УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК B29C31/06 B29C31/02 

Изобретение относится к устройствам для дозирования материалов с повышенной чувствительностью к сдвиговым деформациям, а именно к устройствам для дозирования тонкодисперсного политетрафторэтилена и может найти применение в химической, химико-фармацевтической или пищевой промышленности.

Известно устройство для дозирования порошка суспензионного политетрафторэтилена в плунжерный экструдер, включающее вибропитатель, питающую тарелку и размещенные в ней подающие вращающиеся скребки (Пугачев А.К. Росляков О.А. Переработка фторопластов в изделия, Л. Химия, 1987, с. 37 44).

Указанное устройство успешно применяется при переработке политетрафторэтилена с достаточно высокой сыпучестью, для которого обеспечивается объемное дозирование. Это суспензионный политетрафторэтилен термически гранулированный (фторопласт-4Т) или агломерированный (фторопласт-4А). Для дозирования материалов с повышенной чувствительностью к сдвиговым деформациям, каким является дисперсионный политетрафторэтилен (фторопласт-4Д), устройство не пригодно, поскольку этот материал комкуется при перемешивании скребками, теряя способность к переработке.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для дозирования, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости и суспензии твердого вещества, размещенными в нижней части корпуса, и патрубком для отвода жидкости, выгрузное устройство для твердого вещества, размещенное в верхней части корпуса и включающее расположенный соосно корпусу вал, на нижем конце которого закреплена по меньшей мере одна спиральная лопасть, отогнутая в сторону вращения вала, и деталь для отвода твердого вещества (SU, авт. св. N 1030009, кл. В 01 J 47/02, 1983).

Указанное устройство используется для отделения твердой фазы от системы, в которой протекает процессы адсорбции или флотации, при которых твердая фаза всплывает, захватывается с поверхности жидкости лопастями и подается к выгружающему шнеку.

Однако известное устройство может быть использовано только для отделения всплывающей на поверхность жидкости твердой фазы, что ограничивает область его применения. Кроме того, шнековое выгрузное устройство не может быть использовано в случае обработки материалов, чувствительных к сдвиговым деформациям, так как именно шнеки создают наибольшие усилия сдвига.

Техническим результатом изобретения является обеспечение дозирования материалов, чувствительных к сдвиговым деформациям.

Для достижения технического результата в устройстве для дозирования, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости и суспензии твердого вещества, размещенными в нижней части корпуса, и патрубком для отвода жидкости, выгрузное устройство для твердого вещества, размещенное в верхней части корпуса и включающее расположенный соосно корпусу вал, на нижнем конце которого закреплена по меньшей мере одна спиральная лопасть, отогнутая в сторону вращения вала, и деталь для отвода твердого вещества, согласно первому варианту изобретения, спиральная лопасть выполнена в виде элемента спирали Архимеда, ограниченной первым лучом, выходящим из полюса под углом 40^o в сторону вращения спирали и пересекающим спираль в точке ее ограничения, и вторым лучом, проходящим по радиусу корпуса, равным ему и отстоящим от первого луча на 40^o в сторону, противоположную направлению вращения спирали, а деталь для отвода твердого вещества выполнена в виде трубопровода с радиусом, равным 1/12 радиуса корпуса, причем трубопровод размещен по центральной оси корпуса по всей его длине и его верхний срез расположен на уровне нижней кромки спиральной лопасти, а патрубок для отвода жидкости размещен на днище корпуса.

По второму варианту в устройстве для дозирования, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости и суспензии твердого вещества, размещенными в нижней части корпуса, и патрубком для отвода жидкости, выгрузное устройство для твердого вещества, размещенное в верхней части корпуса и включающее расположенный соосно корпусу вал, на нижнем конце которого закреплены две криволинейные лопасти, отогнутые в сторону вращения вала, и деталь для отвода твердого вещества, согласно изобретению криволинейные лопасти выполнены в виде полуэллипсов, большая ось которых равна 2/3, а малая ось 1/2 радиуса корпуса, размещенных на противоположных от центра вращения сторонах и смещенных от него на расстояние, равное 1/6 радиуса корпуса, а деталь для отвода твердого вещества выполнена в виде трубопровода с радиусом, равным 1/2 радиуса корпуса, причем трубопровод размещен по центральной оси корпуса по всей ее длине, и его верхний срез расположен на уровне нижних кромок лопастей, а патрубок для отвода жидкости размещен на днище корпуса.

По обоим вариантам.

Устройство дополнительно включает плавающее перфорированное кольцо, прилегающее к стенке корпуса и стенке трубопровода и дополнительный патрубок для суспензии твердого вещества, размещенный выше лопасти(ей) выгрузочного устройства.

На нижних кромках лопастей выполнены треугольные вырезы, шаг δ которых относится к их высоте h, как d/h= (4-6):3.

На фиг.1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 и 3 разрез по А-А, варианты лопастей; на фиг. 4 лопасть с треугольными вырезами, вид сбоку.

Устройство для дозирования содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, в верхней части которого расположен привод 2. В верхней части корпуса размещено выгрузное устройство для твердого вещества, включающее закрепленную на нижнем конце вала привода по меньшей мере одну лопасть, отогнутую в сторону вращения вала. Вал привода расположен соосно корпусу 1.

