Дозирование материала. Объемная и весовая дозировка. Точность дозирования. Весовые дозаторы, типы, характеристики

Шкала на линейке регулятора помогает установке его гири, для получения правильного веса порции. При пробных взвешиваниях, передвигая гирю на разные деления шкалы, нетрудно определить, какое изменение в весе порции, получается, от перестановки гири на одно деление шкалы или, другими словами, определить цену деления шкалы регулятора. Далее, зная величину недовеса или перевеса при пробной порции, можно определить, на сколько делений следует передвинуть гирю регулятора для получения заданного веса порции в пределах допустимой погрешности.

Арретир регулятора служит для отключения его действия при проверке отвешенной дозы, а также при регулировке и выверке тары весов. Если весы дают перевесы, которые не устраняются передвижением гири регулятора, то следует уменьшить ширину досыпочной щели. Эта ширина щели регулируется болтом в правой части рычага и подбирается в зависимости от насыпного веса взвешиваемого материала и интенсивности его поступления.

Особенно влияет на точность показаний весов неравномерность подачи материала в весовой бункер в конце взвешивания, когда происходит досыпка материала.

Регулятор точности устанавливается в расчете на определенный поток материала, находящийся в воздухе при регулировке весов. Если этот поток усилится или ослабеет, то в бункер будет попадать другое количество материала соответственно изменению характера потока.

Таким образом, погрешность отвеса увеличится, так как установка регулятора не была рассчитана на этот поток.

Для обеспечения точной работы весов, независимо от изменения потока материала во впускной воронке устраивают специальное приспособление, заключающееся в следующем. Воронка разделяется перегородкой на две камеры: малую - примерно в одну треть объема воронки и большую. У каждой камеры имеется дополнительная заслонка, кроме основной. При работе таких весов в начале взвешивания заслонка малой камеры закрыта. Материал, наполнив обе камеры, будет далее поступать в весовой бункер через; открытую большую камеру.

При наступлении момента досыпки, заслонка большой камеры с помощью рычажной системы закрывается, а заслонка малой камеры открывается. Материал теперь будет поступать в бункер только из малой камеры, объем которой достаточен для производства досыпки и окончания взвешивания.

Таким образом, при таком способе подачи материала поток его при досыпке всегда будет постоянным и обеспечит постоянства показаний весов.

В начале нового взвешивания заслонка малой камеры закрывается и вновь наполнится материалом, который используется при досыпке следующей порции.

Система этих весов отличается саморегулированием, т.е. скорость работы весов зависит от интенсивности поступления на них дозируемого материала. Чем интенсивнее поток материала, тем быстрее наполняется весовой бункер, чаще происходит отвешивание доз и, следовательно, выше производительность весов.

Однако превышать паспортную производительность не рекомендуется, как и работать длительное время на значительно уменьшенном потоке материала.

На практике обычно предпочитают спокойный режим работы дозатора со скоростью 2 - 4 отвеса в минуту. Это обеспечивает лучшее сохранение точности дозирования и износоустойчивость механизма дозатора. При выборе необходимого типоразмера дозатора следует назначать по возможности большие дозы, если это допускает технология производства.

Для дозирования пылящих материалов механизм дозатора заключается в специальный металлической кожух. Дозатор подобного типа для карбида кальция ДКК - 100 показан на рисунке 25. Дозатор рассчитан на порции 100 кг и имеет лотковый питатель. Переходные соединения для предохранения от пыления защищаются брезентовыми фартуками. Для осмотра и регулировки механизма в кожухе дозатора имеются соответствующие люки.

4.1 Автоматические дозаторы для переменных порций

Во многих технологических процессах требуется быстрое изменение рецептуры шихты, что ведет к автоматической настройке дозатора или группы дозаторов на отвешивание новых доз материалов. При этом изменение веса дозы может достигать 1/25 и даже 1/50 части от максимального веса дозы. Применяемые для этой цели дозаторы, в отличие от дозаторов с постоянным весом дозы, должны иметь специальные устройства для быстрой установки веса дозы. В ряде случаев эта установка должна выполняться дистанционно с пульта управления.

Для этих целей применяются специальные весовые шкафы, фотоэлектрические установки, сельсинное управление и др.

