 12, обнуление электронным весоизмерительным устройством 13 данных относительно веса мешка, подача воздуха через трубку 15 и отбор воздуха через трубку 16 и открытие секторной заслонки 4 пневмоцилиндром 5.
После этого сыпучий материал, находящийся в загрузочной емкости 2 начинает высыпаться в разгонную трубу 6. Под действием гравитации частицы сыпучего материала набирают достаточную скорость и через
округленную входную часть разгрузочного патрубка, с учетом угла наклона его прямолинейной части, под действием инерционных сил поступают к выходному отверстию, через которое высыпаются в мешок.
При этом, с учетом угла наклона трубки 15, направленная струя воздуха, выходящего из нее, образует псевдоожиженный слой в зоне между потоком материала и нижней поверхностью полости патрубка 10, благодаря чему осуществляется содействие перемещению материала к выходному отверстию и предотвращается возможность его накопления, которое может привести к затору.
С учетом того, что трубка 16, расположена в верхней зоне полости разгрузочного патрубка 10 таким образом, что входное отверстие этой трубки находится над выходным отверстием разгрузочного патрубка 10, осуществляется отсасывание воздуха, который попадает в мешок вместе с сыпучим материалом, но при этом не происходит захват частиц материала.
По мере наполнения мешка сыпучим материалом, тензометрический датчик 9, на который через кронштейн 8 опирается разгонная труба 6 вместе с другими элементами и наполняемым мешком выдает электрический сигнал, пропорциональный весу сыпучего материала. Указанный сигнал передается в электронное весоизмерительное устройство 13, которое в свою очередь передает информацию на табло индикации панели управления 14. При достижении веса материала в мешке, равного 90-95% от заданной через панель управления 14 дозы, электронное весоизмерительное устройство 13 приводит в действие пневмоцилиндр 5, который, за счет перемещения секторной заслонки 4, уменьшает размер выходного отверстия камеры 3. При этом, поток сыпучего материала замедляется и осуществляется точное досыпание материала до заданной дозы.
При достижении веса материала в мешке, равного заданной дозе, электронное весоизмерительное устройство 13 приводит в действие пневмоцилиндр 5, который перемещает секторную заслонку 4 и перекрывает
выходное отверстие камеры 3. На табло индикации панели управления 14 отображает фактический вес загруженного в клапанный мешок сыпучего материала. После этого электронное весоизмерительное устройство 13 приводит в действие пневмоцилиндр 12, который освобождает от фиксации клапанный мешок. Наполненный мешок снимается с разгрузочного патрубка 10. Для расфасовки сыпучего материала в следующий мешок, описанный цикл повторяется.
Выполнение элементов и связей дозатора для расфасовки сыпучих материалов в клапанные мешки, описанное выше, позволяет существенно улучшить массо-габаритные характеристики изделия с одновременным увеличением точности дозирования.