ДОЗАТОР ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
POWDERED MATERIAL FEEDER

Дозатор порошковых материалов относится к области дозирования и переноса мелкодисперсных порошков с регулируемым массовым расходом и может быть использован в металлургической, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности.
Особенностью мелкодисперсных порошковых материалов является неравномерная насыпная плотность, полидисперсность, электризация, повышенные адгезионные свойства. Их гидрофобность, слеживаемость, плохая текучесть, склонность к комкованию и сводообразованию не обеспечивают требуемого постоянства массового расхода материала.
Известны способы и устройства, в подавляющем большинстве которых используется принцип гравитационного истечения порошка из емкости в совокупности с механическими способами воздействия на него и последующего забора и перемещения по транспортному каналу, например с помощью шнека (RU №2217226, 2002 г.). Одним из недостатков шнекового устройства является интенсивная эрозия шнека и стенок питателя и неравномерная массовая подача порошка.
В качестве наиболее близкого прототипа принят дозатор-питатель сыпучих материалов (RU №2107264, МПК G01F 13/00, 1996 г.), который используется для дозирования и переноса мелкодисперсных порошков с регулируемым массовым расходом, состоит из загрузочного бункера с дистанционно управляемой запорно-дозирующей заслонкой, приемной камеры, в которой образуется пылевзвесь, дном которой служит мембрана, являющаяся источником акустических колебаний, и электродинамической головки, управляющей амплитудой и частотой колебаний мембраны. Дно приемной камеры выполнено в виде съемной упругой мембраны, получающей механические колебания через шток от электродинамической головки, и создание колебающейся мембраной акустических колебаний, проникновение которых в загрузочный бункер вызывает в последнем "ожижение" порошка.
Недостатком является то, что подача порошка в зону образования пылевзвеси осуществляется механическими устройствами, детали которых работают в среде мелкодисперсных порошков, что приводит к налипанию порошка и в результате профилактическим работам и простою оборудования, что особенно сказывается при малых расходах.
Задачей изобретения является повышение надежности устройства при долговременной работе с различными порошковыми материалами, отличающимися широким спектром характеристик, обеспечение стабильности и управляемости расходными параметрами двухфазного потока.
Технический результат изобретения достигается тем, что дозатор порошковых материалов, содержит вертикально расположенный бункер с загрузочным патрубком и соосно ему установленный узел захвата порошкового материала, сводоразрушающее устройство, канал транспортирующего газа, канал газопорошковой взвеси, а также механизмы перемещения, двигатели и пульт управления. Согласно изобретению бункер выполнен с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения и снабжен со стороны днища подъемным механизмом с двигателем. В крышке соосно бункеру установлен узел захвата порошкового материала, выполненный в виде трубы с усеченным конусом на конце, обращенном большим диаметром внутрь бункера с возможностью их взаимного перемещения, при этом внутри трубы размещены коаксиально: сводоразрушающее устройство в виде вала двигателя с крыльчаткой на конце; кольцевые каналы подачи транспортирующего газа и газопорошковой взвеси, причем стенка, разделяющая кольцевые каналы в области крыльчатки, выполнена в виде второго усеченного конуса меньшего диаметра и образующего с уступом первого конуса кольцевой щелевой канал доступа транспортирующего газа в зону захвата порошкового материала, при этом расход порошкового материала регулируют скоростью вертикального перемещения бункера.
Только скорость встречного движения узла захвата и поверхности порошкового материала в бункере (скорость вертикального перемещения бункера) определяют расход порошкового материала в дозаторе. Таким образом, варьируют концентрацию частиц в потоке транспортирующего газа. Это особенно необходимо в тех случаях, когда не допускаются отклонения от заданного расхода транспортирующего газа, несущего частицы порошкового материала, к примеру, в плазменном реакторе.
На фиг.1 изображен дозатор порошковых материалов в разрезе, на фиг.2 - фотография опытного образца дозатора порошкового материала.
Дозатор порошковых материалов (фиг.1) состоит из вертикально расположенного бункера 1 с загрузочным патрубком 2, выполненного с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения подъемным механизмом 3 с двигателем 4. Соосно бункеру в крышке 5 установлен узел захвата порошкового материала, выполненный в виде трубы 6 с усеченным конусом 7 на конце, обращенном большим диаметром внутрь бункера 1 с возможностью их взаимного перемещения. Внутри трубы 6 коаксиально размещены: сводоразрушающее устройство в виде вала 8 двигателя 9 с крыльчаткой 10 на конце и концентрично вокруг вала размещены кольцевые каналы 11 и 12 подачи транспортирующего газа и газопорошковой взвеси соответственно. Стенка, разделяющая кольцевые каналы, в области крыльчатки выполнена в виде усеченного конуса 13 меньшего диаметра, чем первый конус 7, и образует с его уступом кольцевой щелевой канал 14 для доступа транспортирующего газа из канала 11 в зону захвата 15 порошкового материала, которая размещена между вторым (меньшим по диаметру) конусом 13 и уровнем порошкового материала в бункере 1.
Вращение крыльчатки 10 и вертикальное перемещение бункера 1 обеспечивают посредством двигателей 9 и 4 и раздельно регулируют с пульта управления 16.
Дозатор порошковых материалов работает следующим образом.
2
3
В бункер 1 через загрузочный патрубок 2 загружают расходуемый мелкодисперсный порошковый материал, например AlO.
Командой с пульта управления 16 двигатель 4 посредством механизма 3 перемещает бункер 1 до соприкосновения с крышкой 5 и узлом захвата порошкообразного материала с крыльчаткой 10. Подают сжатый воздух в канал 11 транспортирующего газа. Одновременно с пульта управления 16 подают команду на двигатель 9 и обеспечивают вращение вала 8 крыльчатки 10 сводоразрушающего устройства. Поток сжатого транспортирующего газа, подаваемый по каналу 11 через кольцевой щелевой канал 14, поступает в зону захвата 15 порошкового материала, ограниченную поверхностью конуса 13 и поверхностью порошкообразного материала в бункере, захватывает взрыхленный крыльчаткой 10 слой порошкового материала и направляет поток по каналу 12 газопорошковой взвеси на выход из дозатора 1. По мере расходования порошкового материала бункер перемещается вверх относительно усеченного конуса 7 до соприкосновения крыльчатки 10 с поверхностью порошкового материала, вплоть до полного его расходования.
Регулирование скорости движения (подъема) бункера осуществляют с пульта 16 и обеспечивают заданный массовый расход и стабильную, равномерную подачу газопорошковой взвеси на выход из дозатора для осуществления дальнейшего технологического процесса.
Пример
Изготовлен и испытан опытный образец - дозатор порошковых материалов аэромеханический ДПАМ-01, предназначенью для дозированной подачи порошков с различными физико-механическими свойствами с транспортирующим газом: химически инертных и химически активных различной дисперсности, гигроскопичности, насыпной плотности.
Рабочее напряжение
~220 В
Электрическая мощность установки
<20 Вт
Расход транспортирующего газа (воздух), (Ar)
от 0,01 - до 0.05 г/с
Диапазон расхода порошка Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
от 5 до 30 г/мин
Диапазон линейной скорости подачи бункера
от 1 до 10 мм/мин
Фракционный состав порошка
от 5-20 мкм
Скорость вращения крыльчатки
100-400 об/мин
3
Экспериментально так же подтверждена работоспособность дозатора на плазмохимической установке УПХМ-01 с порошком хлорида алюминия - AlCl, отличающимся чрезвычайно высокими показателями гигроскопичности.