Патент на изобретение №2227273

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к средствам дозирования и может быть использовано в пиротехническом производстве, а также в любых отраслях промышленности, где применяется дозирование сыпучих порошкообразных материалов, чувствительных к механическим воздействиям. Изобретение направлено на повышение безопасности и надежности работы дозирующего устройства, а также на снижение потерь материала в мерной емкости. Это обеспечивается за счет того, что устройство для дозирования содержит бункер с выпускным патрубком, расположенные под ним параллельно и соосно дозирующий диск с мерными емкостями, установленный с возможностью вращения, и неподвижный диск с отверстием для выгрузки. При этом согласно изобретению каждая мерная емкость выполнена с наружным буртиком и упирается этим буртиком в поверхность неподвижного диска, ширина отверстия для выгрузки меньше наружного диаметра буртика и больше диаметра мерной емкости, а отношение высоты мерной емкости к ее внутреннему диаметру составляет от 0,3 до 0,5. Предпочтительно, чтобы высота буртика была равна разности высот мерной емкости и дозирующего диска. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к дозирующим устройствам и может быть использовано в пиротехническом производстве, а также в любых отраслях промышленности, где применяется дозирование сыпучих порошкообразных материалов, чувствительных к механическим воздействиям.

Дисковый дозатор с мерными цилиндрами, как правило, состоит из вращающегося диска, мерных цилиндров и бункера. См. Каталымов А.В., Любартович В.А. Дозирование сыпучих и вязких материалов – Л.: Химия, 1990, с.161 и 162. Недостатком подобного дозатора является низкая надежность вследствие выдавливания мерных цилиндров из диска под воздействием прижимного усилия на бункере и попадания материала в посадочные зазоры, что может привести к воспламенению дозируемого пиротехнического состава.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для дозирования сыпучих материалов, включающее бункер с выпускным патрубком, расположенные под ним параллельно и соосно дозирующий диск с мерными емкостями, установленный с возможностью вращения, и неподвижный диск с отверстием для выгрузки. Диск с мерными емкостями установлен с возможностью вертикального перемещения, выпускной патрубок и мерные емкости включают подвижные и неподвижные части (авторское свидетельство СССР 1344683, МКИ В 65 В 1/36, 17.02.86).

Эта конструкция позволяет устранить выдавливание мерных емкостей и полностью исключить зазоры между контактирующими деталями, что значительно уменьшает потери сыпучего материала. Однако изменение объема дозирующих емкостей осуществляется путем изменения высоты неподвижной части мерной емкости, при которой меняется толщина слоя перемещаемого материала, а диаметр остается постоянным. При увеличении высоты относительно диаметра мерной емкости в ней резко увеличивается возможность зависания сыпучего материала. При уменьшении происходит переход материала в предельное состояние, в результате которого его поверхность вспучивается под воздействием трения материала по поверхности неподвижного диска и частично выходит на поверхность подвижного диска, что приводит к более значительным потерям, чем в зазорах между контактирующими поверхностями. Это снижает безопасность и надежность работы дозирующего устройства.

Задачей настоящего изобретения является повышение безопасности и надежности работы дозирующего устройства, а также снижение потерь материала в мерной емкости.

Указанная задача решается тем, что в устройстве для дозирования пиротехнических составов, содержащем бункер с выпускным патрубком, расположенные под ним параллельно и соосно дозирующий диск с мерными емкостями, установленный с возможностью вращения, и неподвижный диск с отверстием для выгрузки, отношение высоты мерной емкости к ее внутреннему диаметру составляет от 0,3 до 0,5 и она установлена наружным буртиком вниз, причем высота буртика равна разности высот мерной емкости и дозирующего диска, а ширина отверстия для выгрузки меньше наружного диаметра буртика и больше внутреннего диаметра мерной емкости.

Таким образом, существенными отличиями настоящего изобретения является:

отношение высоты мерной емкости к ее внутреннему диаметру составляет от 0,3 до 0,5;

мерная емкость установлена наружным буртиком вниз;

высота буртика равна разности высот мерной емкости и дозирующего диска;

ширина отверстия для выгрузки меньше наружного диаметра буртика и больше внутреннего диаметра мерной емкости.

