Объемные дозаторы

27 смотр.

Дозировочные устройства, реализующие способ объемного дозирования, как и следует из названия, замеряют массу дозируемого материала по его объему.

Конструктивно между питателями и объемными дозаторами принципиальных отличий нет. Более того, один и тот же механизм, в зависимости от условий его эксплуатации, может выступать в качестве питателя или же дозатора.

В самом общем виде конструкция объемных дозаторов включают в себя питатель, приборы и устройства контроля и регулирования количества материала дозы.

В простейшем случае объемные дозаторы дискретного действия представляют собой мерные сосуды.

На практике встречаются объемные дозаторы с регулированием объема при изменении размеров мерных емкостей. Производя тарирование мерной емкости по разным материалам (или по изменяемым входным параметрам для одного и того же материала), на ней наносят шкалу, упрощающую настройку дозатора для получения заданной дозы. Применение объемного способа существенно упрощает процесс дозирования, однако он характеризуется значительной погрешностью в величине выдаваемых доз, что в ряде технологических процессов производства ограничивает его использование [5].

Производители суперконцентратов красителей и различных добавок все более расширяют предлагаемый на рынке их ассортимент. При этом стоимость добавок зачастую существенно превышает стоимость основного материала, и даже незначительно завышенный их расход приводит к увеличению себестоимости продукции. Поэтому возрастающую роль играет способность системы дозирования к саморегулированию при изменении, например, насыпной плотности гранулята полимера и добавок.

Дозаторы, работающие с использованием объемного (иначе — волюметрического) принципа дозирования материала, характеризуются высокой стабильностью и максимальной экономичностью. Но объемные дозаторы должны быть всегда откалиброваны с учетом фактической насыпной плотности перерабатываемого материала. Именно в этой области могут часто появляться ошибки. Если калибровка не соответствует реальной производительности системы по данному компоненту или используемое для этого компонента весовое устройство неправильно оттарировано, или в систему управления дозирующего устройства передаются неверные значения определяемых показателей, то неизбежным следствием станет нарушение соотношения дозируемых компонентов. Продолжительная эксплуатация дозирующего устройства без периодического проведения повторных калибровок также может привести к нарушению точности его работы из-за образования отложений материала или износа отдельных узлов и рабочих органов. Даже при соблюдении всех правил эксплуатации объемной дозирующей установки всегда сохраняется вероятность нарушения точности дозирования, так как колебания насыпной плотности материала в технологическом процессе обычно не отслеживаются и не регулируются [19]. В зависимости от содержания влаги, гранулометрического состава, формы частиц и других показателей насыпная плотность материала может меняться в широких пределах. Для получения результатов с минимальной погрешностью необходимо обеспечить постоянную интенсивность потока и скорость наполнения приемника. Кроме того, для каждой конструкции дозировочного устройства необходимо знать коэффициент заполнения мерной емкости различными материалами. Как правило, этот коэффициент устанавливают для каждого материала и конструкции дозатора на практике [5].

В силу перечисленных причин измерение массы по объему мерника недостаточно точно и отклонения в показателях прибора от фактических значений массы материала могут быть весьма существенными.

Работа объемных дозаторов непрерывного действия также характеризуется значительной погрешностью. Однако дозаторы, реализующие объемный способ дозирования, отличаются простотой конструкции, надежностью и удобством в эксплуатации. Тем более, что требования, предъявляемые технологическими процессами к допускаемым колебаниям дозы, весьма различны.

Объемный способ дозирования целесообразнее применять при дозировании недорогих материалов небольшими дозами (до десятков грамм), где абсолютная погрешность дозирования очень мала. Следует отметить, что производительность объемных дозаторов на порядок выше, чем у весовых.

Наиболее удовлетворительные результаты при дозировании объемным способом достигаются для вязких материалов (расплавов полимеров) в диапазоне изменения температуры материала при его переработке и для порошкообразных и гранулированных материалов с постоянным гранулометрическим составом, не склонных к комкованию и слеживанию.