По своей конструкции дозаторы этой группы отличаются от дозаторов для постоянных порций наличием механизмов для принудительного открывания и закрывания впускных и выпускных затворов.

Наиболее распространенной для этих целей в настоящее время является электропневматическая система.

На рисунке 26 представлен подобный тип дозатора для переменных порций с электропневматическим управлением.

Дозатор предназначен для отвешивания порошкообразных материалов, в частности молотых компонентов для огнеупорных составов с насыпным весом 0,4 - 2,5 т/м³. Отвешиваемая доза может изменяться в пределах от 20 - 100 кг. Установка дозы производится с помощью передвижных гирь на коромысле. Необходимое давление воздуха для работы системы управления 4 атм.

Подача дозируемого материала в бункер дозатора осуществляется двумя шнековыми питателями из двух сменных надвесовых бункеров поочередно. При этом величины порций каждого из двух компонентов, последовательно взвешенных, равны между собой.

Начало каждого взвешивания из соответствующего надвесового бункера осуществляется от нажатия кнопки. Далее взвешивание дозы и разгрузка весового бункера производятся автоматически.

Дозатор имеет механический счетчик количества отвешенных доз. Цикл взвешивания около 40 с.

На рисунке 27 показан дозатор для переменных порций, рассчитанный на дозы от 5 до 25 кг. Он предназначен для дозирования порошкообразных трудносыпучих материалов.

Отличие его заключается в применении циферблатного указательного прибора, который позволяет наблюдать за правильностью отвешивания доз и полным опорожнением бункера после взвешивания. Это необходимо вследствие плохой сыпучести дозируемого материала.

Управление дозатором электропневматическое. Установка порций производится передвижением шкальных гирь коромысла, расположенных в весовом шкафу. Материал подается шнековым питателем.

Дозаторы для переменных порций, кроме описанного бункерного типа, изготовляются также с грузоприемной частью в виде транспортера. Наличие шкального весового коромысла позволяет при необходимости изменять вес порций в весьма значительных пределах в отношении 1 : 10 и более.

Применение таких дозаторов весьма целесообразно в тех случаях, когда необходимо обеспечить подачу дозируемого материала к следующему агрегату ровным потоком. Выдача материала из бункера сразу, как это делается у порционных бункерных дозаторов в этих случаях неприменима.

Дозатор транспортерного типа представляет собой сочетание питающего конвейера с весами, в которых весовой бункер заменен конвейерной лентой. Вследствие этого отпадает необходимость в устройстве специальных впускных и выпускных затворов, что значительно упрощает всю конструкцию.

Конвейерный дозатор позволяет дозировать различные сыпучие материалы, начиная от порошковых, зернистых и до крупнокусковых, при размерах отдельных кусков до 250 - 300 мм.

Особенные преимущества эти дозаторы имеют при трудносыпучих материалах, когда бункерные дозаторы отличаются сложностью устройства для обеспечения прохождения этих материалов через весы.

Вместе с тем дозаторы данного типа могут быть использованы и как порционные автоматические весы для суммарного учета материала, заменяя различные конструкции бункерных порционных весов.

Устройство дозатора заключается в следующем.

На специальной раме 1 (см. рисунок 28, а) укреплена впускная воронка 2. Дозируемый материал из воронки поступает на ленточный питатель 3, которым подается на ленту весового конвейера 4.

Поток поступающего материала регулируется большим или меньшим открытием впускного отверстия воронки с помощью заслонки 5. Ленточный питатель и весовой конвейер приводятся в движение через редукторы от отдельных электродвигателей 6 и 7.

Весовой конвейер подвешен независимо от питателя к рычажной системе весового механизма 8, в свою очередь расположенного на раме 1. Вес дозируемого материала, поступающего на весовой конвейер, который играет здесь роль весовой платформы передается через рычажный механизм, тягу и обратный рычаг 9 к коромыслу, расположенному в весовом шкафу 10. Коромысло шкального типа с передвижными гирями, с помощью которых обычным образом устанавливается требуемый вес дозы.

Работа дозатора происходит следующим образом. Когда на весовой конвейер поступит материал в заданном количестве, коромысло весов, придя в равновесие, выключит с помощью ртутного переключателя мотор 6, питающий конвейер, и тем самым прекратит дальнейшую подачу материала.