По первому варианту (фиг. 2) лопасть выполнена в виде элемента спирали Архимеда, ограниченной первым лучом ОВ, выходящим из полюса 0 под углом 40^o в сторону вращения спирали и пересекающим спираль в точке В' ее ограничения (первое ограничения спирали). Спираль Архимеда ограничена вторым лучом, проходящим по радиусу, равным ему и относящим от первого луча на 40^o в сторону, противоположную направлению вращения спирали.

Таким образом, лопасть 3 представляет собой часть спирали Архимеда, которая выходит не из центра (полюса 0), а из некоторой точки В', положение которой определяется лучом ОВ. Спираль Архимеда далее строится до точки В", положение которой на спирали ограничивается радиусом корпуса R_A (второе ограничение спирали Архимеда точкой В"). Устройство содержит деталь для отвода твердого вещества, выполненную в виде трубопровода 4, размещенного на центральной оси корпуса 1 по всей его длине. Корпус снабжен размещенными в его нижней части патрубком 5 для подачи суспензии, патрубком 6 для подачи жидкости и патрубком 7 с фильтром 8 для жидкости. Радиус трубопровода 4 равен 1/12 радиуса корпуса. Верхний срез трубопровода 4 расположен на уровне нижней кромки спиральной лопасти. Устройство снабжено также плавающим перфорированным кольцом 9, которое установлено внутри корпуса 1 на трубопровод 4. Кольцо 9 имеет перфорацию и закрыто сверху сеткой для исключения попадания мелкого продукта в нижнюю часть корпуса 1.

Кольцо 9 прилегает к стенке корпуса и к стенке трубопровода. В случае, когда устройство снабжено плавающим перфорированным кольцом 9, выполненным, например, из пенополистирола, оно дополнительно содержит патрубок 10 для подачи суспензии, размещенный выше лопастей выгрузочного устройства.

На нижней кромке лопасти 3 (лопастей 3 во втором варианте) выполнены (фиг. 4) треугольные вырезы с шагом, относящиеся к их высоте как 4 6:3, например, 5:3.

Лопасти 3 во втором варианте (фиг. 3) выполнены в виде двух полуэллипсов, расположенных противоположно друг другу, причем большая ось полуэллипсов равна 2/3, а малая 1/2 радиуса корпуса. Полуэллипсы размещены на противоположных от центра вращения сторонах и смещенных от него на расстояние, равное 1/6 радиуса корпуса.

Устройство работает следующим образом.

1. Дозирование продуктов, имеющих плотность меньше плотности жидкости (для таких материалов устройство работает без плавающего кольца 9).

Устройство может работать в периодическом или непрерывном режиме. В периодическом режиме суспензию твердого вещества подают через патрубок 5 в корпус 1 в таком количестве, чтобы всплывший материал не достиг верхнего среза трубопровода 4. Избыток жидкости в таком случае отводится через патрубок 7, снабженный фильтром 8, использующимся для предотвращения уноса дозируемого материала. После окончания подачи суспензии включается привод 2 лопасти (лопастей) 3 и через патрубок 6 в аппарат подается жидкость. Происходит вытеснение жидкостью твердого вещества, плавающего на поверхности. При достижении им верхнего среза трубопровода 4, начинается выгрузка продукта лопастью (лопастями) 3, перемещающей твердое вещество от периферии к центру, в трубопровод 4. Наличие треугольных вырезов на нижней кромке лопасти (лопастей) препятствует захвату жидкости, находящейся в слое материала и попаданию ее в трубопровод 4. Дозирование регулируется скоростью подачи жидкости через патрубок 6. Подача жидкости контролируется и регулируется с достаточной точностью.

В непрерывном режиме суспензию твердого вещества подают через патрубок 5, жидкость отводят через патрубок 7, и регулируют дозирование скоростью подачи суспензии; в остальном устройство работает так же, как и в периодическом режиме.

2. Дозирование плохо плавающих продуктов и продуктов, имеющих плотность, близкую к плотности жидкости.

Устройство может работать в периодическом или непрерывном режиме. На трубопровод 4 внутри корпуса 1 устанавливается плавающее перфорированное кольцо 9. Кольцо 9 имеет перфорацию для протекания жидкости, закрытую сеткой для исключения провала продукта в нижнюю часть корпуса 1. Суспензия подается через патрубок 10. Жидкость уходит через перфорацию кольца 9 вниз. После окончания подачи суспензии продукт находится на плавающем кольце 9 ниже уровня верхнего среза трубопровода 4. Через патрубок 6 подают жидкость под кольцо 9 и за счет сопротивления слоя продукта и кольца 9 жидкость поднимает его вместе с продуктом до верхнего среза трубопровода 4. Включается привод лопасти (лопастей) 3 и продукт подается в трубопровод 4. Жидкость отводится через патрубок 7 с фильтром 8. Дозирование регулируется подачей жидкости через патрубок 6.

В непрерывном режиме устройство работает аналогично.

