Способ распыления сыпучих материалов

 

Использование: создание равномерного облака аэрозоля в замкнутом объеме при моделировании пылевых заболеваний, для дезагрегации и перевода в аэрозольное состояние порошкообразных материалов при анализе их дисперсного состояния, для моделирования аэрозолей при лабораторных медико-биологических исследованиях. Сущность изобретения: в способе распыления сыпучих материалов взвешенную смесь сыпучего материала вводят в аэродинамическую емкость, производят объемное смешивание потоком воздуха, осуществляют контроль ее концентрации и дополнительным подпором воздуха распыленную смесь направляют на объект исследования в затравочную камеру. 1 ил.

Изобретение относится к технике распыления порошков широкого класса и может быть использовано для создания равномерного облака аэрозоля в замкнутом объеме при моделировании пылевых заболеваний, для дезагрегации и перевода в аэрозольное состояние порошкообразных материалов при анализе их дисперсного состояния, а также для моделирования аэрозолей при лабораторных медико-биологических исследованиях в различных отраслях промышленности, связанных с отработкой предельно допустимых концентраций (ПДК) в экспериментах на лабораторных животных.

Медико-биологические исследования по оценке опасности химических веществ в виде сыпучих материалов (пылей) и их гигиеническому регламентированию в воздухе рабочей зоны нуждаются в дальнейшем совершенствовании затравочной техники. Требования, предъявляемые к затравочной технике, - это довольно длительное поддерживание постоянной концентрации изучаемого вещества в затравочной камере для животных. Важным элементом моделирования воздушной среды в затравочных камерах является дозирующее устройство.

Известен способ распыления порошков, реализованный в устройстве для распыления порошков [2] , который заключается в том, что засыпают порошок в емкость, воздействуют на порошок импульсным потоком сжатого воздуха, подаваемым в емкость сверху тангенциально, и получают поток аэрозоля, смешивая переведенные во взвешенное состояние частицы порошка с потоком воздуха [1] .

Импульсный характер перевода порошка во взвешенное состояние, возможное осаждение на стенках емкости частиц порошка при его завихрении, вызванном подачей в емкость импульса сжатого воздуха, колебания избыточного давления сжатого воздуха - все эти причины определяют такой существенный недостаток способа, как неравномерность процесса распыления порошков.

Известен способ распыления порошков, реализованный в устройстве для распыления порошков, который основан на том, что засыпают порошок в емкость, формируют слой порошка на поверхности движущегося элемента путем воздействия на его поверхность потоком сжатого воздуха и получают поток аэрозоля, смешивая переведенные во взвешенное состояние частицы порошка с дополнительным потоком воздуха [2] .

Под действием потока сжатого воздуха слой порошка на поверхности движущегося элемента сначала уплотняется, а затем по мере продвижения элемента происходит отрыв частиц с его поверхности.

При формировании путем механического воздействия слоя порошка на поверхности движущегося элемента, а также уплотнения слоя порошка под действием потока сжатого воздуха создаются условия для образования агрегатов частиц, которые затем неравномерно отрываются с поверхности движущегося элемента и смешиваются с дополнительным потоком воздуха. При колебаниях избыточного давления сжатого воздуха процессы агрегации частиц порошков и неравномерного поступления частиц в дополнительный поток воздуха интенсифицируются. Это приводит к флуктуациям концентрации получаемого аэрозоля, что и определяет неравномерность процесса распыления порошков.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ распыления порошков, реализованный в устройстве для распыления порошков путем воздействия на сыпучий материал вибрации, просеивания частиц порошка через сетку смешивания просеянных частиц с потоком воздуха с образованием взвешенной смеси сыпучего материала [3] .

К недостаткам способа следует отнести неравномерность распыления порошков и недостаточную точность получения необходимой концентрации, а следовательно, и доз в широком диапазоне измерений, а также незначительную возможность регулирования дозатора для получения заданных параметров пыли.

Еще раз подчеркивая сложность дозирования пылевых материалов, которая осложняется тем, что существует большое различие физико-химических свойств пыли, прежде всего их адгезивными свойствами, способности к слипанию, коагулированию, электролизации, углу естественного откоса, смачиваемости, возгоранию и т. д. Поэтому в каждом отдельном случае следует применять отдельные конструкции или конструировать дозатор с широкими возможностями регулировок.

Целью изобретения является расширение возможности регулировок в конструкции дозатора для повышения равномерности распыления порошков для более широкого класса и обеспечение точности удержания заданных концентраций в определенном интервале времени.

Поставленная цель достигается тем, что в способе распыления сыпучих материалов путем воздействия на сыпучий материал вибрации просеивания частиц сыпучего материала через сетку и смешивания просеянных частиц с потоком воздуха с образованием взвешенной смеси сыпучего материала, согласно изобретению, последнюю вводят в аэродинамическую емкость, производят объемное смешивание потоком воздуха, осуществляют контроль ее концентрации и дополнительным подпором воздуха распыленную смесь направляют на объект исследования в затравочную камеру.

На чертеже представлено устройство для распыления порошков - электромеханический вибрационный дозатор с аэродинамической емкостью (усреднителем), представляющий собой конструкцию, в которой смонтированы механическая, электрическая и воздушная системы регулировки подачи пыли для достижения постоянства необходимых концентраций воздушных взвесей и удержания их в заданном интервале времени. Оно содержит подставку 1, на которой крепятся стойка 2 и кронштейн с прорезями 3, в которые входят винты для закрепления стоек с аналогичными прорезями 4, на верху которых устанавливаются вибраторы с бойками 5 и 6, предназначенные для создания вибрационных движений на сито 7, через закрепленные в стойке 2 плечо и направляющей трубки 8. Направляющая трубка 8 закреплена на упругой стальной пружине 9, угол наклона которой для регулирования скорости ссыпания порошка можно менять с помощью регулировочного винта 10, закрепленного в кронштейне 11.

