УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ НА ДИНАМИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ И ИСТИРАЕМОСТЬ Российский патент 2005 года по МПК G01N3/56 

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и предназначено для испытания сыпучих материалов на динамическую прочность и истираемость (пылимость) и может найти широкое применение в галургии, угольной, строительной, пищевой и текстильной отраслях промышленности, сельском хозяйстве, в автомобильном, железнодорожном и морском транспорте при выборе режимов перевозки и вида упаковки сыпучих грузов, а также при определении качества готовой продукции.

Известно устройство для определения динамической прочности и истираемости гранул типа ПКПГ-1 (ГОСТ 21560.3-82), содержащее установленный на оси с возможностью вращения барабан со съемной торцовой крышкой и диаметрально расположенным фигурным скребком, и реле времени.

К недостаткам вышеописанного устройства относятся: ограничение области применения и функциональных возможностей, и, как следствие, необходимость большого количества лабораторного оборудования, удлинение испытательного цикла, снижение точности результатов исследований, удорожание оборудования.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является устройство для испытания сыпучих материалов, используемое в измерителе содержания пыли в сыпучих материалах согласно патенту РФ № 2084866, МПК G 01 N 15/02, дата публикации 20.07.97. Устройство для испытания сыпучих материалов содержит установленный с возможностью вращения барабан, снабженный съемной крышкой, средством для отсоса воздуха и расположенными внутри барабана фигурными скребками в виде перегородки, электропривод с редуктором, блок управления с пусковой кнопкой и таймер. Съемная крышка барабана снабжена равномерно расположенными по окружности воздухозаборными отверстиями, причем внутренний диаметр сепаратора удовлетворяет заданному соотношению, центр барабана со стороны торцевой стенки жестко связан через редуктор с электроприводом. Барабан выполнен с возможностью вращения в течение заданного промежутка времени, причем угловая скорость вращения барабана удовлетворяет заданному соотношению, зависящему от диаметра барабана.

Данное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, поскольку барабан выполнен с возможностью вращения так, что угловая скорость вращения барабана ограниченна и удовлетворяет заданному соотношению, зависящему от диаметра барабана. Ограничение диапазона изменения скорости вращения обусловлено использованием для пылеобразования вращающихся в барабане скребков-лопастей, поскольку при недостаточной скорости вращения сыпучий материал сходит с лопастей в нижней части барабана, а при увеличении скорости вращения выше заданного значения затрудняется процесс пылеобразования за счет «центрифугирования». В результате чего с помощью данного устройства, во-первых, невозможно проводить комплексные исследования сыпучих материалов на пылимость и на динамическую прочность. Во-вторых, устройство не позволяет реализовывать иной, чем данный способ пылеобразования, в частности не позволяет обеспечивать пылеобразование путем качания барабана. В-третьих, ограничение динамического диапазона скорости вращения накладывает ограничение на область использования устройства, поскольку не обеспечивает возможность выбора рабочего значения скорости вращения барабана в зависимости от вида, состава и свойств сыпучего материала или в зависимости от условий его транспортировки, хранения и переработки.

Изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей и расширения области применения устройства за счет расширения динамического диапазона скорости вращения барабана и обеспечения возможности как вращения, так и качания барабана.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для испытания сыпучих материалов на динамическую прочность и истираемость, содержащее установленный с возможностью вращения барабан, снабженный съемной крышкой, средством для отсоса воздуха и расположенным внутри барабана скребком, электропривод с редуктором и схему управления электроприводом, предлагается ввести преобразователь частоты, включенный между выходом схемы управления электроприводом и управляющим входом электропривода, и коромыслово-шатунный механизм, содержащий вал коромысло, установленное на валу, и шатун, соединенный с коромыслом с помощью толкателя, а барабан и редуктор, включающий шестерню и зубчатое колесо, снабжены отверстиями для возможности установки коромыслово-шатунного механизма, при этом зубчатое колесо редуктора имеет отверстие для возможности установки шатуна, которое расположено на расстоянии r от оси вращения зубчатого колеса редуктора, а барабан снабжен отверстием для возможности установки толкателя, которое расположено на расстоянии R от оси вращения барабана, равном длине коромысла, при этом длина шатуна составляет 1, а ось вращения зубчатого колеса редуктора отстоит от оси вала коромыслово-шатунного механизма на расстоянии L, таком, что соблюдаются условия r<R<l<L, r+l<L+R.

В предлагаемом изобретении введение в устройство преобразователя частоты обеспечивает расширение динамического диапазона скорости вращения барабана, что обеспечивает возможность выбора рабочего значения скорости вращения барабана в зависимости от вида, состава и свойств сыпучего материала или в зависимости от условий его транспортировки, хранения и переработки, а в конечном итоге способствует расширению функциональных возможностей и области применения устройства.