Необходимыми и достаточными условиями надежной и безопасной работы объемного дозатора являются безотказное заполнение и выпуск сыпучего материала из мерной емкости и минимум потерь в процессе транспортировки дозируемого материала.

При перемещении связно-сыпучего материала в мерной емкости по неподвижному основанию, обладающему шероховатостью, происходит переход части перемещаемого материала в предельное состояние, сопровождающийся его деформацией. Деформация материала происходит вдоль линий скольжения (характеристик), причем ее величина зависит от фрикционных свойств сыпучего материала и длины линии контакта сыпучего материала с основанием, т.е. внутреннего диаметра мерной емкости.

Область материала в предельном состоянии образует как бы клин, отделенный от материала, не перешедшего в предельное состояние линией разрыва, высота которого у стенки мерной емкости зависит от ее внутреннего диаметра и фрикционных свойств дозируемого материала. Если отношение высоты мерной емкости к ее внутреннему диаметру меньше отношения высоты клина к длине его основания, то всегда будут потери материала, т.к. в этом случае площадь сечения материала мерной емкости будет больше площади сечения клина. Т.е. если отношение высоты мерной емкости к ее внутреннему диаметру такое, что весь дозируемый материал перейдет в предельное состояние, то потери материала неизбежны. Следовательно, это отношение определяет нижнюю допустимую границу, которая гарантирует отсутствие потерь при транспортировке материала.

В массиве материала, перешедшего в предельное состояние, выделяют три области напряженного состояния, которые определяют величину его деформации. Возле стенки мерной емкости возникает область пассивного напряженного состояния, которая определяется фрикционными свойствами дозируемого материала и конструкционного материала мерной емкости. Возле основания возникает область активных напряжений, также определяемых фрикционными свойствами дозируемого материала и конструкционного материала неподвижного основания. Между ними возникает область нелинейных напряжений Прандтля, которая зависит только от фрикционных свойств дозируемого материала. Линии скольжения в этой области представляют собой логарифмические спирали. Кривизна линий скольжения определяет величину отношения областей активных и пассивных напряжений массива деформированной среды, являющейся минимально допустимой для отношения высоты мерной емкости к ее внутреннему диаметру. Очевидно, что в предельном случае, когда внешнее трение равно внутреннему трению, область нелинейных напряжений распространится на весь массив и деформация, а следовательно, и возможные потери будут максимальны. Как показывают расчеты и эксперименты, минимально допустимое отношение высоты мерной емкости к ее диаметру, при котором будут исключены транспортные потери пиротехнических составов, должно быть не менее 0,3.

В процессе заполнения мерной емкости в бункере возникают три различных области дозируемого материала, разделенных линиями разрыва. Две из них являются неподвижными (застойными) и ограничивают реальное сечение области движущегося материала в мерную емкость. Одна, неподвижная, лежит позади мерной емкости относительно направления ее движения и находится в активном напряженном состоянии. Другая неподвижная область лежит впереди мерной емкости относительно направления ее движения и находится в пассивном напряженном состоянии. Оно возникает в результате воздействия сил трения материала по поверхности дозирующего диска на подпорную стенку, которая препятствует его выходу за пределы патрубка. В процессе заполнения мерной емкости в ней также возникает область материала в предельном состоянии, причем линии разрыва соединяются в точке максимальной деформации материала в мерной емкости, переходя в прямую линию скольжения, являющуюся касательной к линиям разрыва. Если отношение высоты мерной емкости к ее диаметру превышает величину максимальной деформации материала в предельном состоянии, то линии разрыва будут пересекаться, что приведет к образованию динамического свода и снижению коэффициента заполнения мерной емкости. Таким образом, верхняя предельная граница отношения высоты мерной емкости к ее диаметру не должна превышать величины максимальной деформации материала в предельном состоянии. Как показали расчеты и эксперименты, для пиротехнических составов это отношение для надежной работы дозатора не должно превышать 0,5.

