УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ КОМПОНЕНТОВ СТЕКОЛЬНОЙ ШИХТЫ Российский патент 1998 года по МПК C03B3/00 

Техническое решение относится к дозированию сыпучих компонентов стекольной шихты и может быть использовано на стекольных заводах в процессах, связанных с приготовлением стекольной шихты для варки стекла.

Конкретно техническое решение касается конструкции дозаторов, используемых для приготовления стекольной шихты. Возможно применение технического решения в химической, металлургической, пищевой и других отраслях народного хозяйства.

Известно устройство для дозирования песка [1], состоящее из бункера весов, запорного и досыпочного загрузочных клапанов, запорного и досыпочного разгрузочных клапанов и рычажного весоизмерительного механизма с системой управления. При работе по команде системы управления открываются загрузочный и досыпочные клапаны. Начинается интенсивная загрузка песка. По достижении стрелкой циферблатного указания весов датчика "точная загрузка" досыпочный загрузочный клапан закрывается и начинается режим "точной загрузки". По окончании дозирования cрабатывает датчик "навешено", и запорный загрузочный клапан закрывается. В аналогичной последовательности функционируют механизмы запорного и досыпочного клапанов разгрузки. Данный дозатор, реализующий как двухскоростной режим загрузки, так и двухскоростной режим разгрузки материала, не отличается высокой надежностью в работе при переходе с одной скорости дозирования на другую, так как в системе управления задействовано большое количество механизмов и датчиков, обеспечивающих заданную точность дозирования. В случае выхода из строя одного из них точное дозирование становится невозможным.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для дозирования сыпучих компонентов стекольной шихты [2], содержащее надвесовой бункер с загрузочным клапаном, весовой дозатор с вертикальной перегородкой в нижней части, диафрагму с двумя отверстиями для "грубой" и "точной" разгрузки, расположенными по обе стороны перегородки, разгрузочный клапан и сборочный конвейер. Загрузка материала с помощью загрузочного клапана осуществляется в режиме "грубо". Благодаря наличию перегородки в нижней части весового дозатора и диафрагмы с двумя отверстиями выгрузка материала на сборочный конвейер осуществляется сначала в режиме "грубо", а потом - в режиме "точно". По окончании дозирования в весовом дозаторе остается остаточный тарный вес, учитывающий погрешности загрузки и возможные налипания материала на стенки устройства. Переход на режим "точной" разгрузки осуществляется без дополнительного исполнительного механизма и без дополнительной команды системы управления.

Однако этот дозатор не учитывает меняющиеся характеристики материала (влажность, сыпучесть, гранулометрия, угол естественного откоса) в режиме "загрузки". Для обеспечения функционирования дозатора с формированием остаточного тарного веса, ограниченного перегородкой и частью диафрагмы с малым отверстием, необходима определенная точность загрузки, учитывающая высоту падающего столба материала. Для этого дозирование осуществляется с предварением окончания загрузки материала путем вычисления за n циклов и прогнозирования времени закрывания загрузочного клапана. При разном угле естественного откоса материала (разная влажность) высота падающего столба при одном и том же набранном весе будет разной, поэтому предварение загрузки может привести либо к недогрузке, либо к перевесу дозируемого материала. Очевидно, что для повышения точности дозирования необходимо уменьшение высоты подающего столба материала при его загрузке в весовой дозатор.

Цель изобретения - повышение точности дозирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для дозирования сыпучих компонентов стекольной шихты, содержащем надвесовой бункер с загрузочным клапаном, весовой дозатор с вертикальной перегородкой в нижней части, диафрагму с двумя отверстиями "грубой" и "точной" разгрузки, расположенными по обе стороны перегородки, разгрузочный клапан и сборочный конвейер, в верхней части полости весового дозатора концентрично установлена камера предварения загрузки, выполненная в виде трубы с коническим расширением со стороны загрузочного клапана.

Отличием технического решения от известного уровня техники является наличие камеры предварения загрузки, концентрично установленной в верхней части полости весового дозатора и выполненной в виде трубы с коническим расширением со стороны загрузочного клапана. Камера предварения загрузки позволяет уменьшить высоту падающего столба материала при его загрузке и, следовательно, повысить точность дозирования.