Введение в устройство коромыслово-шатунного механизма, содержащего вал, коромысло, установленное на валу, и шатун, соединенный с коромыслом с помощью толкателя, а также выполнение барабана и редуктора, включающего шестерню и зубчатое колесо, с отверстиями для возможности установки коромыслово-шатунного механизма, обеспечивает возможность эффективного проведения комплексных исследований сыпучих материалов на пылимость и на динамическую прочность, позволяет реализовывать способ пылеобразования путем качания барабана, что также способствует расширению функциональных возможностей и области применения устройства.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 приведен общий вид устройства, на фиг. 3 приведен вид А на фиг.2. (вид торцевой стороны барабана). На фиг.4 приведены коромыслово-шатунный механизм и редуктор в режиме вращения барабана при испытании сыпучих материалов на динамическую прочность. На фиг.5 приведена схема взаимодействия редуктора с коромыслово-шатунным механизмом в режиме качания барабана при испытании сыпучих материалов на истираемость (пылимость).

Устройство для испытания сыпучих материалов, блок-схема которого приведена на фиг. 1, а общий вид на фиг.2, содержит барабан 1, соединенный с редуктором 2 непосредственно либо через коромыслово-шатунный механизм 3, и электропривод, включающий установленный в корпусе 4 электродвигатель 5, соединенный механически с редуктором 2. Вход управления электроприводом, являющийся входом управления электродвигателя 5, соединен с выходом преобразователя 6 частоты, вход которого соединен с выходом схемы управления электроприводом, включающей в себя блок 7 управления, соединенный входом с выходом таймера 8.

Барабан 1 выполнен в виде цилиндрической камеры со съемной торцовой крышкой 9, крепящейся к нему штурвальным прижимом 10. На внешней торцевой стороне барабана 1 выполнены глухое отверстие 11 для фиксации барабана 1 от вращения, центральное сквозное отверстие 12 диаметром d для установки барабана 1 либо на вал коромыслово-шатунного механизма 3 (режим качания барабана 1), либо на ось зубчатого колеса редуктора (режим вращения барабана 1) с помощью маховика 13 с винтом, глухое отверстие 14 диаметром d₁ для соединения барабана 1 с коромыслово-шатунным механизмом 3 (режим качания барабана 1). Внутри барабана 1 на его оси расположен не показанный на фигурах скребок в виде перегородки. Вверху на цилиндрической части барабана 1 выполнены отверстия 15 для отсоса пыли в режиме качания барабана 1, которые глушатся в режиме вращения барабана 1.

Редуктор 2 представляет собой одноступенчатую зубчатую передачу и включает в себя зубчатое колесо 16 и шестерню 17, установленную на валу электродвигателя 5 и кинематически связанную с зубчатым колесом 16. Зубчатое колесо 16 имеет крепежное резьбовое отверстие 18 на расстоянии r от его оси для крепления коромыслово-шатунного механизма 3 и штифт 19 фиксации барабана 1 от вращения, как показано на фиг.4.

Коромыслово-шатунный механизм 3 содержит вал 20 с коромыслом 21 длиной R, шарнирный толкатель 22 и шатун 23 длиной l с крепежным винтом 24 на конце. Вместе с зубчатым колесом 16, которое в режиме качания барабана 1 играет роль кривошипа, коромыслово-шатунный механизм 3 образует кривошипно-коромысловый механизм 25, выполненный с возможностью размыкания его в шарнире между кривошипом.

Преобразователь 6 частоты может быть выполнен, например, на основе стандартного преобразователя частоты типа Е1-8001, имеет диапазон регулирования частоты 0,1...400 Гц и обеспечивает точность регулирования скорости 0,2%. Источником питающего напряжения служит сеть 220/380 В, 50 Гц. Блок 7 управления может быть выполнен на основе электромагнитного реле и выполняет функцию пуска и контроля времени работы преобразователя частоты 6. Схема управления электроприводом также включает в себя автоматический выключатель 26, кнопку «Пуск» и схему индикации сетевого напряжения, выполненную по стандартной схеме на диодах, резисторе и светодиоде. Таймер 8 может быть выполнен на основе реле времени.

Устройство функционирует следующим образом.

Перед выполнением испытаний сыпучих материалов на динамическую прочность и истираемость проводят подготовительный этап, который включает выбор параметров работы устройства - длительности (времени) и скорости вращения двигателя 5. Перед установкой барабана 1 в рабочее положение для испытаний сыпучего продукта на динамическую прочность и истираемость (пылимость) производят подготовку к работе преобразователя 6 частоты, блока 7 управления, таймера 8. С помощью автоматического выключателя 26 подают питающее напряжение на преобразователь 6 частоты, предварительно установив на его индикаторе ручкой потенциометра (на фигурах не показаны) нулевое значение частоты. С помощью таймера 8 устанавливают длительность проведения испытаний (время вращения или качания барабана 1). После нажатия кнопки «Пуск» обесточивается реле времени таймера 8, что приводит его в исходное состояние и через нормально-замкнутые контакты реле времени и контакты кнопки «Пуск» подается питание на обмотку реле блока 7, которое при срабатывании самоблокируется. Одновременно вторая пара контактов реле блока 7 подает команду «вращение» на преобразователь 6 частоты, замыкая его контакты. Необходимое значение скорости вращения вала электродвигателя 5 устанавливают с помощью индикатора преобразователя 8 вращением ручки потенциометра на его лицевой панели. По завершении подготовительного режима выбора параметров устройство обесточивают с помощью автоматического выключателя 26.