На кронштейне 11 закреплен бункер-воронка 12, куда засыпается и периодически подсыпается исследуемая пыль, бункер может перемещаться и регулировать зазор между узкой частью воронки и направляющей трубкой и таким образом регулировать подачу пыли, возможное комкование пыли устраняется механическим перемешиванием - мешалкой 13.

В воронку 14 после сита ссыпается пыль и подхватывается воздухом через трубку 15 Вентури в аэродинамический усреднитель 16, предназначенный для создания равномерной концентрации пыли за счет перемешивания потоком воздуха.

Аэродинамический усреднитель концентрации представляет собой емкость из стекла или другого химически не активного материала, в которой имеется два отверстия 17 для подачи исследуемого вещества через дозатор 18 для установки затравочного блока 19. Для поддержания определенных концентраций веществ имеется система разбавления его воздушным потоком от компрессора 20, регулируемого с помощью воздуховодов 21 и кранов 22, подаваемых в емкость через форсунки 23. Количество форсунок может быть пять-шесть в зависимости от целевых установок эксперимента. Контроль концентрации осуществляется через отверстие 24 за счет отбора воздушной взвеси электроаспиратором (на рис. не показано) на фильтр и определяемого обычным методом, такой же контроль должен быть и после выхода аэрозолей из затравочной камеры 25.

Данный способ снижения концентраций от дозатора с аэродинамической емкостью позволяет получить широкий и устойчивый спектр необходимых воздушных взвесей от 0,05 до 1 мг/с и более.

Вылевоздушная взвесь с заданной концентрацией пылевоздушной смеси при работе дозатора с аэродинамической емкостью обеспечивается при ее объеме до 10-15 л.

Пульт управления 27 вибраторами вынесен на площадку 1. Электрическая схема вибраторов запитывается от сети 220 В через понижающий трансформатор. Частота вибрации бойков может меняться в широком диапазоне частот за счет подключения к ним низкочастотного генератора. Компрессор запитывается от 220 В и имет воздушную систему с воздуховодами, форсунками, кранами и трубками Вентури для регулирования подачи воздуха и отладки системы на заданную концентрацию.

Способ распыления сыпучих материалов реализован следующим образом.

Вещество загружают в бункер 12, откуда оно попадает через зазор в направляющую трубку 8, величину зазора регулируют поднятием или опусканием бункера, во избежании слипания вещества его периодически вращательными движениями перемешивают за счет стержня. Включают блок управления 27, при этом направляющая трубка 8 начинает вибрировать от вибратора и вещество постепенно ссыпается к его нижнему концу, откуда попадает в сито 7. Сито также непрерывно вибрирует от своего вибратора 6, просеивая его до необходимых размеров за счет подбора ячеек, достигая таким образом необходимой дисперсности. Затем пылеобразное вещество попадает в воронку 14, а оттуда - в зону разреженного воздуха, создающего трубкой Вентури, которая направляет поток воздуха от компрессора 20 через соединительные шланги и краны 22 и втягивается в аэродинамическую емкость, где за счет организованного воздушного потока, создаваемого воздуховодами 21, кранами 22, форсунками 23 и трубкой Вентури, направляется в ствол затравочной камеры 25.

Таким образом, для использования заявляемого способа по созданию концентраций воздушных взвесей в широком диапазоне имеют широкий диапазон регулировки за счет: - расхода и подачи воздуха - воздушная система (20, 21, 22, 15, 26, 25); - расположение отдельных элементов схемы (подпором зазора сужающей трубки бункера и направляющей трубки, ее угла наклона за счет винта 10, давящего на пружину 9, мест расположения вибраторов 5 и 6 вдоль трубки 8 и сита 7, передвигая горизонтально и вертикально по направляющим пазам кронштейна и стоек, фиксируя их положение винта - механическая система (12, 13, 8, 9, 7, 5, 6, 4).

- возможное изменение амплитуды и частоты вибрации направляющей трубки вследствие подключения вибратора через генератор низкой частоты, а также периодического включения вибратора направляющей трубки через реле времени, при этом вибратор для сита работает постоянно-электрическая схема (5, 6, 27), при этом используется инерционный момент для выравнивания подачи сыпучих навесок.

Использование способа распыления сыпучих материалов по сравнению с существующими позволяет: - обеспечить необходимую точность заданной концентрации в широком диапазоне регулирования; - достаточно точно смоделировать атмосферу исследуемого загрязнения; - получить более объективные значения КПД и как следствие этого правильно оценить работоспособность человека и его санитарно-бытовые условия.

Формула изобретения

СПОСОБ РАСПЫЛЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ путем воздействия на сыпучий материал вибрации, просеивания частиц сыпучего материала через сетку и смешивания просеянных частиц с потоком воздуха с образованием взвешенной смеси сыпучего материала, отличающийся тем, что последнюю вводят в аэродинамическую емкость, производят объемное смешивание потоком воздуха, осуществляют контроль ее концентрации и дополнительным подпором воздуха распыленную смесь направляют на объект исследования в затравочную камеру.

РИСУНКИ

Рисунок 1