Живильники тарілчастого типу
В літературі іноді їх називають дисковими. Основним робочим органом такого живильника є тарілка або диск. За конструктивним виконанням вони можуть бути з рухомою або нерухомою тарілкою, виконані у вигляді скребкового пристрою, сітки. Найбільшого поширення в пакувальних машинах знайшли живильники з рухомою тарілкою (рис. 3.30).
В такому живильнику продукція надходить з бункера-накопичувача через манжету, яка за допомогою пристрою регулювання може переміщатися догори або донизу на поверхню тарілки, утворюючи фігуру, подібну до зрізаного конуса. Кут при основі конуса ср рівний
|
Рис. 3.30. Схема тарілчастого живильника: 1 — тарілка; 2 — скребок; 3 — лійка; 4 — бункер; 5 - механізм регулювання; 6 — манжета |
куту природного укосу. Із збільшенням висоти розташування манжети продукція більшу площу покриває на тарілці.
В позиції розвантаження живильника над поверхнею тарілки під кутом [і встановлений скребок, який направляє відокремлений потік продукції в лійку 3. В залежності від частоти обертання тарілки і висоти розташування манжети змінюється в більшу чи меншу сторону інтенсивність потоку продукції. В машинах з автоматичною системою керування інтенсивність потоку також керується автоматично.
Проаналізуємо способи ефективного керування продуктивністю живильника.
В загальному вигляді продуктивність тарілчастого живильника можна визначити:
Q = V • р - п - у, (3 76)
де V — кільцевий об’єм продукції, відокремлений скребком,
визначимо як максимально можливий (скребок встановлено врівень з
манжетою):
|
(3.77) |
V = F • 2 • п ■ R0,
F — площа поперечного перерізу кільцевого об’єму продукції, визначається (рис. 3.31)
F = 0,5 • h • (R-r) = ~r——, (3.78)
2 - tg<p
h — відстань розташування манжети відносно несучої поверхні
, R-r
тарілки, максимально допустиму можна визначити як
tg<P
R0 — відстань від центру ваги поперечного перерізу кільцевого об’єму до осі обертання тарілки, визначається /?0 = г + ~ • (R — r).
|
|
Підставивши у формулу (2.75) вирази для визначення вхідних параметрів, одержимо:
_ 71 • 1 /_
Q = — -'П’Ц/-р----------- (2 - r + R). (3.79)
tg<P З
З формули (3.79) видно, що параметри, якими можна регулювати інтенсивність потоку продукції, що поступає в зважу вальну місткість, є п і h. Потрібно також відмітити, що найефективніше змінювати параметр h, так як він в другій степені.
Однак И може змінюватись від hmax = (Rmax - r)/tglf до нуля, тобто при заданій частоті обертання тарілки Qmax =/ (hmaJ. Розглянемо межі змінення частоти обертання тарілки. Розглянемо стан матеріальної частинки в точці А під час обертання тарілки. На матеріальну частинку діє відцентрова сила, яка сприяє виходу її за межі тарілки, і сила тертя між частинкою і поверхнею тарілки, що утримує частинку на поверхні тарілки. Припустимо, що рух тарілки усталений, зв’язок між іншими частинками відсутій. Для забезпечення нерухомості частинки потрібно, щоб виконувалась умова:
FT-Fe> (3.80)
де FT — сила тергя частинки по поверхні тарілки, визначається
FT = т • g • fx; т — маса частинки;
f — коефіцієнт тертя покою частинки по поверхні тарілки;
Fe — відцентрова сила, що діє на матеріальну частинку, визначається:
^ _т • v2_ т (2л • R • п R ~ R *1 60 )■
Підставивши у нерівність (3.80) вирази для визначення FT і Fe, прийнявши 10 одержимо:
"-42-Ж - <з-8і)
Для гарантованогозабезпечення найвищої продуктивностіживильника приймають
кр (3.82)
Забезпечення рівномірної подачі продукції живильником погребує технологічних витрат енергії. Технологічні витрати пов’язані з подоланням опорів тертя продукції по поверхні тарілки та скребка, а також на подрібнення продукції скребками і переміщення всіх рухомих деталей пристрою.
В загальному вигляді вираз для визначення технологічних витрат енергії можна записати:
N.' ' Л
|
1 + — • COS Р . / |
|
(3.83) |
N=—l
V
де A', — витрати енергії на подолання сил опору від тертя продукції
Р — сила тертя продукції по поверхні тарілки,
P = F ■ р - g-2- л ■ R0- f;
Vq — лінійна швидкість обертання центра ваги поперечного перерізу
2 • л * R * уї кільцевого об’єму продукції, о(і = ^------------------------------------------------------- ;
60
/? кут між вектором швидкості переміщення продукції і проекцією поверхні скребка на тарілку (кут встановлення скребка);
/2 — коефіцієнт тертя ковзання продукції по поверхні скребка; к — коефіцієнт, що враховує інші витрати енергії за сталого режиму руху, приймають к ~ 1,2-1,5.
