Дозирование
 Скачать 5.11 Mb.
|
|
Питатели вибрационные с активатором ПВА [15]предназначены для разгрузки из бункеров неналипающих сыпучих материалов крупностью не более 20 мм, с температурой до 353 К (80 °С), склонных к сводообразованию, при температуре окружающей среды от 283 до 313 К (от 10 до 40 °С). Разработаны три типоразмера: ПВА-0,45, ПВА-0,9, ПВА-1,2, основные характеристики которых представлены в табл. 3.7. Группа качающихся питателей типа ПК-0,2 и ПК-0,4 [16, 17] предназначены для выгрузки из бункера материалов крупностью до 150 и 250 мм соответственно и состоят из корпуса, относительно которого совершает возвратно-поступательное движение стол, установленный на катковых опорах. Опоры стола и привод закреплены на корпусе питателя. 3.7. Техническая характеристика питателей ПВА Значения Наименование ПВА-0,45 ПВА-0,9 ПВА-1,2 Диаметр выпускного отверстия бункера, мм 450 900 1200 Производительност ь, м 3 /ч * 1,5…5 5…10 не более 40 Мощность двигателя, кВт 0,18 0,37 1,5 Габаритные размеры (L × B × H), мм 600 × 535 × 8 10 1010 × 660 × 132 0 1711 × 1470 × 77 4 Масса, кг 85 155 318 * Производительность ПВА-0,45 и ПВА-0,9 указана для песка, производительность ПВА-1,2 – для материалов типа муки, комбикормовой смеси. 3.8. Технические характеристики качающихся питателей Значения Показатели ПК-0,2 ПК-0,4 Производительность, м 3 /ч * 0,1 1,8 Длина тpанспоpтиpования, мм 424 800 Проходное сечение, мм: ширина высота 200 160 400 250 Амплитуда качания стола, мм 26 120 Число качаний в мин 2,5 2…3 Мощность двигателя, кВт 0,25 0,25 Габаритные размеры (L × B × H), мм 1237 × 730 × 57 2 1665 × 740 × 58 5 Масса, кг 200 300 * Производительность питателей этого типа может быть установлена под требования заказчика. При прямом ходе стола лежащий на нем слой материала увлекается в сторону движения трением. При этом из бункера в образовавшееся свободное пространство поступает новая порция материала, заполняя его. При обратном ходе вследствие подпора, образуемого задней неподвижной стенкой бункера, материал не движется назад и частично ссыпается через переднюю грань стола. Характеристики питателей сведены в табл. 3.8. 3.5. ТРУБЧАТЫЕ ПИТАТЕЛИ Основным рабочим элементом трубчатых устройств для подачи и дозирования сыпучих материалов является вращающаяся труба. Экспериментальные исследования [18] показали, что равномерность подачи материала трубой, а следовательно, и точность дозирования выше равномерности подачи материала, например, шнеком или транспортером. Повышение равномерности подачи сыпучих материалов вращающейся трубой достигается, прежде всего, за счет стабилизации насыпной плотности материала при его движении в трубе. Вращающаяся труба обладает высокой сглаживающей способностью, т.е. возмущения на входе, возникающие в результате неравномерной подачи материала, в процессе движения во времени накладываются друг на друга, и в конечном счете разность между мгновенной и средней производительностями уменьшается. В настоящее время выделяют две группы трубчатых устройств для подачи и дозирования сыпучих материалов [18]: 1) трубчатые питатели и дозаторы; 2) трубчатые распределители порций. В свою очередь, можно выделить два основных типа трубчатых питателей и дозаторов: 1) с неподвижным бункером; 2) с вращающимся бункером. Трубчатый питатель с неподвижным бункером (рис. 3.16) содержит трубу 1, размещенную в бункере 2. Для подачи плохо сыпучих материалов, налипающих на поверхность трубы, предложено использовать струну 3, срезающую налипший материал [19]. Для исключения застойных зон в бункере используют ворошитель 4 с приводом вращения. Рис. 3.16. Схема дозатора с неподвижным бункером Рис. 3.17. Схема дозатора с вращающимся бункером В дозаторе, бункер 1 которого вращается вместе с трубой 2 приводом [20] (рис. 3.17), подача материала в трубу осуществляется периодически лопастью через загрузочный узел 3. Расход материала можно регулировать углом наклона оси трубы к горизонту, угловой скоростью ее вращения и диафрагмой 4 на выходе трубы. С целью уменьшения влияния уровня сыпучего материала в бункере на точность дозирования предложено устройство [21], в котором бункер вращается с угловой скоростью, отличной от скорости вращения трубы. На внутренней поверхности бункера установлены лопасти, которые подают материал через неподвижную воронку во вращающуюся трубу. Поскольку излишки материала из воронки ссыпаются в бункер, в нем поддерживается постоянный уровень материала, что благоприятно влияет на точность дозирования. Известны конструкции, в которых используется комбинация указанных типов устройств [22]. Устройства с вращающимся бункером более энергоемки, однако именно они позволяют получить более высокую точность дозирования за счет того, что материал в результате постоянного пересыпания имеет более стабильную насыпную плотность. Применение данных дозаторов экономически оправдывается, особенно в случаях, когда нужно обеспечить малую производительность при достаточно высокой точности дозирования. На базе трубчатых питателей с неподвижным бункером разработаны конструкции дозаторов и дозаторов- смесителей [23], позволяющие одновременно дозировать от двух до шести компонентов. Производительность трубчатого дозатора можно рассчитать по формуле [18], полученной в результате исследований процесса дозирования [24]: 3 d k Q ρω = , (3.6) где k – коэффициент подачи; ρ – насыпная плотность сыпучего материала, г/см 3 ; ω – угловая скорость вращения трубы, с –1 ; d – внутренний диаметр трубы, см. Значения коэффициентов подачи для гладких цилиндрических труб и труб, диафрагмированных на входе, приведены соответственно в табл. 3.9, 3.10 [18]. Экспериментальные исследования показали удовлетворительную сходимость в расчетных экспериментальных данных [24]. Значения коэффициента подачи могут быть использованы для расчетов основных параметров дозатора на стадии проектирования. Окончательный вывод дозатора на заданную производительность может быть осуществлен изменением угла наклона трубы или диаметром диафрагмы. 3.9. Расчетные значения коэффициента подачи K в зависимости от угла наклона трубы α, угла естественного откоса ϕ, относительной длины трубы λ K ⋅10 2 ϕ, град λ α, град 30 34 38 42 46 –5 1,17 0,77 0,62 0,47 0,28 –3 1,51 1,06 0,83 0,77 0,40 0 2,33 1,65 1,22 1,12 1,08 3 3,02 2,37 2,01 1,75 1,68 5 3,72 2,97 2,48 2,40 2,15 5 10 6,03 4,83 4,13 3,52 3,13 –5 0 0 0 0 0 –3 0,38 0,30 0,25 0,23 0 0 0,90 0,77 0,62 0,53 0,48 3 1,68 1,47 1,32 1,25 1,15 5 2,21 1,98 1,87 1,58 1,32 10 10 4,01 3,42 2,97 2,82 2,40 , / d L = λ где d – диаметр трубы, L – длина трубы. 3.10. Расчетные значения предельного коэффициента подачи K в зависимости от угла естественного откоса ϕ, угла наклона α и относительной длины λ трубы с диафрагмой на входе K ⋅10 2 ϕ, град λ α, град 30 34 38 42 46 0 0,93 0,78 0,65 0,54 0,45 3 1,45 1,36 1,21 1,08 0,99 5 2,22 1,83 1,64 1,40 1,21 5 10 4,01 3,62 3,18 2,74 2,40 0 0,43 0,36 0,31 0,26 0,23 3 1,20 1,07 0,98 0,88 0,81 5 1,79 1,55 1,34 1,16 0,99 10 10 3,41 2,96 2,61 2,28 2,00 = d d / д 0,5, где d д – диаметр диафрагмы. Трубчатые распределители порций обеспечивают равномерное распределение порций по длине вращающейся трубы и могут быть использованы для получения непрерывного потока при синхронной работе распределителя и транспортирующего устройства, а также для равномерной загрузки сыпучих материалов в технологические устройства, например в смеситель периодического действия [25]. Время заполнения трубчатого распределителя материалом может быть найдено по зависимостям, приведенным в работе [26], а время, необходимое для равномерного распределения материала по длине трубы, может быть оценено по результатам работы [27]. Наклоненные вращающиеся трубы используются также для усреднения и дозирования сыпучих материалов [28]. Как видно из приведенных материалов, трубчатые устройства могут быть использованы как для порционного, так и для непрерывного дозирования. 3.6. ГРАВИТАЦИОННЫЕ ПИТАТЕЛИ Питатели, в которых дозируемый материал движется только под действием собственного веса, можно отнести к гравитационным питателям. Эти питатели наиболее просты в конструктивном исполнении и наименее энергоемки. Типичным является гравитационный питатель [29], предназначенный для загрузки сыпучих материалов в герметичные емкости (рис. 3.18). Рис. 3.18. Гравитационный питатель Устройство состоит из герметичного бункера 1, соединенного сифоном 2 через кольцевое уплотнение 3 с загружаемой емкостью 4. Для обеспечения герметичности соединения загружаемой емкости с бункером предусмотрено подключение кольцевого уплотнения к вакуум-насосу через патрубок 5. Прекращение цикла дозирования осуществляется затвором 6. Преимущества питателя заключаются в возможности обеспечения плавного регулирования