ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДОЗАТОР ДЛЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ИЛИ ФТОРИДА АЛЮМИНИЯ Российский патент 1996 года по МПК G01F13/00 C25C3/14 

Изобретение относится к пневматическому дозиметру для дозировки порошкообразных материалов, например для подачи фторида и оксида алюминия в электролитические ячейки для производства алюминия.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является известное устройство дозиметр для порошкообразных материалов, принцип работы которого основывается на механическом дозировании порошкообразных материалов. Этот дозиметр содержит резервуар, стенки которого сходятся в направлении к выпускному отверстию, расположенному в нижней или донной части резервуара. Порошкообразный материал разгружается через расположенное в донной части отверстие с помощью механического устройства, которое содержит блок цилиндр/поршень. Хотя этот механический дозиметр обеспечивает относительно точное дозирование материалов, однако, он обладает рядом существенных недостатков. Среди этих недостатков прежде всего следует указать на быстрый механический износ основных блоков дозиметра, что неизбежно связано с большими затратами на техобслуживание и профилактический ремонт. Далее, порошкообразный материал в зависимости от своей консистенции может легко и просто засорять и блокировать выпускное отверстие загрузочной воронки или резервуара. Более того, поскольку этот дозиметр состоит из нескольких различных блоков, а его высота будет довольно значительной, то все это удорожает и усложняет процесс изготовления такого дозиметра.

Именно поэтому главной задачей настоящего изобретения является создание дозиметра, принцип работы которого основывался бы на соответствующем типе объемного дозирования с помощью особенностей технологии псевдоожижения, но который к тому же был бы свободен от отмеченных выше недостатков. Другими словами изобретение должно обеспечить следующие результаты:
малую высоту конструкции всего устройства,
гарантировать точное дозирование,
отсутствие механических закрывающих приспособлений для потока порошкообразного материала, проходящего через дозиметр,
минимальную чувствительность к изменениям в потоке воздуха и к изменениям в качестве обрабатываемого материала, одновременно дозиметр должен обладать следующими преимуществами:
простотой и легкостью изготовления, низкими расходами на техобслуживание и профилактический ремонт (в нем нет подвижных механических блоков) и легкостью электрического изолирования дозиметра, если конечно в этом возникает необходимость.

Упомянутый выше технический результат достигается с помощью дозиметра, выполненного по настоящему изобретению.

На фиг. 1 показан пневматический дозатор для порошкообразных материалов; на фиг. 2 то же, в другом варианте исполнения.

Пневматический дозатор на фиг.1 содержит резервуар 1 с верхней камерой 2, размеры которой соответствуют объему материала, предназначенного для дозирования, псевдоожижающую стенку 3 из "парусины" или воздухо- и газопроницаемого материала, которая отделяет верхнюю камеру 2 от нижней камеры 4. Камера 4 соединяется с резервуаром для воздуха (не показан) через трубку подачи воздуха 5. На одном конце резервуара 1 образовано впускное отверстие 6, а на другом (левая сторона) выпускное отверстие 7. На противоположном конце резервуара 1 в его верхней части образовано впускное отверстие 6, которое соединено с питающим резервуаром 8 и используется для подачи порошкообразного материала через псевдоожижающий канал в виде трубы 9 или другого подобного же приспособления. Один конец псевдоожижающего канала 9 частично входит в резервуар 2, тогда как другой его конец соединяется с локально расположенным питающим резервуаром 8 или с питающей трубой, которая и предназначена для подачи порошкообразного материала из расположенного по центру бункера для хранения. Верхняя часть впускное отверстие 6 канала 9 отделена от нижней части (камеры 10 псевдоожижающей стенкой или "парусной"" 11, а камера 10 соединяется с резервуаром для воздуха через трубу 12, причем это соединение будет идентично соединению камеры 2 (резервуар для воздуха не показан).

После псевдоожижения порошкообразного материала его поведения будет напоминать поведение жидкости, т.е. под влиянием гравитационной силы этот материал будет течь от более высокого к более низкому уровню.

С учетом всех этих фактов псевдоожижающие стенки канала 9 и камеры 2 выполняются чуть наклонными в сторону их выпускных концов. Угол наклона может колебаться от 4 до 7^о. Однако следует иметь в виду, что конкретный угол наклона зависит от типа предназначенного для обработки материала, и для некоторых материалов он может быть несколько большим, а для других несколько меньшим. Хотя в приведенном выше тексте говорится, что псевдоожижающие стенки могут иметь незначительный наклон (относительно горизонтальной плоскости), однако может оказаться целесообразным устанавливать псевдоожижающие стенки строго горизонтально по отношению к дозиметру, а сам дозиметр располагать чуть в наклонном положении.