Ниже, в качестве примера, приведено описание конструкции ряда типовых объемных дозирующих устройств:

Одна из наиболее распространенных конструкций объемного дозатора с вибрационным питателем (рис. 7.40) содержит: загрузочную воронку 2 с уплотнением 2; транспортирующий лоток 3 с дисбалас- ным вибратором 4, подпружиненными подвесками 5, четырехгранной воронкой 6 с отверстием точной выгрузки 7 и с отсечным поворотным затвором 8 с пневмоприводом 9. Загрузка материала осуществляется в приемный бункер тензометрического весового дозатора 10.

Объемные дозаторы

Рис. 7.40. Схема вибрационного дозатора:

пояснения в тексте

Вибрационный дозатор работает следующим образом. В исходном состоянии дисбалансный вибратор 4 выключен, а отсечной поворотный затвор 8, установленный на отверстии 7 точной выгрузки, закрыт. При этом материал с транспортирующего лотка 3 и материал из четырехгранной воронки 6 не поступает в приемный бункер тензометрического весового дозатора 10.

По команде системы управления (на рисунке не показана) включается дисбалансный вибратор 4 и материал из загрузочной воронки

2 за счет колебаний транспортирующего лотка 3, связанного с воронкой 2 с помощью уплотнений 2 и подпружиненных подвесок 5, начинает продвигаться вперед и выгружаться с транспортирующего лотка

3 в приемный бункер 10 весового дозатора. Начинается режим интенсивной (грубой) выгрузки материала, во время которой сначала заполняется объем воронки б, а затем материал начинает с большой производительностью, определяемой параметрами вибрационного питателя, ссыпается по всей ширине транспортирующего лотка 3.

По окончании режима грубой загрузки (примерно 97—98% набранного веса в дозаторе 10) система управления процессом дозирования (на рисунке не показана) выключает вибратор 4 и материал с лотка перестает выгружаться. После успокоения весовой системы и вибрационного питателя (2—3 с), во время которого незначительная часть материала за счет переходных резонансных явлений может ссыпаться с края лотка 3 в дозатор 10, по сигналу системы управления включается пневмопривод 9 и отсечной поворотный затвор 8 открывается. Начинается режим точной досыпки материала.

Поскольку площадь сечения отверстия 7 точной выгрузки в 10—30 раз меньше площади поперечного сечения транспортирующего лотка 3, гравитационное истечение материала происходит в 10—30 раз менее интенсивно, чем в режиме грубой загрузки. По окончании режима точной досыпки система управления выключает пневмопривод 9 и отсечной поворотный затвор 8 закрывается. При этом в воронке 6 остается небольшое количество материала, уровень которого ниже уровня материала, находящегося непосредственно в транспортирующем лотке 3, что создает потенциальный барьер и исключает влияние срыва материала с транспортирующего лотка 3 в случае возникновения внешних механических вибраций. Это в свою очередь повышает точность дозирования.

Таким образом, наличие в зоне выгрузки материала с транспортирующего лотка углубления, выполненного в форме четырехгранной воронки с отверстием точной выгрузки и отсечным поворотным затвором, позволяет использовать односкоростной режим работы дисбаланс- ного вибратора при двухскоростной подаче материала, а также исключает использование дорогостоящего частотного регулятора и схемы точного останова электродвигателя вибратора.

Поскольку режим точной досыпки осуществляется за счет гравитационного истечения материала из четырехгранной воронки, исключается влияние резонансных явлений при выключении вибратора, так как в режиме точной досыпки дисбалансный вибратор не работает [20].

Значительное распространение получили вибрационные дозаторы с активатором (рис. 7.41) [1]. К корпусу 1питателя, выполненного в виде цилиндрической обечайки на упругих резиновых амортизаторах 9 при помощи подвесок 8 прикреплено коническое виброднище 7 с патрубком разгрузки. Обечайки корпуса и виброднища соединены эластичным рукавом 4. Внутри корпуса установлен конус активатора 6, перекрывающий разгрузочный патрубок и образующий с корпусом кольцевую щель. На несущем фланце виброднища установлен регулируемый вибратор 5, вал которого приводится во вращение от электродвигателя 2 через эластичную муфту 3. При неподвижном питателе материал, просыпавшийся из бункера через кольцевую щель между корпусом и конусом, лежит на дне корпуса под углом естественного откоса, не просыпаясь в разгрузочный патрубок. При колебаниях корпуса питателя за счет виброожижения материала происходит его истечение через разгрузочный патрубок, при этом воздействие вибрации конуса на материал исключает образование сводов и зависаний. Регулировка производительности осуществляется изменением угла развода дисбалансов вибратора.

