МАШИНОСТРОЕНИЕ

ДОЗАТОРЫ, ПИТАТЕЛИ

Дозатором является устройство, обеспе­чивающее отмеривание или отвешивание оп­ределенного количества (дозы) материала и перемещение этой дозы к рабочим органам машины или аппарата, выполняющим техноло­гические операции (смешение, упаковку, зата­ривании и др.). Дозирование материалов осу­ществляется с помощью механических и авто­матических устройств, которые широко ис­пользуются в периодических и непрерывных технологических процессах. Величиной, харак­теризующей процесс дозирования, является расход дозируемого материала (объемный или массовый).

Дозатор, используемый в качестве уст­ройства для равномерной подачи материала к транспортирующим или смесительным устрой­ствам, обычно называют питателем.

Одна из наиболее важных характеристик дозировочных устройств - точность дозирова­ния - подача дозируемого материала в соответ­ствии с заданной регламентацией отклонения весовой производительности.

Классификация дозировочных уст­ройств. До настоящего времени не существует строго регламентированной классификации дозировочных устройств. Наиболее общей и практически применимой можно считать сле­дующую классификацию дозаторов [13]:

В соответствии со структурой технологи­ческого процесса - дискретного, непрерывного и непрерывно-циклического действия;

По принципу работы - объемного и весо­вого дозирования;

По конструктивным признакам. Классификация по конструктивным при­знакам является наиболее обширной и подраз­деляет дозировочные устройства в зависимости от типа привода, расположения дозировочных емкостей, вида движения рабочих органов, их типа и т. д. Наиболее существенной в этом слу­чае является классификация дозаторов по виду движения и типу рабочих органов дозировоч­ных устройств:

Без движущегося рабочего органа - гра­витационные, пневматические;

С поступательным движением - ленточ­ные, пластинчатые;

С вращательным движением - шлюзовые, лопастные, червячные, тарельчатые, дисковые, роторные, трубчатые;

С возвратно-поступательным движе­нием - плунжерные, маятниковые;

С колебательным движением - вибраци­онные.

Особенности конструктивного испол­нения питателей и дозаторов. Дозаторы без движущегося рабочего органа - гравитацион­ные и аэрационные. Гравитационные питатели наиболее простые в конструктивном исполне­нии и наименее энергоемкие. Типичный такой дозатор предназначен для загрузки сыпучих материалов в герметические емкости (рис. 2.2.22). Он состоит из герметического бункера 1, соединенного сильфоном 2 через кольцевое уплотнение 3 с загружаемой емкостью 4. Для обеспечения герметичности соединения преду­смотрено подключение кольцевого уплотнения к вакуум-насосу через патрубок 5. Прекраще­ние цикла дозирования осуществляется затво­ром 6.

Основной недостаток дозаторов (питате­лей) гравитационного типа - ограниченная возможность регулирования расхода сыпучего материала с одновременным обеспечением заданной точности.

Типы аэрационных дозаторов (питателей) приведены на рис. 2.2.23. Специальными эле­ментами конструкций являются аэроднище 2, труба с отверстиями 3, пневмоподушка 4 и пневматическое сопло 5.

К дозаторам с вращающимся рабочим органом относятся шлюзовой, дисковый и трубчатый питатели. Наиболее распространен­ным является шлюзовой питатель (рис. 2.2.24), состоящий из корпуса 1 с загрузочным и раз­грузочным штуцерами, ротора 2 с ячейками и привода 3.

Дисковый питатель состоит из вращаю­щегося диска 1, мерных цилиндров 2 и бункера 3 (рис. 2.2.25). В неподвижном столе 4 имеется направляющая воронка 5, через которую осуществляется загрузка порций материала, сформированных в объеме мерных цилинд­ров 2.