Однако мотор 7 весового конвейера при этом будет продолжать работать и лента при своем движении сбросит отвешенную дозу в соответствующий приемник - на ленту транспортера, в бункер и т.п., как это видно на рисунке 28, б.

Вследствие этого, коромысло весов опустится и вновь включит в работу питатель. На весовой конвейер начнет поступать новая порция материала.

Таким образом, при работе дозатора конвейер-питатель работает прерывисто, а весовой конвейер непрерывно.

Учет пропущенного через дозатор материала производится по шестизначному счетчику 11, который регистрирует количество сделанных отвесов. Счетчик смонтирован на весовом шкафу.

Для поверки веса отдельных порций дозатор может быть после очередного взвешивания остановлен с помощью специального переключателя. Как правило, погрешность дозирования составляет 0,25 - 1,0% от веса пропущенного материала.

Для повышения точности взвешивания конвейер-питатель может иметь две скорости. При этом 90% дозы подается на большой скорости (40 м/мин), примерно в течение 12 с. Остальные 10% материала подаются в течение 6 с при скорости 7,5 м/мин.

В этих случаях весовой конвейер при подаче основной порции перемещается со скоростью 20 м/мин, а при подаче последних 10% материала весовой конвейер неподвижен. Когда взвешивание дозы закончено, весовой конвейер автоматически пускается для разгрузки со скоростью 40 м/мин.

Скорость взвешивания на больших нагрузках два, на малых - три цикла в минуту. Предельная нагрузка весов этого типа достигает до 2000 кг.

Таким образом, дозаторы подобной конструкции могут изготовляться для различной производительности. Известны конструкции, подающие до 250 т материала в час.

4.2 Электротензометрические дозаторы

В последнее время в конструкции автоматических дозаторов широкое распространение приобретают новые электротензометрические методы взвешивания. Полученные при этом результаты измерений в виде электрических величин создают значительные преимущества, позволяя производить дальнейшие преобразования этих величин, передавать показания приборов на расстояние, а также применять стандартные исполнительные механизмы и приборы.

Сущность нового метода взвешивания заключается в изменении омического сопротивления проволочного датчика под действием деформации проволоки, вызываемой приложенной нагрузкой или в данном случае весом материала.

Эти изменения после соответствующих преобразований измеряются приборами, шкалы которых градуируются в весовых единицах: килограммах, тоннах и т. д.

Практически электротензометрические весовые устройства состоят из трех основных частей:

1) весового «тензоэлемента» с датчиками, воспринимающего при взвешивании, действующие на весы нагрузки;

2) усилительной части;

3) указательной или регистрирующей аппаратуры, фиксирующей результаты взвешивания.

Основой весового тензоэлемента является проволочный датчик. Он состоит из решетки и основы, обычно бумажной.

Решетка тензодатчика выполняется обычно из константановой проволоки диаметром 0,015 - 0,03 мм. Эта проволока имеет достаточно высокую чувствительность и близкий к нулю температурный коэффициент сопротивления.

Геометрические размеры датчиков определяются в зависимости от условий его применения. База датчиков, равная длине прямолинейных участков, изменяется в пределах от 3 до 75 мм, ширина решетки от 10 до 0,03 мм, радиус закругления от 0,1 до 0,3 мм. Наиболее употребительны датчики с базой 20 мм.



В конструкциях весовых устройств четыре таких тензодатчика наклеиваются на стальной стержень специальным клеем - карбинольным, бакелитовым, шеллачным и др. Место под наклейку датчиков предварительно обрабатывается и обезжиривается. Датчики соединяются по схеме моста Уитсона. Стальной стержень с датчиками заключается в герметический металлический кожух с выводом для проводов. Это устройство и представляет собою весовой тензоэлемент, служащий основным звеном для устройства электротензометрических дозаторов и весов различных типов. Общий вид тензоэлементов, рассчитанных на различные нагрузки, показан на рисунке 29.

При работе весов, когда на тензоэлемент начинает действовать усилие от взвешиваемого груза, тензоэлемент слегка деформируется. Прочное соединение тензодатчика с телом упругого стержня тензоэлемента, позволяет проволоке датчика полностью повторять деформации стержня. При этом в принципе тензоэлемент может работать как на растяжение, так и на сжатие.