Что касается подачи воздуха в камеру 4 и в камеру 10, то эта подача воздуха будет регулироваться с помощью соленоидных клапанов 13 и 14, которые располагаются в трубах 5 и 12 соответственно. Режим срабатывания самих соленоидных клапанов 13 и 14, в свою очередь, регулируется непосредственным образом регулятором PLS или компьютером (не показаны). Настоящее изобретение предлагает более простое решение по сравнению со всеми известными способами и устройствами, поскольку в предлагаемом устройстве нет необходимости использовать дополнительные реле и различные механические закрывающие приспособления, а следовательно, отпадает необходимость в использовании исполнительных механизмов для упомянутых приспособлений.

Подаваемый в канал и резервуар воздух частично откачивается через откачивающее отверстие 15, расположенное в верхней части камеры 2, а частично откачивается через выпускное отверстие 8. Отверстие для откачивания воздуха 15 будет особенно важным в связи с процессом заполнения камеры 2, поскольку подаваемый в канал воздух будет находиться позади порошкообразного материала (верхней части порошкообразного материала в камере 2); находящийся здесь воздух будет свободно проходить через отверстие для откачивания, благодаря чему позади порошкообразного материала не будет образовываться избыточное давление, которое будет вынуждать порошкообразный материал перемещаться по направлению к выпускному отверстию.

Пневматический дозатор работает следующим образом.

Подача воздуха в канал 9 и в резервуар 1 перекрывается. Находящийся в питающем резервуаре 8 порошкообразный материал свободно проходит в канал и заполняет его частично. После срабатывания соленоидного клапана 14 воздух подается в камеру 10 в канале 9. За счет этого материал псевдоожижается и течет в камеру 2 в резервуаре 1. После заполнения камеры 2, как это и показано, течение материала прекращается, причем это верно и для случая, когда будет поддерживаться подача воздуха в канал.

После заполнения камеры 2 и перекрытия соленоидного клапана 14 срабатывает соленоидный клапан 13, чтобы обеспечить подачу воздуха в камеру 4 в резервуаре 1. В этот момент находящийся в камере 2 материал будет псевдоожижаться, а сама камера 2 опорожняться. Сразу же после опорожнения камеры 2 соленоидный клапан 13 выключается и прекращается подача воздуха в камеру 2. К этому моменту завершен цикл заполнения/опорожнения и можно начинать новый цикл.

Что же касается времени, затраченного на заполнение и опорожнение дозиметра, то оно зависит от нескольких различных факторов, например, от объема камеры 2, длины и ширины канала 9, качества порошкообразного материала и т. д. Однако в этой связи следует упомянуть один важный момент, что подача воздуха в канал и резервуар 1 должна продолжаться достаточно долго, чтобы гарантировать полную загрузку и опорожнение камеры 2. Можно предположить, что длительность подачи воздуха за пределами строго необходимой будет оказывать незначительное влияние на разгружаемый материал.

На фиг. 2 показан второй вариант пневматического дозатора по настоящему изобретению. В данном варианте вместо одного впускного отверстия в резервуаре 1 выполняется два впускных отверстия 17 и 18. Следовательно, мы имеем возможность подавать порошкообразный материал одного качества из первого питающего танка 19 через трубу 20 и в псевдоожижающий канал или трубу 9, а порошкообразный материал другого качества подавать из второго питающего танка 21 непосредственно в резервуар 1. В данном варианте питающий танк 21 выполняет две функции, а именно функцию танка для хранения порошкообразного материала и функцию псевдоожижающего канала (соответствует псевдоожижающему каналу 9).

Дозиметр по этому второму варианту работает следующим образом.

Порошкообразный материал подается из питающего танка 19 в резервуар 1 в результате предварительной подачи воздуха в танк 19 и канал 9 через трубы подачи воздуха 22 и 23 соответственно (соленоидные клапаны не показаны).

Сразу же после заполнения резервуара 1 прекращается подача воздуха через трубы 22 и 23, а соленоидный клапан (не показан) будет открываться и обеспечивать подачу воздуха через трубу 24. Теперь находящийся в резервуаре 1 порошкообразный материал будет выходить через выпускное отверстие 8 и после полного опорожнения резервуара 1 будет прекращаться подача воздуха через трубу 24. В этот момент из танка 19 будет взята одна доза порошкообразного материала. Если порошкообразный материал должен выгружаться из второго танка 21, тогда в этот танк через трубу подачи воздуха 25 будет подаваться псевдоожиженный воздух, а сам материал будет проходить через соединительную трубу 26 и будет частично заполнять резервуар 1. В итоге в резервуар 1 уже не будет больше подаваться материал и можно будет прекратить подачу воздуха через трубу 25. Чтобы опорожнить резервуар 1, достаточно будет подавать в него воздух в результате включения подачи воздуха через трубу 24.

