1.1.3. Устройства для питания и дозирования сыпучих материалов

Механизмы для дозирования сыпучих материалов подразделя­ются на дозаторы для крупнокусковых, крупно- и мелкозерни­стых, а также порошкообразных материалов. По характеру дей­ствия дозаторы подразделяют на устройства непрерывного дей­ствия (поточные) и циклического действия (порционные). Ре­гулирование производительности дозаторов может осуществлять­ся изменением объема дозатора, изменением скорости или сече­ния потока подаваемого материала, причем регулирование мо­жет быть как дистанционным, централизованным, так и с индиви­дуального пульта управления вручную.

Дозаторы непрерывного действия состоят из механизмов, обеспечивающих перемещение материала; первичных датчиков, контролирующих расход и преобразующих измеряемую величи­ну в управляющий сигнал; аппаратуры, выдающей закон управ­ления; исполнительных механизмов; контрольно-измерительных и регистрирующих приборов, а также вспомогательных конст­руктивных элементов.

По принципу дозирования различают объемные и весовые до­заторы. Выбор конструкции дозатора для конкретного техноло­гического процесса определяется физическими свойствами дози­руемого материала, производительностью процесса и требова­ниями к точности дозирования. Из физических свойств дозируе­мого материала наибольшее значение имеют: плотность, одно­родность гранулометрического состава, склонность к слежива­нию и уплотнению.

По конструкции дозаторы непрерывного действия подразде­ляют на секторные, лотковые, тарельчатые, вибра­ционные и червячные. Наиболее широкое распространение в подготовительных производствах нашли секторные (объемные) дозаторы. К их преимуществам следует отнести низкую стои­мость и простоту в эксплуатации. Основным их недостатком по сравнению с весовыми дозаторами является меньшая точность дозирования.

Секторные дозаторы (рис.6) можно применять для дози­рования высокосыпучих порошкообразных и мелкозернистых материалов, а также кусковых материалов с размером частиц до 30 мм.

Принцип работы секционных питателей основан на отборе материала из бункера, установленного над питателем, с помощью ряда отсеков в роторе 2, вращающемся в корпусе 1. Дозируемый материал из бункера через загрузочный патрубок 3 поочередно заполняет отсеки ротора и после поворота его на определенный угол выгружается из отсека под действием соб­ственной силы тяжести.

а) б) в)

Рис. 6.

Корпус секционных питателей выполняют цилиндрическим с вертикальной (для лопастных) или горизонтальной (для ба­рабанных и секторных), осью вращения. Число отсеков в роторе может быть различным: так, в барабанных питателях имеется один отсек (рис 6, а). Увеличение числа отсеков уменьшает пульсацию потока дозируемого материала, но усложняет кон­струкцию, особенно для секторных питателей с регулируемым объемом отсека (рис 6, в).

Производительность секторных питателей Q (м³/ч) можно определить по формуле

где – обьем каждого отсека, м³;

– число отсеков;

– ча­стота вращения ротора, об/мин;

– коэффициент заполнения отсека материалом ( ).

Производительность можно регулировать только за счет изменения частоты вращения ротора или объема отсеков. В обоих случаях диапазон регулирования небольшой. Так, регулирование изменением частоты вращения ограничено, так как при больших скоростях отсек заполняется неполностью и производительность уменьшается, несмотря на увеличение частоты вращения ротора.

Объем отсеков можно изменять различными способами. В секторном питателе, показанном на рис. 6, в, регулирование объема достигается поворотом лопастей, закрепленных на каждой перегородке ротора.

Отверстие А (рис. 6, в), соединяющее внутреннюю полость ротора с атмосферой, служит для сброса избыточного давления. Шибер с пневмоцилиндром служит для перекрытия доступа материала к дозатору.

В лотковых дозаторах (рис. 7) перемещение материала достигается вибрацией лотка 3, закрепленного на плоских пружинах на вибраторе 4. С помощью вибратора создается колебание лотка под углом β к направлению движения материала по лотку. Для регулирования толщины слоя дозируемого материала на лотке устанавливается заслонка 2 на выходе материала из бункера 1. Привод дозатора может быть механическим, электромагнитным и магнитострикционным.