При испытании на динамическую прочность сыпучий продукт засыпают в барабан 1, который с помощью сквозного отверстия 12 устанавливают соосно с зубчатым колесом 16 с фиксацией по штифту 19 и дожимают к его торцу маховиком 13.

При испытании сыпучего продукта на пылимость барабана 1 отверстием 12 устанавливают на вал 20 кривошипно-коромыслового механизма 25 и через коромысло 21 фиксируют толкателем 22 в отверстии 14. Барабан 1 закрепляют на валу 20 вращением маховика 13 по часовой стрелке до упора. Механизм качания барабана 1, представляющий собой кривошипно-коромысловый механизм 25, закрепляют вкручиванием винта 24 шатуна 23 в резьбовое отверстие 18 зубчатого колеса 16, вращение которому передается через шестерню 17 от вала электродвигателя 5. Резьба винта 24 выполнена в сторону, противоположную вращению зубчатого колеса 16, что обеспечивает надежность и удобство крепления. При качании барабан 1 отклоняется от вертикальной оси влево и вправо на угол α/2, величина которого определяется параметрами r,R,l,L кривошипно-коромыслового механизма 25.

После установки барабана 1 тумблером автоматического выключателя 26 подается напряжение питания на блоки 6, 7, 8. Нажатием кнопки «Пуск» производится запуск устройства в работу, при этом на обмотку реле времени таймера 8 подается напряжение и начинается отсчет времени работы устройства в заданном режиме (вращение или качание барабана 1). По окончании этого времени реле времени таймера 8 срабатывает, его контакты размыкаются, что приводит к выключению реле блока 7 управления, при этом команда «вращение» электродвигателя 5 отменяется и преобразователь 6 переводит электродвигатель 5 в режим торможения до полной его остановки.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает возможность эффективного проведения комплексных исследований сыпучих материалов на пылимость и на динамическую прочность, позволяет реализовывать способ пылеобразования путем качания барабана, возможность выбора рабочего значения скорости вращения барабана в зависимости от вида, состава и свойств сыпучего материала, или в зависимости от условий его транспортировки, хранения и переработки, что в конечном итоге способствует расширению функциональных возможностей и области применения устройства.

Изобретение относится к области испытаний сыпучих материалов на динамическую прочность и истираемость. Устройство содержит установленный с возможностью вращения барабан, снабженный съемной крышкой, средством для отсоса воздуха и расположенным внутри барабана скребком, электропривод с редуктором и схему управления электроприводом. При этом устройство дополнительно содержит преобразователь частоты, включенный между выходом схемы управления электроприводом и управляющим входом электропривода, и коромыслово-шатунный механизм, включающий вал, коромысло, установленное на валу, и шатун, соединенный с коромыслом с помощью толкателя. Барабан и редуктор, включающий шестерню и зубчатое колесо, снабжены отверстиями для возможности установки коромыслово-шатунного механизма. Зубчатое колесо редуктора имеет отверстие для возможности установки шатуна, которое расположено на расстоянии r от оси вращения зубчатого колеса редуктора. Барабан снабжен отверстием для возможности установки толкателя, которое расположено на расстоянии R от оси вращения барабана, равном длине коромысла, при этом длина шатуна составляет 1, а ось вращения зубчатого колеса редуктора отстоит от оси вала коромыслово-шатунного механизма на расстоянии L, таком, что соблюдаются условия r<R<1<L, r+1<L+R. Технический результат - расширение функциональных возможностей и области применения устройства. 5 ил.

Устройство для испытания сыпучих материалов на динамическую прочность и истираемость, содержащее установленный с возможностью вращения барабан, снабженный съемной крышкой, средством для отсоса воздуха и расположенным внутри барабана скребком, электропривод с редуктором и схему управления электроприводом, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит преобразователь частоты, включенный между выходом схемы управления электроприводом и управляющим входом электропривода, и коромыслово-шатунный механизм, включающий вал, коромысло, установленное на валу, и шатун, соединенный с коромыслом с помощью толкателя, а барабан и редуктор, включающий шестерню и зубчатое колесо, снабжены отверстиями для возможности установки коромыслово-шатунного механизма, при этом зубчатое колесо редуктора имеет отверстие для возможности установки шатуна, которое расположено на расстоянии r от оси вращения зубчатого колеса редуктора, а барабан снабжен отверстием для возможности установки толкателя, которое расположено на расстоянии R от оси вращения барабана, равном длине коромысла, при этом длина шатуна составляет l, а ось вращения зубчатого колеса редуктора отстоит от оси вала коромыслово-шатунного механизма на расстоянии L, таком, что соблюдаются условия r<R<l<L, r+l<L+R.