Из трубопровода 4 продукт равномерно поступает в перерабатывающие устройства или на ленту транспортера сушилки и тому подобное (не показаны). При любых способах подачи работа устройства может быть полностью автоматизирована и регулироваться с высокой точностью.

Устройство может использоваться для дозирования материалов с повышенной чувствительностью к сдвиговым деформациям, таким как тонкодисперсный политетрафторэтилен (фторопласт-4Д), некоторые виды лекарств и тому подобное, но может также использоваться для эффективного равномерного выделения материалов из суспензии и подачи их на сушку и переработку. К таким материалам относятся полимеры, шламы от флотации, например, при очистке сточных вод от ценных примесей, и тому подобное.

Использование: изобретение относится к устройствам для дозирования материалов с повышенной чувствительностью к сдвиговым деформациям, а именно к устройствам для дозирования тонкодисперсного политетрафторэтилена и может найти применение в химической, химико-фармацевтической или пищевой промышленности. Сущность изобретения: в устройстве для дозирования по первому варианту спиральная лопасть выполнена в виде элемента спирали Архимеда. Спираль Архимеда ограничена первым лучом, выходящим из полюса под углом 40^o в сторону вращения спирали и пересекающим спираль в точке ее ограничения. Спираль ограничена вторым лучом, проходящим по радиусу корпуса, равным ему. Второй луч отстоит от первого луча на 40^o в сторону, противоположную направлению вращения спирали. Деталь для отвода твердого вещества выполнена в виде трубопровода с радиусом, равным 1/12 радиуса корпуса. Трубопровод размещен по центральной оси корпуса по всей его длине. Верхний срез трубопровода расположен на уровне нижней кромки спиральной лопасти. Патрубок для отвода жидкости размещен на днище корпуса. По второму варианту в устройстве для дозирования криволинейные лопасти выполнены в виде полуэллипсов, большая ось которых равна 2/3; а малая ось - 1/2 радиуса корпуса. Деталь для отвода твердого вещества выполнена в виде трубопровода с радиусом, равным 1/12 радиуса корпуса. Трубопровод размещен по центральной оси корпуса по всей его длине. Верхний срез трубопровода расположен на уровне нижних кромок лопастей. Патрубок для отвода жидкости размещен на днище корпуса. Кроме того, по обоим вариантам устройство дополнительно включают плавающее перфорированное кольцо и дополнительный патрубок для подачи суспензии твердого вещества. Перфорированное кольцо прилегает к стенке корпуса и к стенке трубопровода. Дополнительный патрубок размещен выше лопастей выгрузного устройства. На нижних кромках лопастей выполнены треугольные вырезы. Шаг вырезов относится к их высоте как δ/h =(4-6):3. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для дозирования, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости и суспензии твердого вещества, размещенными в нижней части корпуса, и патрубком для отвода жидкости, выгрузное устройство для твердого вещества, размещенное в верхней части корпуса и включающее расположенный соосно с корпусом вал, на нижнем конце которого закреплена по меньшей мере одна спиральная лопасть, отогнутая в сторону вращения вала, и деталь для отвода твердого вещества, отличающееся тем, что спиральная лопасть выполнена в виде элемента спирали Архимеда, ограниченной первым лучом, выходящим из полюса под углом 40^o в сторону вращения спирали и пересекающим спираль в точке ее ограничения, и вторым лучом, проходящим по радиусу корпуса, равным ему и отстоящим от первого луча на 40^o в сторону, противоположную направлению вращения спирали, а деталь для отвода твердого вещества выполнена в виде трубопровода с радиусом, равным 1/12 радиуса корпуса, причем трубопровод размещен по центральной оси корпуса по всей его длине и его верхний срез расположен на уровне нижней кромки спиральной лопасти, а патрубок для отвода жидкости размещен на днище корпуса. 2. Устройство для дозирования, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости и суспензии твердого вещества, размещенными в нижней части корпуса, и патрубком для отвода жидкости, выгрузное устройство для твердого вещества, размещенное в верхней части корпуса и включающее расположенный соосно с корпусом вал, на нижнем конце которого закреплены две криволинейные лопасти, отогнутые в сторону вращения вала, и деталь для отвода твердого вещества, отличающееся тем, что криволинейные лопасти выполнены в виде полуэллипсов, большая ось которых равна 2/3, а малая ось 1/2 радиуса корпуса, размещенных на противоположных от центра вращения сторонах и смещенных от него на расстояние, равное 1/6 радиуса корпуса, а деталь для отвода твердого вещества выполнена в виде трубопровода с радиусом, равным 1/12 радиуса корпуса, причем трубопровод размещен по центральной оси корпуса по всей его длине и его верхний срез расположен на уровне нижних кромок лопастей, а патрубок для отвода жидкости размещен на днище корпуса. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что оно дополнительно включает плавающее перфорированное кольцо, прилегающее к стенке корпуса и к стенке трубопровода, и дополнительный патрубок для подачи суспензии твердого вещества, размещенный выше лопасти выгрузного устройства. 4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что на нижних кромках лопастей выполнены треугольные вырезы, шаг которых δ относится к их высоте h как d/h = (4 - 6):3.у