Подачу воздуха (через соленоидные клапаны) и скорость дозирования можно регулировать с помощью какого-то типа регулятора PLS или микропроцессора; на этом нет необходимости останавливаться подробно. Однако следует иметь в виду, что дозиметр по настоящему изобретению можно снабжать более чем одним или двумя впускными отверстиями, о чем уже упоминали выше. Следовательно, в данном случае материал может подаваться из трех или более питающих танков способом, который уже был описан выше.

П р и м е р. Показанный на фиг.1 и выполненный по настоящему изобретению дозиметр прошел испытания с использованием оксида алюминия в качестве порошкообразного материала, причем использовали различные сорта оксида алюминия. Дозирующая камера 2 имела объем примерно в 0,5 дм³, а продолжительность загрузки и опорожнения камеры составляла 4 и 6 с соответственно. Дозы для различных сортов оксида алюминия измеряли при различном давлении воздуха. Полученные при этом результаты суммированы в нижеследующей таблице.

Из данных таблицы можно сделать вывод, что количественное выражение материала (дозы) изменяются очень незначительно в зависимости от повышения давления воздуха, причем это верно и для случая удвоения давления воздуха. Этот вывод очевиден для всех четырех сортов проверенного оксида.

Дозиметр по настоящему изобретению можно изготавливать из различных типов материалов, например из стали, алюминия, пластических материалов и т.д. Однако очень важно, чтобы исходный материал был достаточно стойким против отрицательного воздействия на него таких внешних факторов, как тепло или коррозионные газы.

В этой связи следует добавить, что над "парусиной" и выпускным отверстием 7 можно установить поперечный порог или возвышение 16 с конечным образованием одного или нескольких дополнительных порожек, которые будут располагаться с определенным интервалом друг от друга вдоль парусины на внутренней стороне отверстия, чтобы какая-то часть порошкообразного материала оставалась позади и покрывала "парусину" с целью обеспечения ее надежной защиты.

Изобретение относится к пневматическому дозиметру для точного дозирования порошкообразных материалов, например для подачи оксида и фторида алюминия в электролитическую ячейку для производства алюминия. Сущность изобретения: устройство содержит резервуар 1 с верхней камерой 2, в нижней или донной части которой установлено псевдоожижающее устройство в форме псевдоожижающей стенки 3 из "парусины", и с нижней камерой, котороя соединяется через трубу 5 с источником воздуха. Резервуар снабжен впускным отверстием 6 для подачи порошкообразного материала из питающего танка или загрузочной воронки 8 в верхнюю камеру 2 и выпускным отверстием 7 для разгрузки камеры 2. Между питающим танком 8 и резервуаром 1 образован по меньшей мере один псевдоожижающий канал или труба 9, который снабжен псевдоожижающей стенкой или псевдоожижающей "парусиной" 11, которая соединяется с источником подачи воздуха через трубу 12. Заполнение и опорожнение камеры 2 осуществляется с помощью соленоидных клапанов 13, 14, которые располагаются в трубе 3 для резервуара 1 и в трубе 12 для канала 9 соответственно и режим работы которых регулируется с помощью регулятора PLS или процессора таким образом, чтобы воздух подавался в канал 9 и резервуар 1 в соответствии с предпочтительной программой относительно длительности и частоты. 3 з. п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДОЗАТОР ДЛЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ИЛИ ФТОРИДА АЛЮМИНИЯ, содержащий резервуар с псевдоожижающим устройством, выполненным в виде газопроницаемой перегородки, разделяющей резервуар на две камеры, нижняя из которых черех трубопровод с клапаном сообщена с источником воздуха, а верхняя выполнена с отверстием для выпуска воздуха, выпускным отверстием и с впускным отверстием для подачи материала из расходного бункера или загрузочной воронки, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным трубопроводом с дополнительным клапаном и расположенным между резервуаром и расходным бункером по крайней мере одним псевдоожижающим каналом или трубой с продольной дополнительной газопроницаемой перегородкой, разделяющей псевдоожижающий канал или трубу на две полости, нижняя из которых сообщена с дополнительным трубопроводом, и регулятором PLS или процессором, причем указанные клапаны выполнены соленоидными и связаны с регулятором PLS или с процессором, а газопроницаемые перегородки выполнены из нетканого материала или парусины. 2. Дозатор по п.1, отличающийся тем, что выпускное отверстие верхней камеры снабжено поперечно расположенной преградой. 3. Дозатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в него введены дополнительные преграды, установленные на газопроницаемой перегородке перпендикулярно ее продольной оси на заданном расстоянии одна от другой между впускным и выпускным отверстиями. 4. Дозатор по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что резервуар выполнен с дополнительным впускным отверстием для подачи материала из дополнительнрого расходного бункера.