расхода без изменения диаметра выпускного патрубка путем перемещения стабилизирующей трубки вдоль вертикальной оси. Рис. 3.19. Схема питателя с ручным перемещением шибера Особенно широко используются на практике питатели "slide gate" – скользящий затвор или скользящие ворота. На рисунке 3.19 показана самая простая конструкция питателя, в которой шибер 1 перемещается вручную. Для уменьшения усилия, необходимого для перемещения шибера, установлены ролики 2. Известны конструкции, в которых для перемещения шибера используется реечная зубчатая передача. Для перемещения шибера также используются пневмо- и гидроцилиндры, что позволяет не только исключить ручной труд, но и автоматизировать процесс. Типичная конструкция показана на рис. 3.20. Пример использования питателей данного типа показан на рис. 3.21. На практике используются также питатели с криволинейным шибером (рис. 3.22). 2 1 Рис. 3.20. Питатель с гидроцилиндром Рис. 3.21. Пример использования гравитационных питателей в промышленности Рис. 3.22. Питатель с криволинейным шибером Гравитационные питатели имеют ряд существенных недостатков: ограниченная возможность регулирования расхода сыпучего материала с одновременным обеспечением заданной точности; достаточно сильная зависимость производительности питателя от влажности дозируемого материала; заклинивание шибера в результате попадания дозируемого материала в зазоры между подвижным шибером и неподвижными направляющими корпуса питателя. К гравитационным питателям можно отнести диафрагменные затворы, которые выпускает Kemutec Group Ltd. [30]. Эти затворы выпускаются различных модификаций, как с ручным приводом, так и с механическим. 3.7. ПИТАТЕЛИ С ЭЛАСТИЧНЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ Для непрерывной подачи дисперсных материалов, в том числе и плохосыпучих, используют питатели с эластичным рабочим органом (рис. 3.23) [31]. Устройство содержит цилиндрический эластичный рукав 1, верхний фланец 2, пружины 3, нижний фланец 4, вибраторы 5 вертикальной вибрации, бункер 6, эластичный элемент 7, течку 8, транспортер 9. На внутренней поверхности цилиндрического эластичного рукава шарнирно закреплены лопатки 10 или кольцевые утолщения 11. Устройство работает следующим образом. Верхняя часть предварительно натянутого рукава заполняется дозируемым материалом. Затем включаются в работу вибраторы, ход которых для различных материалов составляет от 25 до 100 мм, а частота импульсов 50 – 80 колебаний в минуту. Суммарная жесткость пружин 3 подбирается из расчета 0,4…0,7 от жесткости цилиндрического эластичного рукава 1, их ход – 0,3…0,5 от хода вибраторов 5 вертикальной вибрации, и при движении последних вверх сначала происходит "заглатывание" материала за счет увеличения диаметра цилиндрического эластичного рукава 1 и образование разрежения. При этом благодаря наличию кольцевых утолщений 11 или лопаток 10 уменьшается вероятность возврата дозируемого материала из нижней части цилиндрического эластичного рукава 1. Затем за счет пружин 3 происходит перемещение всего цилиндрического эластичного рукава вверх. При движении вибраторов 5 вертикальной вибрации вниз сначала весь цилиндрический эластичный рукав 1 движется вниз, увлекая за собой материал, а когда ход пружин 3 выбран, деформируется грузонесущий орган. Таким образом, подача материала на транспортер 9 через течку 8 происходит как при движении вибраторов 5 вертикальной вибрации вверх, так и при движении вибраторов вниз. Рис. 3.23. Устройство для непрерывного дозирования: а – с кольцевыми утолщениями: б – с лопатками 3.8. ТАРЕЛЬЧАТЫЕ ПИТАТЕЛИ Тарельчатые или дисковые питатели используются обычно для сыпучих материалов. Материал под действием сил тяжести из бункера подается на вращающуюся тарелку 1 (рис. 3.24) и на каждом обороте тарелки часть материала удаляется с помощью скребка 4. Регулирование производительности осуществляется за счет подъема или опускания манжеты 2, с помощью механизма 3 либо за счет поворота скребка 4. Ориентировочно производительность дискового питателя может быть рассчитана по следующей формуле: ( ) 2 2 60 r R hn Q − πρ = , (3.7) где Q – производительность, кг/ч; ρ – насыпная плотность дозируемого материала, кг/м 3 ; h – высота скребка, м; n – скорость вращения тарелки, об/мин; R – радиус тарелки, м; r – расстояние от оси вращения тарелки до края скребка, м. Рис. 3.24. Тарельчатый питатель с регулированием производительности путем подъема или опускания обоймы (а) либо поворотом скребка (б): 1 – тарелка; 2 – обойма; 3 – механизм перемещения обоймы; 4 – скребок Окончательно вопрос о производительности питателя решается в процессе пуско-наладочных работ, поскольку производительность зависит от углов и коэффициентов трения, текучести сыпучего материала и т.