На фиг. 1 изображено исходное состояние устройства с остаточным тарным весом;
на фиг. 2 - процесс заполнения устройства материалом;
на фиг. 3 - заполненное материалом устройство;
на фиг. 4 - начальная фаза разгрузки;
на фиг. 5 - промежуточная фаза разгрузки;
на фиг. 6 - разгрузка материала в режиме "точно".

Устройство для дозирования сыпучих компонентов стекольной шихты содержит надвесовой бункер 1, загрузочный клапан 2 с приводом (на чертеже не показан), весовой дозатор 3 (система взвешивания не показана), разгрузочный клапан 4 с приводом (на чертеже не показан), вертикальную перегородку 5, диафрагму 6 с отверстием 7 "грубой" разгрузки и отверстием 8 "точной" разгрузки, камеру предварения загрузки 9, сборочный конвейер 10.

Устройство работает следующим образом.

Известно, что точность дозирования зависит от производительности питателя и высоты столба падающего материала. Поэтому в данном устройстве используется метод взвешивания с переменной тарой. Этот метод заключается в том, что после навески материала в весовой дозатор 3 определяется погрешность взвешивания, и при разгрузке в весовом дозаторе оставляется количество материала, равное тарному весу с учетом ошибки загрузки. При выгрузке материала из весового дозатора 3 высота столба падающего материала равна нулю, так как разгрузочный клапан 4 входит в весовую часть дозатора. Такой метод дозирования позволяет проводить навеску материала в "грубом" режиме, что повышает производительность дозатора при сохранении точности дозирования.

По команде системы управления (на чертеже не показана) загрузочный клапан 2 открывается и материал из надвесового бункера 1 поступает в весовой дозатор 3 через камеру предварения загрузки 9, выполненную в виде трубы, установленной по оси дозатора поди погрузочным клапаном (фиг.2). По мере заполнения весового дозатора 3 материал достигает нижней кромки камеры предварения загрузки 9. Момент достижения материалом нижней кромки камеры 9, и, следовательно, количество материала, загруженного при этом, зависит от меняющихся характеристик материала. При большей влажности материала угол естественного откоса больше, поэтому высота конусной части загруженной в дозатор 3 порции больше, а при меньшей влажности - меньше. Поэтому при разной влажности материала и при разном угле естественного откоса достижение материалом нижней кромки происходит в разное время. Если выбрана такая высоты камеры 9 предварения загрузки, что нижняя кромка ее ниже прогнозируемой высоты конусной части загруженной порции материала, то остаток заданной порции материала заполняет трубу камеры 9 предварения загрузки и интенсивно поднимается вверх, уменьшая тем самым высоту столба падающего материала (фиг.3). Изменяя высоту камеры 9 предварения загрузки и ее диаметр, можно для разных сыпучих материалов и для разных по величине дозируемых порций минимизировать высоту столба падающего материала и стабилизировать точку предварения на закрытие загрузочного клапана 2. Коническое расширение трубы со стороны загрузочного клапана позволяет улавливать и центрировать загружаемый материал по оси дозатора 3.

После окончания загрузки дозатора 3 (фиг.3) по команде системы управления (на чертеже не показана) открывается разгрузочный клапан 4 и материал через оба калиброванных отверстия 7 и 8 диафрагмы 6 начинает разгружаться на сборочный конвейер 10 (фиг.4). Диаметр отверстия 7 "грубой" разгрузки выбирается в зависимости от свойств материала и требований производительности и точности дозирования. Обычно диаметр отверстия 7 больше диаметра отверстия 8 "точной" разгрузки в 2 - 5 раз.

В процессе разгрузки весового дозатора 3 уровень материала снижается и достигает верхней кромки вертикальной перегородки 5, разделяющей оставшийся материал на две части. Материал из объема, ограниченного боковыми стенками дозатора 3, перегородкой 5 и участком диафрагмы 6 с отверстием 7, выгружается в 2 - 5 раз интенсивнее, чем из отверстия 8 "точной" разгрузки (фиг.5). По окончании выгрузки материала через отверстие 7 "грубой" разгрузки материал продолжает выгружаться через отверстие 8 "точной" разгрузки (фиг.6). Завершение процесса выгрузки материала на сборочный конвейер 10 осуществляется по команде системы управления на закрывание разгрузочного клапана 4. Клапан 4 закрывается, и дозированная выгрузка материала прекращается. В дозаторе 3 остается определенная доза материала (фиг.1), являющаяся в данном случае "переменной тарой" для следующей загружаемой порции.

