3 .0. Дозаторы твердых сыпучих материалов

 

  В отличие от питателей, непрерывно подающих сыпучий материал,  дозаторы обеспечивают автоматическое отмеривание его заданной массы или объема. Соответственно различают объемные и весовые дозаторы. 

Объемные дозаторы просты по конструкции и удобны в эксплуатации, однако их применение сдерживается невысокой точностью дозирования. Наиболее распространенные дозаторы периодического действия - механические и камерные. 

Принцип работы механического дозатора аналогичен шлюзовому питателю, см.рис.1.31а) . За один оборот полого вращающегося цилиндра отмеривается объем материала, равный , где , - внутренний диаметр и длина цилиндра, - коэффициент его заполнения. 

Рабочий элемент камерного дозатора (рис.1.31б)) - подвижная камера, перемещаемая по направляющим в опорной плите с помощью пневмоцилиндра. При движении влево камера заполняется материалом из бункера, а при движении вправо - опорожняется через выпускное отверстие. Производительность дозатора регулируется изменением объема камеры путем установки вкладышей.

Барабанный дозатор с лопастной насадкой (рис.1.32) используется для порционной и непрерывной подачи порошкообразных материалов. При вращении барабана-накопителя материал захватывается лопастями, поднимается вверх и ссыпается в приемный лоток. За один оборот барабана с каждой лопасти ссыпается определенный объем материала. Число лопастей, конструкция крышки приемного лотка и его положение могут быть подобраны так, что в лоток одновременно ссыпается материал только с одной лопасти (порционная подача), либо с двух (непрерывная подача).

В качестве объемных дозаторов непрерывного действия  используют различные типы питателей (шнековые, тарельчатые, барабанные). 

Весовые дозаторы отличает весьма высокая точность подачи материала, но конструктивно они намного сложнее объемных. Рассмотрим принцип действия весового дозатора непрерывного действия с ленточным питателем, см. рис. 1.33. Расход материала контролируется положением коромысла весов, на одном плече которого установлен подвижный противовес, а на другом - опора ролика, воспринимающего давление материала на ленту. При изменении заданного расхода коромысло весов через рычаги перемещает ползун реостата и изменяет ток в цепи регулятора. Регулятор запускает сервомотор, который поворачивает сектор заслонки питающего бункера и изменяет подачу материала на ленту.

3.1. Основные конструкции и расчеты питателей твердых сыпучих материалов

 

У стойчивая безаварийная работа непрерывнодействующих измельчителей и классификаторов, возможна, если подача сырья регулярна во времени и равномерна по рабочей зоне, т.е. исключается завал, холостой ход и неравномерный износ их рабочих элементов. Для реализации регулярной и равномерной подачи твердого сыпучего материала применяются машины, называемые питателями. 

К онструкции питателей включают транспортирующий механизм с регулируемым приводом, обеспечивающий движение материала через рабочую камеру, ограничитель, позволяющий изменять сечение потока материала, и устройства, исключающие обратное движение материала. Рассмотрим наиболее распространенные в химической промышленности шнековые, шлюзовые, тарельчатые и барабанные питатели.

Шнековые (винтовые) питатели (рис.1.27) применяют для подачи хорошо сыпучих порошкообразных и зернистых материалов с размером частиц до 5 мм и влажностью до 1.5%, если допускается их измельчение. Рабочий орган питателя - шнек (винт), перемещающий материал от приемного штуцера к отводному. Для исключения давления материала на опорный подшипник с его стороны 1-1.5 витка шнека делают обратными. Для повышения равномерности выхода материала винт делают многозаходным, ось питателя поднимают в направлении от приемного штуцера к отводному, а участок винта длиной 1.5-2 его диаметра непосредственно перед отводным штуцером выполняют без витков. При подаче плохо сыпучих материалов, склонных к образованию сводов над выпускными отверстиями, в приемный штуцер помещают активатор, соединенный с приводным зубчатым колесом или с вибровозбудителем. 

Объемная производительность шнекового питателя определяется по формуле: , где и - наружный диаметр витков и вала, - шаг винта, - толщина витков, =0.3-0.8 - коэффициент заполнения полостей винта, =0.3-1 - коэффициент проскальзывания материала в полостях винта, - частота вращения вала винта. Регулировка производительности осуществляется изменением значения с помощью вариатора. Мощность, затрачиваемая на перемещение и подъем материала, на преодоление его трения о винт и корпус, трения в подшипниках и передачах ориентировочно определяется по формуле , где - насыпная плотность материала, - длина его подачи, - угол подъема оси винта, - коэффициент потерь на трение в шнеке.

Шлюзовые (секторные) питатели (рис.1.28) применяют для подачи маловлажных хорошо сыпучих материалов с размером частиц до 10 мм. Рабочий орган питателя - вращающийся ротор, к валу которого прикреплены ячейки, изготовленные из листовой стали. Проходя зону загрузочного штуцера, ячейки заполняются материалом, а в нижней части корпуса - разгружаются. Это самая простая и самая распространенная конструкция питателя. 

Производительность шлюзового питателя регулируют изменением частоты вращения ротора с п омощью вариатора. Ее величину определяют по формуле , где - объем ячеек ротора, =0.8-0.9 - коэффициент их заполнения материалом, - частота вращения ротора.

.

Тарельчатые (дисковые) питатели (рис.1.29) предназначены для подачи хорошо сыпучих материалов с малой влажностью и размерами частиц до 3 мм. Материал свободно высыпается из бункера через штуцер подачи и телескопический стакан на вращающуюся тарель и сбрасывается ножом с ее периферии в штуцер отвода. Частота вращения тарели выбирается такой, чтобы действующие на частицы материала центробежные силы не превышали сил трения, т.е. откуда, с учетом , получим: , где - угол внешнего трения материала, - диаметр тарели, =10-20 мм - рекомендуемая ширина ее незасыпаемого края. Предельная высота подъема телескопического стакана над тарелью зависит от угла естественного откоса материала : , где - диаметр стакана.

Производительность питателя зависит от выбранного значения , объема материала на тарели, регулируемого перемещением телескопического стакана, и глубины погружения ножа в материал, зависящей от угла поворота ножа относительно линии центров вращения тарели и ножа (при материал может пересыпаться через нож и оставаться на тарели). Величина угла определяется из условия сброса с тарели за один ее оборот всех частиц, задержанных плоскостью ножа. Установлено, что скорость движения частицы вдоль плоскости ножа к краю тарели постоянна и равна , где - расстояние между осями вращения тарели и ножа. Максимальный путь сброса частиц равен ( -длина ножа), а время одного оборота тарели равно 1/ , поэтому: , т.е. значение является корнем уравнения: .

За один оборот тарели с нее удаляется кольцо материала, сечение которого представляет собой прямоугольный треугольник, площадью , где -- глубина погружения ножа в материал по радиусу тарели. Объем тела вращения равен произведению площади сечения на путь центра тяжести, т.е. объемная производительность питателя . Применение этой формулы оправданно, если высота ножа и при этом , т.е. нож не засыпается материалом и не упирается в телескопический стакан.

В последние годы все более широкое применение находят барабанные питатели (рис.1.30), которые отличает стабильность расхода подаваемого материала. При движении во вращающемся барабане стабилизируется насыпная плотность материала и сглаживается неравномерность его подачи на входе, в результате разность между мгновенной и средней производительностью уменьшается. Расход материала регулируется изменением угла наклона трубы и скорости ее вращения. При подаче плохо сыпучих материалов вблизи стенки барабана устанавливают неподвижную струну, которая срезает налипающий материал.