Вследствие упругой деформации электрическое сопротивление датчика изменяется. Так как эти изменения весьма незначительны, то применяется предварительное усиление выходных сигналов посредством электронных усилителей. Электрические импульсы передаются далее на измерительную аппаратуру, и результаты взвешивания могут быть прочитаны по циферблатному указателю непосредственно в единицах веса или фиксироваться на другой электрической регистрирующей аппаратуре.

Для повышения точности отсчета и в то же время уменьшения габаритов указательного устройства шкала указателя разбивается на несколько поясов. Так, например, при общей предельной нагрузке весов в 1 т шкала может иметь пять участков по 200 кг каждый: первый участок от 0 до 200 кг, второй от 200 до 400 кг и т. д. При взвешивании переход с одного участка шкалы на другой осуществляется поворотом переключателя.

Основным достоинством электротензометрических весов является их гибкость в снятии показаний. Указательный прибор в этих конструкциях не связан механически с грузоприемным устройством, а соединен только проводами и поэтому может устанавливаться на значительном расстоянии.

Как показывает опыт, электротензометрические весы допускают дистанционную передачу показаний без нарушения нормальной их работы на расстоянии до 100 м. При этом регистрирующие приборы могут устанавливаться в другом здании, на другом этаже или на центральном пульте управления, что представляет значительные удобства.

Передача показаний может производиться также одновременно в несколько точек или, наоборот, от ряда весов результаты взвешиваний могут быть сосредоточены в одном месте. При этом установленный на весовом пункте один дистанционный записывающий аппарат может последовательно подключаться для записи результатов взвешивания к весовым приборам, расположенным в различных местах предприятия.

Кроме того, электротензометрические весы позволяют при необходимости получать результаты взвешивания в различных сочетаниях: визуальный отсчет по шкалам, запись на цифровых или диаграммных аппаратах, проведение вычислительных работ, например, по суммированию результатов дозирования и т. д.

Весы могут также дополняться различными счетно-решающими и управляющими устройствами, допуская внедрение широкой автоматизации процессов дозирования. Все это выдвигает электротензометрический метод взвешивания на одно из первых мест для применения в деле комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

По своим конструктивным параметрам электротензометрические дозаторы весьма компактны и отличаются небольшим собственным весом.

Тензоэлемент для небольших нагрузок, имеет высоту всего 130 - 140 мм при диаметре около 100 мм. Элемент для нагрузок порядка 50 т имеет высоту около 200 мм при диаметре около 140 мм.

Вместе с тем в тензометрических весах отсутствует рычажный механизм, опорные узлы в виде призм и подушек, подшипников, обычно требующие тщательного изготовления и ухода и быстро изнашивающиеся.

Вследствие простоты конструкции и малых габаритов, электротензометрические дозаторы позволяют легко встраивать их в различные установки и механизмы, где применение рычажных весов затруднено и усложняет все сооружение.

Это особенно сказывается при подвеске больших емкостей дозаторов, когда вместо громоздкой системы рычагов при тензометрических весах достаточно поставить несколько весовых элементов, а указательное устройство вывести на свободный участок.

На рисунке 30 показан электротензометрический весовой дозатор ДВ-100, предназначенный для дозирования ферросплавов и известняка.

Дозируемый материал подается в бункер дозатора 2 электровибрационным питателем 1. Последний подвешивается к металлоконструкции на амортизаторах.

Весовой бункер подвешивается к опорной раме на четырех электротензометрических элементах 5, работающих на растяжение.

При работе дозатора по мере наполнения весового бункера меняется сопротивление тензодатчиков, которые включены в мост вторичного прибора. По достижении заданного веса срабатывает позиционное контактное устройство, что обусловливает остановку питателя и подачу материала.

Взвешенная порция по получении команды на опорожнение высыпается через затвор 3, открывающийся с помощью пневмоцилиндра 4.

Дозатор рассчитан на порции 60 - 100 кг. Ширина лотка питателя 400 мм, угол наклона 20°. Габаритные размеры дозатора 1880Ч790Ч1146 мм.

Недостатком электротензометрического метода взвешивания является его сравнительно невысокая точность.

Материалы, освещающие конкретные электротензометрические весовые установки, показывают, что эксплуатационная точность их в нормальных условиях лежит в пределах 0,5-1,5%.

Однако, если для торговых взвешиваний эта точность не приемлема, то для большинства производственных процессов она является допустимой.

Учитывая все другие преимущества электротензометрических методов взвешивания, они получают все большее распространение в конструкциях дозировочных устройств, особенно для многокомпонентных автоматических установок.

4.3 Дозаторы для непрерывного дозирования

Применение того или иного типа автоматического дозирующего устройства в значительной степени зависит от характера производственного процесса, для которого это устройство предназначается. Способ порционного дозирования, при котором дозы материала отвешиваются через некоторые промежутки времени, для многих непрерывных технологических процессов неприемлем. В этих случаях порционное дозирование заменяется непрерывным.

В связи с развитием непрерывных технологических процессов в последнее время этот метод дозирования применяется все шире.

Автоматическое непрерывное дозирование обеспечивает без участия человека заданную подачу дозируемого материала непрерывным потоком с требуемой точностью вне зависимости от внешних и внутренних возмущающих воздействий на процесс.

При этом для соблюдения непрерывности процесса необходимо, чтобы интенсивность поступления материала на дозатор равнялась скорости подачи его дозатором. Иначе, через некоторый отрезок времени дозатор окажется без материала или, наоборот, материал накопится в излишке, и будет мешать нормальной работе дозатора.

Таким образом, для обеспечения непрерывного автоматического дозирования необходима плавная и бесперебойная подача материала к дозатору в требуемом количестве.

Все типы устройств для непрерывного дозирования материалов разделяются, как и при других методах дозирования на объемные и весовые.

4.3.1 Объемные дозаторы непрерывного действия

Дозаторы непрерывного действия являются одновременно и механическими питателями, так как наряду с отмериванием дозы осуществляют автоматическую подачу материала.

Путем выверки их производительности и обеспечения постоянства подачи материала введением в конструкцию питателей специальных регулирующих устройств, позволяющих изменять, например, скорость вращения рабочих органов, такой питатель может быть использован как объемный дозатор материала.

Необходимо отметить, что точность дозирования объемных механических дозаторов не может быть достаточно высокой по следующим причинам.

Колебания числа оборотов электродвигателя, а, следовательно, и изменения скорости движения рабочих органов питателя, непостоянство в заполнении емкостей материалом, неточности момента включения или выключения питателя - все это обусловливает значительные погрешности в подаче материала.

Поэтому при объемном дозировании для сохранения идентичности результатов необходимо при настройке питателей тщательно проверять вес дозы на весах. В процессе дозирования следует периодически контролировать вес отдельных проб и в случае отклонения их от заданного веса немедленно производить соответствующую регулировку питателя.

4.3.1.1 Ленточные дозаторы

Ленточные дозаторы. Устройство ленточного дозатора для непрерывного объемного дозирования показано на рисунке 31.

На раме 1 такого дозатора установлены барабаны 2 и 3, между которыми проходит транспортерная лента 4. Барабан 2 является ведущим и получает движение от электродвигателя 5 через редуктор 6. Над лентой 4 на стойках 7 установлен бункер 5, не имеющий дна. Подлежащий дозированию материал вытягивается движущейся лентой из бункера через выпускное отверстие 9 и у барабана 2 сбрасывается в приемную воронку.

Площадь выпускного отверстия 9, а, следовательно, и количество выдаваемого материала, регулируется заслонкой, которая поднимается вверх на требуемую высоту и в этом положении закрепляется. Натяжение ленты регулируется специальным натяжным устройством 10.

В ленточных дозаторах материал в первую очередь сходит только по задней стенке бункера, что способствует зависанию и слеживанию материала даже при широком выходном сечении.

Ленточные дозаторы применяются для дозирования песка, глины при производстве стройматериалов, мелкоизмельченного угля и других материалов.

Производительность дозатора регулируется изменением высоты слоя материала на ленте и скоростью транспортера. Она может быть определена по формуле:

где Q - производительность дозатора в кг/ч;

h - высота слоя материала на ленте в см;

b - ширина слоя в см;

v - скорость ленты в см/с;

г - объемный вес материала в г/см³.

4.3.1.2 Барабанные дозаторы

Объемные дозаторы барабанного типа устойчиво сохраняют заданную производительность, если насыпной вес материала в ходе дозирования изменяется не резко.