До живильників із фігурною тарілкою можна віднести скребковий живильник типу «Бландомаг», конструктивна схема якого наведена на рис. 3.32. Живильник складається із бункера 1, скребка 4, який встановлено у випускний отвір бункера, і привода 3, що передає крутний момент на зубчасту передачу 2, закріплену на порожнистому валу скребка. Продукція, захоплена скребком, через порожнистий вал переміщається в зону її подачі. Над випускним отвором живильника встановлено розсікач потоку продукції 5 для стабілізації тиску шару продукції в зоні вивантаження. Витрати енергії в такому живильнику приблизно в 4 рази менше, ніж з рухомою тарілкою.
Поряд із такою перевагою — суттєвий недолік: регулювати інтенсивність потоку практично неможливо, так як поперечний переріз порожнистого вала скребка має сталі значення, а швидкість переміщення частинок для пост ійних реологічних характеристик однакова.
|
Рис. 3.32. Схема скребкового живилення типу «Бландомат» Роторний живильник Характерною конструктивною особливістю цих живильників є те, що основним робочим органом в них є ротор з комірками, які і забезпечують рівномірну подачу продукції. Він складається (рис. 3.33) із: корпусу 1; завантажувальних і розвантажувальних патрубків 6 і 7; ротора 2 з комірками, який виготовляється разом з валом 3; привода 4,5. Основними перевагами таких дозаторів є: простота конструкції, універсальність і можливість застосування в різних технологічних схемах. До недоліків можна віднести: обмежену продуктивність по дозах, що викликано обмеженням критичної частоти обертання ротора. Вивантаження продукції з комірок здійснюється за рахунок сил тяжіння продукції і відцентрової сили. Інтенсивність подачі продукції живильником у зважувальну систему визначаєт ься за формулою: |
Q = S0 ■ / • z ■ « • р • у/, (3.84)
де S0 — площа поперечного перерізу однієї комірки;
/ — довжина комірки; z — число комірок у роторі; п — частота обертання ротора (п -0,5 — 1,2 с1); у— коефіцієнт заповнення комірки.
Потужність привода роторного живильника залежить від сили тертя продукції, що переміщається по внутрішній поверхні корпуса живильника й визначається за формулою:
N _ /, • F, ■ Р • ,
N 1000 °’ <3'85>
де /о — коефіцієнт тертя продукції по поверхні корпуса живильника; F{) — площа поперечного перерізу горловини бункера над ротором; F0 — колова швидкість ротора;
|
|
|
|
|
5 |
р — тиск продукції на поверхню ротора;
к0— коефіцієнт, що враховує ступінь подрібненості продукції.
В процесі роботи дозатора роторного типу з продуктами, схильними до прилипання, виникає значна розбіжність у величині порцій, що спричинено прилипанням продукту до лопатей. Вирішити цю проблему можна шляхом очищення лопатей під час дозування. На рис. 3.34 а, показано конструктивну схему роторного дозатора, що складається із завантажувальної ємності 1, барабана з лопатями 2 та циліндра втулки з поздовжніми пазами 3. Барабан 2 встановлено співвісно з ємністю 1, а циліндр — з ексцентриситетом е відносно осі поверхні опор. Барабан приводиться в руху від електродвигуна через пасову передачу.
В процесі обертання барабана 2 продукт 5, що знаходиться у завантажувальній ємності 1, захоплюється лопатями й переміщується в зону розвантаження. Одночасно циліндр 3, обертаючись, переміщується за рахунок ексцентриситету відносно лопатей барабана, очищуючи їх від продукту. У крайньому нижньому положенні розміщено очисний ніж, що знімає залишки прилиплого продукту з циліндра дозатора. Зміна величини ексцентриситету дає можливість регулювати величину дози, що захоплюється лопатями під час переміщення.
|
Рис. 3.34. Конструктивна схема дозатора 84 |
|
|
|
а) |
Збільшення ділянки транспортування продукту по поверхні барабану (рис. 3.34 б) дає змоіу одночасно ущільнювати і видавати його через формуючі отвори 6, розміщені внижній частині корпусу дозатора. Утворення таким чином дозованих гранул використовується перед процесом сушіння продукту.
Використання запропонованих конструкцій роторних дозаторів дає змогу зменшити вплив прилипання продукту на точність дозування, регулювати подачу матеріалу за рахунок ексцентриситету, підвищити надійність роботи та забезпечити ущільнення дозованого матеріалу.