д. В России тарельчатые питатели выпускает несколько предприятий, в частности Агентство прикладной механики [32] предлагает питатели, представленные в табл. 3.11. Серия тарельчатых питателей ТП-АПМ предназначена для непрерывной и точной загрузки и разгрузки любых сыпучих материалов. Тарельчатые питатели ТП-АПМ характеризуются высокой надежностью, простотой настройки и регулировок. Герметичное исполнение позволяет использовать тарельчатые питатели без системы аспирации и с применением инертных сред. Регулируемая скорость вращения позволяет менять производительность тарельчатых питателей. Возможно изготовление тарельчатых питателей с собственным бункером или под бункер заказчика. Варианты приводов тарельчатых питателей: мотор-редуктор с частотным преобразованием скорости; мотор-редуктор с ременной передачей и регулировкой скорости смены шкивов. 3.11. Технические характеристики тарельчатого питателя Марки питателя ТП-АПМ- 1/0.5,300 ТП-АПМ- 2/0.8,450 ТП-АПМ- 3/1,450 Габариты, мм: L × B × H 250 × 250 × 250 500 × 350 × 400 750 × 550 × 800 Масса в зависимости от исполнения, кг от 9 до 20 от 30 до 56 от 70 до 140 Потребляемая мощность, Вт до 200 до 700 до 1500 Напряжение питания 380/220 380 380 Крупность материала, мм до 20 мм до 25 мм до 35 мм Производи- тельность, кг/ч от 20 до 1500 от 1500 до 5000 от 4000 до 12 000 Погрешность, г/ч до 150 до 250 до 1000 Рис. 3.25. Питатель тарельчатый ПТ-2000 ЗАО "Новосибирский испытательный центр" [33] предлагает питатель тарельчатый ПТ-2000 (рис. 3.25). Он предназначен для обеспечения производственного процесса равномерной подачи сыпучих материалов в заранее установленных нормами ведения технологического процесса количественных соотношениях для предприятий горнорудной, химической, строительной и других отраслей промышленности. В производстве керамики используются тарельчатые питатели [34], схема которых представлена на рис. 3.26. 3.12. Технические характеристики питателя ПТ-2000 Наименование основных параметров Норма Производительность по кварцевому песку, кг/ч 5…1000 Наибольший размер кусков загруженного материала, мм 10…15 Ширина загрузочной щели (размер между шибером и тарелкой), мм 5…50 Габаритные размеры, мм (длина × ширина × высота) 1015 × 840 × 1140 Масса, кг (не более) 200 Рис. 3.26. Кинематическая схема тарельчатого питателя: 1 – направляющий патрубок; 2 – бункер; 3 – вращающаяся тарелка; 4 – шестерня; 5 – червячное колесо; 6 – электродвигатель Тарельчатые питатели подвешивают к бункеру с сырьем либо монтируют на станине. В последнем случае подвешивают направляющий патрубок. Порошок через направляющий патрубок поступает в бункер 2 и отсюда на вращающуюся тарелку 3, на которую порошок ложится в форме конуса. При вращении посредством привода нож сбрасывает порошок в расходную течку. Производительность тарельчатого питателя зависит от диаметра и числа оборотов тарели, объема усеченного конуса дозируемого материала на тарели, высоты и положения скребка. Технические характеристики тарельчатых питателей приведены в табл. 3.13. 3.13. Технические характеристики тарельчатых питателей Показатели СМ-86 АСМ-179АСМ-274АСМ-276А Производительность, м 3 /ч 1,5 3,0 10,0 10,0 Диаметр тарелки, мм 500 750 1000 1000 Скорость тарелки, об/мин 4,27 4,19 7,0 7,0 Мощность электродвигателя, кВт 0,6 0,61 1,0 1,0 Габаритные размеры, мм: длина 1065 1120 1945 1950 ширина 500 770 1480 1500 высота 904 837 1065 1446 Масса, кг 215 231 790 825 Компания "АкмеТехнология" [35] предлагает питатель тарельчатый ПТ-25 (рис. 3.27), который предназначен для равномерной дозированной подачи сыпучих материалов в различные технологические процессы, аппараты. Исходя из технических характеристик (табл. 3.14), питатель тарельчатый может использоваться в производстве материалов и пигментов в лакокрасочном производстве, производстве строительных материалов, компонентов сухих строительных смесей, химическом производстве, переработке минерального сырья, руд, концентратов, вторсырья и т.п. |