В верхней части дозатора над барабаном укрепляется нож в виде металлической полоски. Он служит для того, чтобы снимать часть продукта, которая находится выше краев барабана, и удерживаемая силой сцепления с остальным продуктом движется вместе с ним. Таким образом, нож, способствуя полному заполнению ячеек барабана, вместе с тем не пропускает лишнего материала.

В барабанных дозаторах, также в верхней его части нередко ставят разрыхлители, способствующие непрерывному поступлению материала в дозатор и полному заполнению его секций или ячеек. В нижней части барабанного дозатора иногда располагают клапан для отбора проб.

Дозаторы барабанного типа широко применяются в ряде отраслей промышленности, например, при составлении комбикормов.

Производительность секторного барабанного дозатора можно определить, зная выдачу им материала за один оборот.

Последняя определяется из соотношения:

где F - площадь поперечного сечения сектора в м²;

m - число секторов в барабане;

l - длина барабана по оси в м;

k - коэффициент заполнения.

4.3.1.3 Шнековые дозаторы

Шнековые объемные дозаторы применяются в промышленности строительных материалов для дозирования материалов, не боящихся крошения, например, молотой глины, шамота, цемента, извести, песка и т.п. Они используются на керамических и стекольных заводах, а также в пищевой, химической промышленности и т.д. Производительность шнекового объемного дозатора определяется формулой:

где k - коэффициент заполнения;

s - шаг в м;

D - диаметр в м;

n - число оборотов в минуту.

Коэффициент заполнения k зависит от диаметра винта шнека, угла наклона винтовой поверхности и рода дозируемого материала. Для мучных материалов k обычно принимается равным 0,25 - 0,35.

Следует отметить, что практически коэффициент заполнения при любых дозируемых материалах колеблется в весьма значительных пределах. Поэтому производительность дозаторов обычно уточняется опытным путем.

4.3.1.4 Тарельчатые дозаторы

Объемные дозаторы непрерывного действия тарельчатого типа применяются в коксохимическом производстве, пищевой, комбикормовой промышленности. На некоторых производствах, кроме стационарных, применяются передвижные тарельчатые дозаторы, обслуживающие ряд бункеров. Конструкция тарельчатых дозаторов позволяет довольно тщательно регулировать их производительность.

Это достигается:

1) изменением числа оборотов диска дозатора;

изменением высоты кольцевой щели между телескопом и диском;

изменением положения ножа, что в свою очередь уменьшает или увеличивает количество снимаемого ножом продукта.

Выпускное отверстие бункера над тарельчатым питателем может быть по своим размерам значительно больше, чем над объемными дозаторами других типов. Это способствует более равномерному вытеканию материала, предупреждая образование сводов при плохосыпучих продуктах.

Для повышения точности дозирования на ряде заводов введены отдельные усовершенствования в конструкции тарельчатых дозаторов.

Так, в некоторых случаях телескопы дозаторов оборудуются шарикоподшипниками. Это облегчает движение телескопа при его регулировке и устраняет возможные перекосы телескопа. В результате обеспечивается постоянство работы дозатора, так как лучше соблюдается одинаковое расстояние от нижнего края телескопа до поверхности диска в любой точке.

При дозировании малых количеств материала большое значение имеет скорость вращения диска тарельчатого дозатора. При большой скорости приходится значительно опускать телескоп и таким образом выпускная щель уменьшается. Это приводит к забивке ее материалом и нарушает нормальную работу дозатора.

Лучшие результаты дают тарельчатые дозаторы диаметром 600-1300 мм с соответственно малым числом оборотов порядка 0,2-1,0 об/мин. Так, например, на одном из заводов при уменьшении числа оборотов диска дозатора в два раза (с 14 до 7 об/мин) небольшие количества угля можно было дозировать с достаточной точностью.

Дозатор тарельчатого типа выдерживает заданную производительность более точно, чем дозаторы барабанного или ленточного типа. При равной площади выходного сечения бункера тарельчатый дозатор дает меньшую ширину потока, выходящего материала, чем ленточный. Это обеспечивает возможность более плавного регулирования производительности.

Точность работы дозатора во многом зависит от исправного состояния его деталей и узлов. При неисправных телескопе и ноже, когда они могут менять свое положение, будут происходить изменения в количестве материала, подаваемого дозатором. Изменение оборотов диска или его буксование также влияет на точность показаний дозатора.