Объемные дозаторы

Рис. 7.41. Схема вибрационного дозатора с активатором:

пояснения в тексте

Известно, что одним из свойств сыпучего материала является способность образовывать устойчивые своды над выпускным отверстием. Это свойство использовано в конструкциях «беззатворных» дозаторов дискретного и непрерывно-циклического действия, обладающих малой инерционностью.

На рис. 7.42, а представлена схема «беззатворного» дозировочного устройства для загрузки слеживающихся (связных) и хорошо сыпучих материалов [2]. Основные элементы устройства — расходный бункер и упруго подвешенная насадка 2 с выпускным отверстием 4, обеспечивающим образование устойчивого свода в случае отсутствия дополнительного энергетического воздействия.

Таким образом, отсечка материала происходит за счет его самоза- пирания после прекращения вибрационных колебаний дозировочной насадки.

Инерционность запирания потока определяется скоростью формирования устойчивого свода над выпускным отверстием и при d0 < < (4-b8) d0min составляет 0,03—0,05 с. В схему устройства входят также индукционная катушка 3 и ворошитель 5. Достоинством устройства является также то, что вибрационному побуждению подвергается не весь материал, а только его часть, содержащаяся в дозировочной насадке.

Для расширения устойчивого диапазона работы в устройстве (рис. 7.42, б) предусмотрена установка выгрузочного шнека 3, осуществляющего циркуляцию материала в дозировочной насадке. С целью поддержания высоты слоя в насадке в заданных пределах установлены переточная труба 4, питающий патрубок 2 и устройство 1 для стабилизации давления материала в нижней части выгрузного бункера.

Объемные дозаторы Объемные дозаторы

Рис. 7.42. Схемы вибрационных дозирующих устройств без (я) и со стабилизацией (б) свойств сыпучего материала в насадке:

пояснения в тексте

Для дозирования суперконцентратов в последнее время довольно эффективно используются так называемые роликовые дозаторы, в которых материал дозируется с помощью специальных выемок в роликах. При вращении дозирующий ролик захватывает из подающей колбы суперконцентрат красителя или иную добавку в определенном количестве и сбрасывает эту дозу в смеситель или непосредственно в зону питания материального цилиндра. Все камеры дозирующего ролика равномерно заполняются. Если на дозирующем ролике оказывается слишком много гранул, они снимаются.

Схема работы роликового дозатора и основные элементы его конструкции представлены на рис. 7.43 и 7.44.

Объемные дозаторы

Рис. 7.43. Схема работы роликового дозатора для гранулированных (я) и порошковых (б) продуктов:

1 — корпус; 2 — дозирующий ролик; 3 — несущая панель; 4 — скребок

Объемные дозаторы

Рис. 7.44. Корпус (а) и ролики для дозирования гранулированных (б) и порошковых (в) продуктов

При выборе дозатора для гранулята, регранулята, любых сыпучих материалов в виде гранул, сначала подбирается дозирующий ролик, а затем с помощью управляющего контроллера настраивается число оборотов ролика.

При постоянной частоте вращения обеспечивается достаточно высокая скорость и точность дозирования: ±0,15%.

Все дозирующие ролики взаимозаменяемы, благодаря этому появляется возможность изменять производительность дозатора, меняя только дозирующий ролик.

Для дозирования крупнозернистого гранулята или дробленки с острыми краями используются стальные ролики, которые позволяют исключить застревание гранул и обеспечивают необходимую непрерывность производства.

При работе с порошковыми материалами стабильность дозирования обеспечивают несущая панель, под которой всегда находится постоянный объем материла, независимо от того, много или мало порошка имеется в накопителе, в сочетании со скребком.

Внешний вид роликового дозатора, установленного на питающем бункере ТПА, показан на рис. 7.45.

Объемные дозаторы

Рис. 7.45. Компоновка роликового дозатора с ТПА

Другие интересные статьи

27 смотр.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *