Весовой дозатор дискретного действия для взрывоопасных порошкообразных материалов
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при весовом дозировании взрывоопасных порошкообразных материалов, в частности, рабочих смесей порошков на основе перхлората аммония в производстве смесевых твердых ракетных топлив. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности, надежности и точности дозирования. Этот результат обеспечивается за счет того, что весовой дозатор дискретного действия для взрывоопасных порошкообразных материалов содержит надвесовой бункер, шнековый питатель, весоизмеритель, а также грузоподъемный ковш, помещенный в подвесовой течке. Согласно изобретению грузоподъемный ковш состоит из конусного днища, закрепленного с помощью полой тяги к весоизмерителю, и цилиндрической обечайки, соединенной с тягой, расположенной внутри полой тяги с возможностью вертикального перемещения, подвесовая течка снабжена цилиндрическим ободом, опущенным концентрично сверху внутрь обечайки с зазором 
на глубину Н=(8-12), а надвесовой бункер имеет прямоугольное поперечное сечение, увеличивающееся в сторону выгрузки за счет того, что передняя и задняя стенки установлены с отрицательным углом наклона 
=(3-10)
, при этом объем бункера Vб=(3-5)Vд, где Vд - объем одной дозы. 2 ил.
Изобретение относится к технике весового дискретного (порционного) дозирования взрывоопасных порошкообразных материалов, в частности, рабочей смеси порошков (РСП) на основе перхлората аммония на фазе приготовления топливной массы для смесевых твердых ракетных топлив (СТРТ). Может найти применение в технологиях, где необходимо дозировать различные порошки в химической и других отраслях промышленности.
РСП для разных штатных составов имеют различную сыпучесть и слеживаемость. Некоторые имеют высокую текучесть, почти не склонны к слеживаемости. Другие РСП можно отнести к плохосыпучим, сильнослеживающимся порошкам. Это необходимо учитывать при разработке основных узлов дозаторов, чтобы дозатор был пригоден для дозирования рабочих смесей порошков всего спектра штатных составов СТРТ.
В существующих технологических линиях приготовления топливной массы дозаторы РСП имеют следующие характеристики по величине доз и дискретности их выдачи:
Масса дозы, кг 2 - 10
Время одного цикла дозирования, с 15 - 60
По этим характеристикам наиболее близки известные порционные дозаторы типа ДПД (Орлов С.П. Дозирующие устройства, М., Машиностроение, 1966, стр.89-95). Эти дозаторы используются при дозировании круп, удобрений и т.д. Для дозирования взрывоопасных, чувствительных к механическому воздействию порошкообразных материалов, такие дозаторы малопригодны.
В качестве прототипа взят дозатор ДПД-10. Схематически дозатор ДПД-10 показан на фиг.1. Этот дозатор состоит из следующих основных узлов: конического надвесового бункера 1 с вертикальным ворошителем, двушнекового питателя 2 с приводом 3, грузоприемного ковша 4 с откидывающимся днищем 5 и весоизмерителя 6. Грузоприемный ковш 4 помещен в подвесовую течку 7. Вместимость надвесового бункера дозатора составляет 100-120 кг (20-30 доз при массе дозы 4-5 кг).
Дозатор ДПД-10 в случае применения для дозирования РСП имеет следующие недостатки.
Во-первых, в тракте прохождения дозируемого продукта имеются незащищенные пары трения с неопределенными и неконтролируемыми параметрами трения. Так, в конструкции грузоприемного ковша имеется несколько пар трения в виде шарниров. Кроме того, в случае, когда порошок в надвесовом бункере скомковался или слежался, возможно защемление комков порошка между стенкой бункера и металлическими элементами ворошителя, а также трение этих элементов о стенку бункера в среде взрывоопасного порошка. Во-вторых, наблюдаются значительные изменения производительности шнекового питателя в зависимости от изменений поступления порошка из надвесового бункера в загрузочную зону шнеков из-за склонности РСП к слеживанию и сводообразованию. Нестабильность производительности шнекового питателя приводит к увеличению погрешности дозирования.
В-третьих, при переработке РСП с высокой текучестью во время интенсивной подачи порошка в грузоприемный ковш происходит выбрасывание ("выплескивание") части порошка через верх ковша, что нарушает дозировку.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение безопасности и надежности дозатора при дозировании РСП на основе перхлората аммония, а также повышение точности дозирования.
Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом дозаторе грузоприемный ковш выполнен из конусного днища и цилиндрической обечайки. Опорожнение ковша производится подъемом обечайки. Конусное днище подвешено к весоизмерителю с помощью полой тяги. Внутри полой тяги располагается еще одна тяга, которая снизу связана с обечайкой, а сверху имеет поперечную планку, за которую при опорожнении производится подъем обечайки ковша над конусным днищем. Полость между наружной и внутренней тягами защищена от попадания порошка эластичной гофрированной трубкой.
В верхней части подвесовой течки стационарно соосно с обечайкой закреплен цилиндрический обод, который с гарантированным зазором входит сверху внутрь обечайки ковша на некоторую глубину Н. Установленный таким образом обод во взаимодействии с обечайкой предотвращает выброс порошка из ковша во время интенсивной подачи высокотекучего РСП, что позволяет избежать нарушения дозировки из-за бесконтрольного попадания части порошка в последующий технологический аппарат.
Надвесовой бункер выполнен с расширением в сторону выгрузки, при этом две стенки бункера имеют отрицательный угол наклона, а две - вертикальные. Бункер вмещает не более четырех-пяти доз порошка.
На фиг.2 схематически изображен весовой дозатор дискретного действия для порошкообразных материалов.
Весовой дозатор дискретного действия для порошкообразных материалов состоит из надвесового бункера 1, шнекового питателя 2 с приводом 3. В надвесовом бункере 1 установлены датчики нижнего 9 и верхнего 8 уровня. К весоизмерителю 6 с помощью полой тяги 18 закреплен грузоприемный ковш 4, состоящий из конусного днища 5 и обечайки 10. Обечайка имеет на нижнем торце уплотнение 11 и с помощью кронштейнов 12 крепится к тяге 13, расположенной внутри полой тяги 18. Снизу полость между тягами 18 и 13 защищена от попадания порошка эластичной гофрированной трубкой 14. На верхнем конце тяги 13 закреплена поперечная планка 15, за которую производится подъем обечайки 10 при опорожнении ковша. Подъем обечайки 10 выполняется с помощью пневмоцилиндра 16, на штоке которого закреплена вилка 17. Грузоприемный ковш помещен в подвесовой течке 7.
В верхней части подвесовой течки 7 неподвижно закреплен обод 19, который расположен концентрично относительно обечайки 10, в результате чего образуется кольцевой зазор высотой Н. Радиальный зазор между обечайкой 10 и ободом 19 конструктивно выбирается в пределах 3-5 мм. Высота Н кольцевого зазора (глубина погружения обода в обечайку) должна составлять (8-12), что, как показал опыт, гарантированно предотвращает выброс из ковша некоторой части порошка во время операции набора дозы.
Надвесовой бункер 1 имеет прямоугольное поперечное сечение, увеличивающееся в сторону выгрузки за счет того, что передняя и задняя стенки установлены с отрицательным углом наклона =3-10. Минимальный угол наклона определен экспериментально. При наклоне меньше 3 на плохосыпучих порошках в ряде случаев наблюдалось зависание порошка в бункере. Максимальный угол 10 назначен из условия, что при больших углах при заданном объеме возрастают габариты надвесового бункера. Объем бункера также определен экспериментально. При объеме бункера больше суммарного объема пяти доз на порошках с плохой сыпучестью, склонных к налипанию и быстрой слеживаемости, нарушается стабильность запитки шнеков питателя из надвесового бункера. При объеме меньше трех доз система загрузки исходного порошка в надвесовой бункер (датчики уровня, привод шлюзового питателя) работает в очень напряженном режиме "включение -отключение". Поэтому объем надвесового бункера Vб выбран из условия Vб=(3-5)Vд, где Vд - объем одной дозы.
Подача исходного сыпучего материала производится из расходного бункера, например, из осадителя пневмотранспортной установки, с помощью объемного шлюзового питателя.