Очевидно, что для того, чтобы осуществился переход на "точную выгрузку материала через отверстие 8 диафрагмы 6, необходимо, чтобы остаточный тарный вес, или "переменная тара", не превышала объема, ограниченного перегородкой 5, участком диафрагмы 6 с отверстием 8 и боковыми стенками конусной части дозатора. В противном случае заданная порция материала выгрузится до момента перехода на режим "точной" разгрузки. Это может произойти, если будет иметь место постоянная погрешность со знаком "+" при окончании загрузки материала в дозатор 3, так как без камеры 9 предварения загрузки высота столба падающего материала больше, чем с камерой 9, а, следовательно, и погрешность перевеса будет больше. Постоянная погрешность загрузки со знаком "+" за несколько циклов может привести к "уходу" остаточного тарного веса за верхнюю кромку перегородки 5. Наличие камеры 9 предварения загрузки позволяет существенно снизить погрешность, вызванную предварением окончания загрузки. Поскольку диаметр камеры 9, выполненной в форме трубы, в несколько раз меньше диаметра дозатора 3, то можно путем подбора высоты камеры оптимизировать и минимизировать высоту столба падающего материала. Кроме того, изменив незначительно уставку остаточного "тарного веса", можно в широком пределе регулировать высоту заполнения камеры 9 предварения загрузки, что позволяет при одинаковом времени предварения на окончание загрузки осуществлять регулирование веса столба падающего материала.

При большей сыпучести материала угол естественного откоса меньше и, очевидно, что необходима большая высота камеры 9 или меньший ее диаметр для того, чтобы получить минимальную высоту столба падающего материала по окончании загрузки. При относительно меньшей сыпучести материала высота камеры 9 может быть меньше, а диаметр - больше.

Таким образом, наличие камеры 9 предварения загрузки позволяет минимизировать высоту столба падающего материала и повысить точность дозирования материалов с меняющимися характеристиками. Это особенно важно при дозировании с остаточным тарным весом, так как позволяет избежать постоянного роста величины остаточного тарного веса при положительной погрешности дозирования.

Другим преимуществом дозатора с камерой 9 предварения загрузки является то, что камера 9, расположенная строго по вертикальной оси дозатора 3, четко фиксирует точку контакта столба падающего материала по оси дозатора, что обеспечивает повторяемость параметров процесса от цикла к циклу. Без камеры 9 предварения загрузки конусная часть загруженного материала в дозатор с перегородкой 5 может быть смещена в сторону отверстия 8, так как там перед началом загрузки материала уже есть остаточная порция, являющаяся остаточным "тарным" весом.

Может быть использовано на стекольных заводах. Сущность технического решения: в устройстве для дозирования сыпучих компонентов стекольной шихты в верхней части полости весового дозатора концентрично установлена камера предварения загрузки, выполненная в виде трубы с коническим расширением со стороны загрузочного клапана. Дозирование осуществляется с двухскоростным режимом разгрузки. Наличие вертикальной перегородки в нижней части дозатора и диафрагма с калиброванными отверстиями разного диаметра позволяет сформировать после "точной" разгрузки остаточный "тарный вес". Для того, чтобы при подобной конструкции дозатора осуществить режим "точной" разгрузки, необходимо, чтобы остаточный "тарный вес" не увеличивался от цикла к циклу и не выходил за границу того объема, из которого осуществляется "точная разгрузка" материала. Чтобы снизить погрешность дозирования при загрузке и избежать роста остаточного "тарного веса", необходимо уменьшение высоты столба падающего материала. Повышается точность дозирования. 6 ил.

Устройство для дозирования сыпучих компонентов стекольной шихты, содержащее надвесовой бункер с загрузочным клапаном, весовой дозатор с вертикальной перегородкой в нижней части, диафрагму с двумя отверстиями для "грубой" и "точной" разгрузки, расположенными по обе стороны перегородки, разгрузочный клапан и сборочный конвейер, отличающееся тем, что в верхней части полости весового дозатора концентрично установлена камера предварения загрузки, выполненная в виде трубы с коническим расширением со стороны загрузочного клапана.