Качающиеся (маятниковые) питатели.
Конструктивная схема качающегося питателя приведена на рис.246.
Рис. 246. Схема качающегося питателя:
1 – бункер; 2 – качающийся лоток; 3 – качающиеся серьги; 4 – кривошипно-шатунный механизм; 5 – демпферирующая пружина; 6 – шарнирные подвески.
Привод питателя осуществляется от электродвигателя через редуктор (на схеме не показаны). За счет колебаний создается определенная равномерность в подаче материала, в значительной мере предотвращается образование заторов в материале и перебои в его поступлении.
Весовая производительность качающегося питателя может быть определена по формуле:
[т/час],
где b – ширина лотка [м]; h – высота слоя материала [м]; l – ход лотка [м]; n – частота вращения эксцентрика [об/мин]; K – коэффициент подачи, К=0,7…0,9; gн – насыпная плотность сыпучего материала [т/м3].
Качающиеся питатели служат преимущественно для подачи кусковых материалов.
Дозаторы.
Переходя к конструкциям дозаторов, целесообразно ещё раз внимательно уточнить понятия «питатель» и «дозатор», приведенные вначале этого раздела. Из определений следует, что питатель той или иной конструкции, определяемой технологией производства, в большинстве случаев входит составной частью в сборочную единицу более высокого иерархического уровня – в дозатор. Действительно, кроме питателя дозатор включает в себя целый комплекс дополнительных функциональных элементов:
массоизмерительное устройство;
отсчетное и задающее устройство;
устройство сравнения;
усилительное устройство;
исполнительный механизм.
Как следует из приведенного перечня, дозатор в общем случае гораздо более сложный объект, чем отдельно взятый питатель. Лишь в отдельных случаях, не связанных с повышенными требованиями к точности дозирования, питатель может обеспечить необходимое дозирование и, соответственно, обеспечить работу простой технологической установки по переработке сыпучих материалов.
Проанализируем некоторые проблемы, возникающие при разработке дозаторов непрерывного действия с системами автоматического управления.
Известно, что дозирующие устройства непрерывного действия с автоматическим регулированием могут работать по разомкнутому или замкнутому циклам управления. Рассмотрим в самом общем и упрощенном виде эти циклы.
Дозатор с разомкнутой (или незамкнутой) системой управления выдает дозируемый материал с необходимой частотой небольшими порциями, автоматически взвешенными, или обеспечивает дозирование материала посредством пропускания его через калиброванные отверстия или щели. В последнем случае регулирование производительности осуществляется либо изменением скорости движения материала, либо изменением сечения потока при неизменной скорости. Дозаторы с незамкнутой системой регулирования могут лишь изменять производительность по заданной программе, но регулировать сам процесс дозирования в плане соблюдения точности и стабильности дозирования они не могут.
Более совершенными являются автоматические дозаторы с системой автоматического управления, работающие по т.н. замкнутому циклу. Принципиальная блок-схема такого дозатора приводится на рис.247.
Рис.247. Блок-схема дозатора с замкнутой схемой автоматического управления:
1 – рабочие органы питателя; 2 – дозируемый поток материала; 3 – измеритель потока; 4 – функциональный блок; 5 – орган сравнения сигналов; 6 – задающий блок; 7 – усилитель; 8 – исполнительный механизм.
Согласно приведенной схеме рабочие органы питателя 1, приводимые в движение исполнительным механизмом 8, выдают поток материала 2. Этот поток контактирует с рабочим органом измерителя потока 3, в результате чего они соответствующим образом реагируют на это взаимодействие (т.е. перемещаются, деформируются и т.п.), вырабатывая направляемый в функциональный блок 4 определенный сигнал. В функциональном блоке этот сигнал преобразуется в соответствующий электрический, магнитный, пневматический, и т.п. сигнал и направляется в блок сравнения сигналов 5. В этом блоке поступивший сигнал сравнивается с сигналом, поступающим из задающего блока 6. В результате сравнения двух сигналов в блоке 5 формируется т.н. сигнал рассогласования, который усиливается усилителем 7 до необходимого уровня. Далее этот сигнал подается в исполнительный механизм 8 (электрический, пневматический, гидравлический и т.п.) и воздействует на рабочие органы дозатора, изменяя скорость потока материала, либо его сечение, либо и то и другое в соответствии с входным сигналом исполнительного механизма.
Существуют определенные трудности создания высокоточных дозаторов непрерывного дозирования с замкнутой системой автоматического регулирования. Эти трудности сводятся к следующему. Между воздействием «В» потока сыпучего материала на рабочие органы измерителя потока и расходом этого потока существует очевидная связь:
,
p
где G – массовый расход потока [кг/с]; К – коэффициент пропорциональности или некоторая определенная функция, зависящая от физико-механических свойств дозируемого материала.
В идеальном случае можно считать K=const. В этих условиях создание высокоточного автоматического дозатора представляется возможным. Однако многочисленные исследования показали, что величина «K» сложным образом зависит от физико-механических свойств сыпучего материала, которые в ходе дозирования могут изменяться в широких пределах. При этом точное регулирование дозирования в этих условиях нереально. действительно, отследить одновременно безынерционными методами изменение температуры, влажности материала, его гранулометрический состав, величины электростатического заряда частиц и ряда других параметров на практике невозможно. Эти причины создают весьма большие трудности в нахождении уравнения j в явном виде. Поэтому в промышленности дозаторы с автоматической системой регулирования расхода материала не получили ещё должного распространения. Тем не менее, ведущие мировые фирмы по разработке дозаторов с автоматической системой регулирования расхода материала не ослабляют своих усилий по разработке новых, более совершенных конструкций подобных дозаторов.