Технические решения по дозированию материалов фирмы «Wьrttemberische Mettallwa-renfabrie» по патенту ФРГ [19] и Японской фирмы «Matsushita Industry.LTD» по патентам [20, 21] в отличие от рассмотренных выше проще (рис. 7). Камеры 1, установленные в горизонтальном дозирующем диске 2, экранируются к верху пластинчатыми сегментами 3. Имеется блокировочный механизм 4. Подача материала производится аналогично отечественным. Недостатком этих конструкций является малый диапазон регулирования. Для использования их во взрывоопасном производстве требуется модификация и создание нового безопасного привода.
Рис. 6. Дозатор тарельчатый производства США: 1 - горизонтальные пластины;
2 - поворотные лопасти; 3 - ротор лопастной дозирующий;
4 - направляющая подформовки кромки материала
Рис. 7. Дозатор камерный с вращающимся диском производства ФРГ:
1 - камера дозирующая; 2 - диск; 3 -экранирующая пластина; 4 - блокировочный механизм
Так, когда необходимо дозировать материалы, имеющие склонность к образованию сводов, уплотнению (высокодисперсных), в дозаторах (рис. 8) фирмы США используют ворошители 1 в виде спиралей, закрепленных на диске 2 и вращающихся вокруг оси бункера [22]. В дозаторах японской фирмы «Minolta Camera Kabushiki Kaisha» применяются щетки, вращающиеся вокруг оси, вертикальной потоку материала, а в канале установлены дополнительные ворошители 3 [23]. В конструкции аппарата по патенту США [24] так же, как и в указанных дозаторах, используют механические ворошители в виде лопастей, совершающие колебательные движения, с дополнительно установленным узлом предварительной подготовки дозы материала в виде ротора с канавками, расположенными между смещенными относительно друг друга элементами.
Перечисленные дозаторы [22, 23, 24] сложны в конструктивном исполнении самих приводов и ворошителей, в них не полностью исключено влияние изменения плотности материала на точность дозирования и во всех случаях диаметры сечений бункеров значительны и подобраны с учетом обеспечения свободного гравитационного истечения сыпучего материала. Кроме того, роль ворошителей в них сводится только к обеспечению обрушения материала (высыпанию) из бункера.
В последнее время за рубежом все чаще предлагаются дозаторы камерного типа. Это обусловлено их сравнительной простотой, широкой областью применения. Так, в конструкциях дозаторов ФРГ [26, 27], Японии [28] (рис.9) предусмотрено перемещение мерной камеры 1 как поступательно, так и за счет вращения. При этом истечение материалов из бункера обеспечивается за счет профиля бункера 2, имеющего одну сторону вертикальную, а противоположную - наклонную, и гарантированного зазора между диском 3 с мерной камерой, бункером и скребковой перегородкой 4. Такие бункера эффективны до определенных размеров выходного сечения и неэффективны при использовании их с высокодисперсными материалами («связные»). Кроме того, эти конструкции усложнены всевозможными толкателями, мембранами.
Рис. 8. Дозатор с вращающимся диском и ворошителями производства США: 1- спиральный ворошитель; 2 -диск; 3 - дополнительный ворошитель
Рис. 9. Дозатор камерного типа с вращающимся диском производства
США, ФРГ, Японии: 1 - мерная камера; 2 - бункер; 3 - диск; 4 - перегородка
Представляют интерес дозаторы барабанного типа для малых объемов фирмы США «Xerax Corporation» [29] и Японской фирмы «Minolta Camera Kabushiki Kaisha» [30], в которых для обеспечения предварительной подготовки поступления материала в мерник применяются ворошители в виде сферы или рамки. Но указанные дозаторы имеют ряд недостатков, а именно, имеют слишком сложную приводную часть и недостаточно эффективны при использовании их для дозирования материалов с изменяющимися характеристиками (плотность).
Предлагаются дозаторы [31, 32], в которых используются концентрично установленные один в другом «контурные шнеки» или ленточный питатель. Данные конструкции применимы для свободно истекающих сыпучих материалов, но в них не решены вопросы по дозированию «связных » материалов.
Особый интерес представляет дозатор ФРГ (рис. 10) [33], включающий четыре последовательные ступени обработки сыпучих материалов: свободообрушение, две ступени кондиционирования материала с направлением однородного материала на дозирование и дозирование кондиционного материала. При этом материал при движении четыре раза меняет направление. Первая ступень, расположенная в бункере, представляет собой вращающийся диск 1 со спиральными выступами, под которым в ступени кондиционирования находятся поочередно два перфорированных диска 2 с шиловидными горизонтально расположенными ворошителями, причем, последний диск имеет трубчатые сборники 3, направляющие материал к оси устройства, откуда он спиральными лопатками 4 дозирующего диска отводится к периферии и через окна 5 собирается в выходной воронке 6. Диски закреплены на валу, соединенным с приводом 7.