Рис. 7.

Часовая объемная производительность лоткового дозато­ра Q (м³/ч) определяется по формуле

где – площадь сечения лотка, м²;

– амплитуда колебаний вибратора, м;

– частота колебаний вибратора, с^–1,

– коэффициент заполнения лотка ( ; меньшее значение соответствует порошкам, большее – гранули­рованным полимерам).

Производительность лотковых дозаторов регулируют, изме­няя толщину слоя, амплитуду и частоту колебаний. Поскольку массовая производительность в значительной степени зависит от сыпучести и насыпной плотности материала, изменяющихся на практике в довольно широких пределах, лотковые дозаторы обычно используют в тех случаях, когда к точности и воспроиз­водимости дозы не предъявляют особенно высоких требований (транспортирование материалов из расходных емкостей, питание весовых дозаторов, просеивание, промывка и сушка изделий). К преимуществам лотковых дозаторов относятся малая инерционность, простота чистки, малое загрязнение дозируемого ма­териала и большой диапазон производительности (от нескольких килограммов до нескольких сотен тонн в час). Недостатки состоят в невозможности транспортирования липких материалов, в значительных пульсациях и высоком уровне шума.

Тарельчатые дозаторы (рис. 8) можно применять для дозирование мелкозернистых материалов из вертикальных бункеров. Они обеспечивают достаточно равномерное питание, точность которого определяется в основном изменением угла естественного откоса дозируемого материала.

Дозирование осуществляется вращающимся диском (тарелкой) 1 (рис. 8), установленным под цилиндрическим пат­рубком 2 бункера. При каждом обороте диска нож 5 срезает и сбрасы­вает в приемный бункер 4 материал.

Рис. 8.

Объем сбрасываемого материала ра­вен разности объемов усеченного конуса 3, об­разованного высыпаю­щимся из патрубка на диск материалом, и ци­линдра высотой, равной расстоянию от диска до обреза патрубка питаю­щего бункера, и диаметром, равным диаметру выходного патрубка. Следовательно производительность

где – частота вращения диска, об/мин;

– высота зазора между патрубком 2 и диском 1;

– диаметр конуса дозируемого материала на поверхности диска;

– внутренний диаметр патрубка питания 2.

Шнековые дозаторы используют для дозирования мелкозернистых и порошкообразных материалов, склонных к образова­нию сводов и самопроизвольному истечению. Они отличаются большой универсальностью, пригодны для дозирования разнообразных материалов с различным гранулометрическим

Такие дозаторы могут быть одно- или двухшнековыми. Последние применяют для дозирования материалов, склонных к налипанию на нарезку шнека, поскольку в двухшнековых дозаторах достигается взаимная самоочнстка шнеков, находящихся в зацеплении. Одношнековые дозаторы могут иметь сплошную нарезку шнека или прерывистую – лопастные шнеки, причем лопасти могут быть с плоской, наклонной или винтовой поверхностями.

составом и сыпучестью; имеют достаточно низкую, стоимость.

Рис. 9.

Одношнековый дозатор (рис. 9, а) состоит из корпуса 1, внутри которого в опорах вращается шнек 2; на корпусе имеются загрузочный 4 и разгрузочный 6 патрубки. При вращении шнека дозируемый материал поступает в загрузочное окно и перемещается шнеком вдоль его оси. Для устранения попадания дозируемого материала в опорные узлы на шнеке выполняют отбойную нарезку 3 и 5 длиной 1–1,5 витка вблизи загрузочного и разгрузочного патрубков. Червяки одночервячных дозаторов могут иметь как сплошную, так и прерывистую нарезку. Шаг винтовой нарезки обычно составляет .

Во избежание самопроизвольного истечения материала из дозатора иногда выходную часть шнека изготовляют с меньшим шагом.

Объемную производительность одночервячного дозатора Q можно определить по формуле

Производительность двухшнековых дозаторов можно определить по формуле

где – наружный диаметр шнека;

– диаметр сердечника шнека;

– шаг нарезки;

– толщина витка;

– коэффициент заполнения (0,2–0,33);

– угловая скорость шнека;

– частота вращения шнека (40–120) об/мин.