Установка мерной емкости буртиком вниз исключает возможность ее осевого смещения вверх, а высота буртика, равная разности высоты мерной емкости и толщины дозирующего диска, обеспечивает нахождение поверхности дозирующего диска и мерной емкости в одной плоскости, что также повышает надежность и безопасность работы дозатора. Так как ширина отверстия для выгрузки меньше наружного диаметра буртика, то это исключает выпадение мерной емкости в процессе разгрузки и она надежно фиксируется между неподвижным и дозирующим дисками. Надежность выгрузки дозируемого материала обеспечивает то, что ширина отверстия для выгрузки больше внутреннего диаметра мерной емкости.

Таким образом, вышеперечисленная совокупность отличительных признаков необходима и достаточна для повышения безопасности и надежности дозирования, а также снижения потерь при транспортировке пиротехнических составов в мерных емкостях.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 схематично изображено поперечное сечение дозатора; на фиг.2 – вид дозатора сверху; на фиг.3 – продольное сечение дозатора вдоль оси вращения мерной емкости.

Дозатор содержит дозирующий диск 1 с мерными емкостями 2, установленными буртиками 3 вниз, закрепленный на валу 4, который сообщен с зубчатым колесом 5. Над дозирующим диском 1 неподвижно закреплен бункер 6, на котором установлен с возможностью вертикального перемещения выпускной патрубок 7. Мерные емкости 2 опираются буртиками 3 на диск 8 с щелевидным отверстием для выгрузки 9. Диск 8 неподвижно соединен с корпусом 10. В корпусе 10 закреплены подшипники 11, на которых установлен вал 4 с возможностью вращения от зубчатого колеса 5.

Дозатор работает следующим образом.

Дозируемый материал засыпается в бункер 6. От привода вал 4 через зубчатое колесо 5 получает вращение и, поворачиваясь в подшипниках 11 относительно корпуса 10, приводит в движение дозирующий диск 1. При его вращении мерная емкость 2 заполняется дозируемым материалом. При выходе из-под выпускного патрубка 7 дозируемый материал деформируется под воздействием трения поверхности неподвижного диска 8 и мерной емкости 2. Так как отношение высоты мерной емкости 2 к ее диаметру составляет от 0,3 до 0,5, то дозируемый пиротехнический состав будет заполнять весь объем мерной емкости 2 и в процессе деформации состава будут отсутствовать транспортные потери, снижая величину систематических погрешностей при загрузке и транспортировке пиротехнического состава и повышая надежность его работы. После транспортировки доза материала выгружается из мерной емкости 2 через щелевидное отверстие 9. Так как ширина отверстия 9 меньше наружного диаметра буртика 3 и больше внутреннего диаметра мерной емкости 2, то происходит надежная выгрузка дозы при прохождении мерной емкости 2 вдоль щелевидного отверстия 9.

Изменение величины дозы осуществляется путем замены мерных емкостей 2 в дозирующем диске 1. Компенсация изменения высоты мерной емкости 2 при изменении величины дозы производится путем вертикального перемещения выпускного патрубка 7 вдоль бункера 6. Так как величина буртика 3 равна разности высоты мерной емкости 2 и толщины дозирующего диска 1, то это обеспечивает нахождение поверхности дозирующего диска 1 и мерных емкостей 2 в одной плоскости, что совместно с условием установки буртиком вниз гарантирует их надежную работу.

Таким образом, предлагаемое дозирующее устройство позволяет повысить надежность и безопасность дозирования сыпучих материалов, чувствительных к механическим воздействиям, например пиротехнических составов, и снизить потери дозируемого материала в мерных емкостях.

Формула изобретения

1. Устройство для дозирования, содержащее бункер с выпускным патрубком, расположенные под ним параллельно, и соосно дозирующий диск с мерными емкостями, установленный с возможностью вращения, и неподвижный диск с отверстием для выгрузки, отличающееся тем, что каждая мерная емкость выполнена с наружным буртиком и упирается этим буртиком в поверхность неподвижного диска, ширина отверстия для выгрузки меньше наружного диаметра буртика и больше диаметра мерной емкости, а соотношение высоты мерной емкости к ее внутреннему диаметру составляет от 0,3 до 0,5.

2. Устройство для дозирования по п.1, отличающееся тем, что высота буртика равна разности высоты мерной емкости и дозирующего диска.

РИСУНКИ