Рис. 10. Дозатор производства ФРГ: 1 - диск вращающийся; 2 - диск перфорированный; 3 - сборник материала; 4 - лопатки спиральные; 5 - окно; 6 - выходная воронка; 7 - привод
В предлагаемом аппарате исключено влияние изменений реологических характеристик материалов на процесс истечения и, следовательно, дозирования. Возможно его применение для дозирования связных сыпучих материалов. Но конструкция дозатора сложна в изготовлении, эксплуатации и особенно в ремонте, что обусловлено наличием сложных приводов и на что, особенно в последнее время, в США при разработке оборудования начинают обращать внимание.
В результате исследования патентной литературы можно отметить, что, в перспективных дозаторах объемного типа совмещаются несколько функций: ворошение, предварительное формование дозы и дозирование материала. Направления в области создания дозирующих устройств в основном связаны с определением режимов побуждения материала и решением задачи обеспечения истечения материалов из бункеров, не увязывая характеристики дозаторов с характеристиками дозируемого материала. Поэтому при проектировании дозаторов обычно в качестве побудителей применяются механические ворошители, которые, как указаны в работе [34], наиболее эффективны для любого, даже высокодисперсного материала, по сравнению с вибрационными и пневматическими.
Заключение
Таким образом, по результатам проведенного анализа существующих отечественных и зарубежных конструкций дозаторов следует отметить, что основной задачей при создании дозаторов для подачи связанных сыпучих материалов, особенно малыми объемами, является обеспечение нормального истечения материала из бункера в мерную емкость и исключение влияния изменения характеристик материала на точность дозирования. Решению этой задачи в настоящее время почти не было уделено должного внимания, проектирование дозаторов базируется в основном на экспериментальных данных конкретного материала и не связывается с характеристиками других применяемых сыпучих материалов.
Каждая из рассмотренных конструкций дозирующих устройств обладает определенными преимуществами и недостатками. Однако требования к разрабатываемым дозаторам должны обосновываться, исходя из конкретных условий производства.
Литература
Орлов С.П. Дозирующие устройства. 3 изд. М.: «Машиностроение». 1966.
Алферов К.В. Бункерные устройства. М.: Машгиз. 1955. 307с.
Объемные питатели. Каталог. М.: ЦИНТИ «Химнефтемаш». 1979.
Авт.св 218265 (СССР). Устройство для дозирования. Г.С. Клетнев, Н.А. Саломатина, А.В. Гагарин, И.В. Юсупов, И.И. Гайнуллин. Заявка №3059924 от 13.04.83. Б.И. 1985. №5.
Авт.св 590607 (СССР). Шнековый дозатор. А.А. Мироненко, А.Ш. Киясбейли и Н.Л. Макаров . Заявка от 23.04.77. Б.И. 1978. №4.
Авт.св. 771469 (СССР). Устройство для дозирования сыпучих материалов. И.Р. Дударев, В.Н. Петров, В.Ф. Петько и Н.И. Шевченко. Б.И. 1980. №38.
Авт.св. 794381 (СССР). Устройство для непрерывного дозирования сыпучих материалов. А.В. Козлов, М.З. Купершмидт, А.Б. Розенфельд и И.В. Тув. Б.И.
Карпин Е.Б. Средства автоматизации для измерения и дозирования массы. Расчет и конструирование. 2е изд. М.: «Машиностроение». 1971. 467с.
Прозоровский В.В. Современные объемные дозаторы сыпучих материалов и системы управления ими. М.: ЦНИИТЭН легпищепром. 1970. 519с.
Авт.св. 593060 (СССР). Устройство для дозирования порошковых материалов. В.Ф. Лурье, А.Ф. Николаев, В.П. Проценко, С.В. Рябинов и А.М. Саблин. Б.И. 1978. №6.
Виденеев Ю.Д. Дозаторы непрерывного действия. М.: «Энергия». 1978. 183с.
Авт.св. 617686 (СССР). Устройство для дозирования и подачи порошковых материалов. О.Р. Юркевич и А.И. Боркон. Б.И. 1978. №28.
Авт.св. 861952 (СССР). Дозатор сыпучих материалов. Н.Т. Куян, Ф.С. Беллин и Б.И. Шнапер. Б.И. 1981. №33.
Виденеев Ю.Д. Автоматическое непрерывное дозирование сыпучих материалов. М.: «Энергия». 1974. 120с.
Максягин Г.М. Дозаторы сыпучих материалов. М.: ВНИИПИ. 1984. 68с.