Дозатор работает следующим образом. Предварительно из расходного бункера шлюзовым питателем заполняют надвесовой бункер 1 до срабатывания датчика 8 верхнего уровня. Дозатор включается в работу, при этом запускается привод 3 шнекового питателя 2. Порошок шнеками подается в грузоприемный ковш 4. Происходит набор дозы. Весоизмеритель 6 непрерывно передает информацию о количестве набранного порошка в станцию управления (СУ). При достижении заданной массы порции вырабатывается сигнал на отключение привода 3 и прекращение подачи порошка в ковш. По истечении заданного времени цикла происходит опорожнение ковша. Для этого подается сжатый воздух в нижнюю полость пневмоцилиндра 16 и вилка 17 поднимает за планку 15 тягу 13 и соединенную с ней обечайку 10 ковша. Порошок из ковша в образовавшуюся кольцевую щель между обечайкой и конусным днищем 5 ссыпается в последующий технологический аппарат (транспортер, смеситель и т. п.). Затем циклы дозирования повторяются. Когда в надвесовом бункере остается минимально-допустимое количество порошка (1-1,5 дозы), срабатывает датчик нижнего уровня 9, по сигналу которого включается шлюзовый питатель. Шлюзовый питатель подает порошок в надвесовой бункер и при достижении верхнего уровня датчик 8 отключает шлюзовый питатель. В некоторых случаях шлюзовый питатель включается по сигналу датчика 9 нижнего уровня на определенное заданное время и выключается по истечении этого времени. В этом случае датчик верхнего уровня 8 не устанавливается, а время работы шлюзового питателя подбирается расчетно-экспериментальным путем из условия обеспечения надежного заполнения надвесового бункера. Работа шлюзового питателя происходит параллельно с автоматической работой дозатора в заданном цикле.
Конструктивное исполнение грузоприемного ковша в виде конического днища и цилиндрической обечайки позволило исключить из тракта прохождения порошка пары трения с неопределенными и неконтролируемыми параметрами трения и, таким образом, обеспечить безопасность этого узла при дозировании взрывоопасных сыпучих материалов.
Установка в верхней части подвесовой течки цилиндрического обода, входящего сверху с зазором в обечайку ковша, позволяет избежать нарушения дозировки из-за бесконтрольного выброса из ковша части порошка во время операции набора дозы.
Установка двух стенок надвесового бункера (передней и задней) с отрицательным углом наклона =(3-10), а двух боковых вертикальными практически исключило зависание порошка над шнеками питателя.
Выполнение надвесового бункера емкостью Vб=(3-5)Vд, где Vд - объем одной дозы порошка, позволило исключить из конструкции бункера потенциально-опасный при работе с порошками типа перхлората аммония ворошитель и обеспечило стабильную загрузку порошка в шнеки питателя. Последнее, в свою очередь, стабилизировало подачу поршка шнеками в грузоприемный ковш и обеспечило поддержание высокой точности единичных доз, выдаваемых дозатором.
Опытно-промышленный образец предлагаемого дозатора прошел испытания в промышленных условиях на штатных рабочих смесях порошков с положительными результатами.
В дальнейшем предполагается использовать такие дозаторы в производстве на фазах приготовления топливной массы СТРТ.
Формула изобретения
Весовой дозатор дискретного действия для взрывоопасных порошкообразных материалов, содержащий надвесовой бункер, шнековый питатель, весоизмеритель, а также грузоподъемный ковш, помещенный в подвесовой течке, отличающийся тем, что грузоподъемный ковш состоит из конусного днища, закрепленного с помощью полой тяги к весоизмерителю, и цилиндрической обечайки, соединенной с тягой, расположенной внутри полой тяги с возможностью вертикального перемещения, подвесовая течка снабжена цилиндрическим ободом, опущенным концентрично сверху внутрь обечайки с зазором на глубину Н=(8
12), а надвесовой бункер имеет прямоугольное поперечное сечение, увеличивающееся в сторону выгрузки за счет того, что передняя и задняя стенки установлены с отрицательным углом наклона =(310), при этом объем бункера Vб=(35)Vд, где Vд - объем одной дозы.