На рис. 2.2.26 представлена схема труб­чатого питателя, применяемого для дозирова­ния хорошо сыпучего материала. Питатель снабжен электродвигателем 1 с редуктором 2, обеспечивающим за счет цепной передачи 3 вращение транспортирующей трубы 4. В бун­кере 5 установлен ворошитель б. Диаметр транспортирующей трубы такого питателя 0,04...0,1 м.

Дозатор с поступательным движением рабочего органа - весовой дозатор непрерыв­ного действия.

Дозируемый материал через выпускное отверстие бункера 1 по ленте питателя 2 пода­ется на весоизмеритель 4 с датчиком 6 (рис. 2.2.27). Лента питателя движется с постоянной скоростью, обеспечивая постоянное количест­во контролируемого материала при устано­вившемся режиме работы питателя 2. Сигнал с выхода датчика 6 подается на элемент сравнения 7 для сравнения с сигналом задат - чика 5.

Сигнал отклонения, пропорциональный откло­нению фактической производительности от заданной, вырабатываемый элементом сравне­ния 7 как разность сигналов задатчика 5 и сиг­нала датчика б, поступает в регулятор 8, выра­батывающий сигнал управления. Этот сигнал подается в сумматор 9, в который также посту­пает сигнал от измерителя 3 отклонения плот­ности, что является основой выработки коррек­тирующего сигнала.

Скорректированный сигнал управления по плотности материала на выходе питателя 2 снимается с выхода сумматора 9 и подается через усилитель 10 на вход привода питателя 11, изменяющего скорость движения ленты до момента устранения разности сигналов задат­чика 5 и датчика 6 силоизмерителя.

Для случаев с пониженными требования­ми к стабильности подаваемого потока (при загрузке емкостей, бункеров-накопителей и т. д.) используются ленточные конвейеры.

Вибрационные дозаторы имеют невысо­кую металлоемкость, а их удельные энергоза­траты практически не зависят от производи­тельности. Конструкции вибрационных доза­торов просты и надежны, отличаются неболь­шими габаритными размерами и отсутствием вращающихся частей.

Наиболее распространенными являются вибрационные дозаторы с активатором (рис. 2.2.28). К корпусу 1 на упругих резиновых амортизаторах 9 при помощи подвесок 8 при­креплено виброднище 7 с активатором 6. Обе­чайки корпуса и виброднища соединены с эла­стичным рукавом 4. На несущем фланце виб­роднища установлен регулируемый вибратор 5, вал которого приводится во вращение от элек­тродвигателя 2 через эластичную муфту 3. Ре­гулировка производительности осуществляется изменением угла развода дебалансов вибратора.

Рис. 2.2.26. Схема трубчатого питателя с неподвижным бункером

W/г

При дозировании связных сыпучих мате­риалов, обладающих ограниченной газопрони­цаемостью, под слоем (в зоне выпуска) возни­кает разрежение с наступлением неустойчиво­го режима работы дозатора. Для устранения
этого недостатка используют различные усред­нители потока материала в зоне выпуска. На рис. 2.2.29 представлена схема дозатора, со­держащая неподвижно установленную под бункером 1 дозировочную камеру с ферромаг­нитными телами 2 и сеткой 4 в нижней части. Выпуск материала осуществляется за счет ко­лебательного движения этих тел в переменном магнитном поле индукционной катушки 3.

Многокомпонентные дозировочные уст­ройства. Во многих технологических процес­сах возникает необходимость дозирования нескольких сыпучих компонентов одновре­менно. При этом возможно предварительное смешение исходных компонентов в процессе движения к основному технологическому ап­парату либо непосредственное дозирование продуктов в зону контактирования.

Первый вариант используется в том слу­чае, когда получаемая смесь сыпучих продук­тов содержит все необходимые компоненты готового продукта (сложные минеральные удобрения, формовочные смеси, адсорбенты, теплоносители и т. д.). Один из вариантов гра­витационного устройства для дозирования по такой схеме представлен на рис. 2.2.30. В верх­ней части устройства расположены загрузоч­ные воронки У, в которые поступают дозируе­мые компоненты gj(t) из дозировочных уст­ройств (не показаны). Потоки компонентов gi(t) смешиваются за счет гравитационного пересыпания на наклонных полках 2 и конус­ных вставках 3.

Стабильность потоков обеспечивается соотношением геометрических параметров вы­пускных воронок, зависящих от физико- математических характеристик дозируемых материалов.

Типичными для такой схемы дозирования являются дозировочные установки типа Р1, разработанные в Украине и предназначенные для дозирования и распределения суперконцен­трата красителей в гранулированном термо­пласте (полиэтилене, полипропилене и др.) и подачи смеси в литьевые машины. Они исполь­зуются при переработке термопластов в раз­личных отраслях промышленности и могут работать в ручном, полуавтоматическом и ав­томатическом режимах. Принцип дозирования основан на получении заданной порции мате­риала с помощью объемных дозаторов. Цикл каждого дозатора выдерживается по реле вре­мени в зависимости от величины дозы, задан­ной технологическим регламентом.

Установка (рис. 2.2.31) включает бункер 2 распределителя, внутри которого смонтиро­вана мешалка У. На крышке бункера установ­лены два роторных дозатора 4 для суперкон­центрата красителей, дозатор 12 для термопла­ста и привод с электродвигателем и червячным редуктором 3. Регулирование работы установ­ки осуществляется с пульта управления.

Внутри корпуса 8 дозатора в камере 9 на валу 10 закреплена заслонка 77, управляемая электромагнитами 7. Роторный дозатор состоит из ротора 5 с ячейками, корпуса 6 и электро­двигателя. Ротор смонтирован эксцентрично относительно корпуса. По условиям эксплуа­тации установка выполнена в коррозионно - стойком исполнении. Материал деталей, со­прикасающихся с продуктом, - сталь 08X13.

Техническая характеристика типоразмер - ного ряда представлена в табл. 2.2.6.

Дозирование непосредственно в зону контактирования используется в том случае, когда дозируемые компоненты являются до­бавками к основному продукту, перерабаты­ваемому в технологическом объеме.

При этом выбор дозаторов для формиро­вания потоков gj(t) определяется свойствами

Дозируемых материалов и технологическими требованиями производства.

Рекомендации по выбору дозировочно­го оборудования. Довольно часто выбор дози­ровочного оборудования осуществляется на основе опыта проектировщиков или результа­тов сравнительных испытаний моделей на за­данных продуктах. В первом случае возможны грубые ошибки, приводящие к ухудшению качества продукции, увеличению сроков ос­воения и снижению проектной мощности ос­новного технологического оборудования; во втором случае испытания моделей весьма тру­доемки и могут быть проведены только в спе­циализированных лабораториях.

При выборе дозаторов сыпучих материалов химической промышленности необходимо учитывать:

1) комплексные показатели, отражающие влияние физико-механических характеристик сыпучих материалов на процесс дозирования;

2) технологические требования к процес­су дозирования;

3)условия эксплуатации оборудования;

4)технико-экономические показатели.

Исполнение дозатора зависит от условий

Эксплуатации и особых свойств сыпучего ма­териала:

1) для токсичных веществ и при дозиро­вании в аппарат с давлением, отличным от атмосферного, - герметичное;

2) для взрывоопасных и способных нака­пливать статическое электричество - взрыво- защищенное и т. д.

Основными показателями, определяющи­ми эффективность использования дозаторов, являются: производительность, диапазон ее регулирования, погрешность дозирования, равномерность подачи.

Наиболее эффективный вариант примене­ния дозировочного оборудования определяется подсчетом суммы баллов по представленной карте выбора [13]. Целесообразность использо­вания оборудования для тех или иных условий эксплуатации оценивается следующим обра­зом: 5 - рекомендуется к применению; 3 - применение допустимо; 0 - не рекомендуется.

При одинаковой сумме баллов выбор обо­рудования осуществляется на основании срав­нения технико-экономических показателей.