Определение точности дозирования отдельных компонентов угольной шихты на Нижне-Тагильском заводе показано, что в пределы отклонений ± 1,0% при одной пробе укладывается 60 - 72% определений, а при, трех параллельных пробах 85 - 95% всех замеров.

Производительность тарельчатого дозатора определяется по формуле (рисунок 32):

где г - объемный вес материала;

р - число оборотов тарельчатого дна;

H - высота подъема телескопа;

R - расстояние центра тяжести треугольника ABC до оси вращения;

ц - угол между образующей усеченного конуса и дном.

4.3.2 Весовые дозаторы непрерывного действия

Весовые дозаторы непрерывного действия по своей конструкции представляют собой обычно короткий ленточный транспортер, оборудованный соответствующим весовым механизмом.

В результате весового контроля, проходящего по транспортеру материала, автоматически поддерживается постоянство его подачи.

Работа такого дозатора выражается зависимостью:

где Q - производительность дозатора в кг/ч;

v - скорость ленты транспортера в м/ч;

р - нагрузка на 1 пог. м ленты транспортера дозатора в кг.

При этом нагрузка р может колебаться вследствие изменения объемного веса материала, например, из-за увеличения влажности его.

В свою очередь, это может вызывать изменение производительности дозатора Q.

Для обеспечения сохранения заданной производительности в конструкции дозатора могут предусматриваться два вида устройств:

Регуляторы, приводящие нагрузку р к заданной величине при ее возможных изменениях. Обычно это бывают различного рода устройства, воздействующие на поток дозируемого материала в сторону его уменьшения или увеличения в соответствии с происшедшим изменением. Конструктивно эти устройства выполняются в виде заслонок или других элементов, изменяющих сечение отверстия, через которое материал поступает на транспортерную ленту питателя.

Устройства, изменяющие скорость v транспортерной ленты питателя в зависимости от изменения нагрузки р. При этом произведение v·p остается постоянным.

По своему устройству дозаторы непрерывного действия могут иметь питающие механизмы, встроенные непосредственно в конструкцию дозатора или же выполненные в виде самостоятельных, отдельно расположенных агрегатов.

В конструкции дозаторов первой группы весовой транспортер одновременно служит и питателем, вытягивая из бункера, не имеющего дна, дозируемый материал. Такая система отличается простотой устройства. Однако процесс вытягивания материала из бункера отражается на плавности движения ленты, изменяет ее натяжение, что в результате отрицательно сказывается на точности работы дозатора.

Дозаторы с самостоятельными питателями лишены этих недостатков, так как для подачи материала здесь служит специальный питатель и таким образом для весового транспортера обеспечиваются лучшие условия работы. К недостаткам этих конструкций следует отнести увеличение их габаритов.

материал весовой объемный дозатор



4.4 Дозаторы с регулировкой количества материала на ленте

На рисунке 33 показана схема ленточного дозатора непрерывного действия простейшей конструкции с механическим регулированием подачи материала.

Ленточный транспортер дозатора укреплен на раме шарнирно. При работе, когда на транспорте окажется излишек материала, его правый конец 1 опустится. Вследствие этого левый конец транспортера повернет рычаг 2, на другом плече которого расположена секторная заслонка 3, закрывающая выпускное отверстие бункера. В результате заслонка опустится, несколько прикроет выпускное отверстие бункера, и подача материала будет уменьшаться до наступления равновесия.

Отличаясь простотой конструкции этот дозатор вместе с тем имеет довольно грубую настройку на заданную производительность, и процесс дозирования на нем не отличается достаточной точностью.

Улучшенной конструкцией является дозатор, показанный на рисунке 34.

Дозатор относится также к группе механизмов со встроенными питателями, с механической регулировкой подачи материалов заслонкой выпускного отверстия, связанной непосредственно с коромыслом.

Устройство такого весового дозатора показано на схеме на рисунке 35.

На основной раме 16 дозатора устанавливается ленточный транспортер, состоящий из барабанов - ведущего 3 и ведомого 13 с лентой 23. Ведущий барабан 3 приводится в движение от электродвигателя 1 с редуктором 2, установленным на передвижной плите 15. Натяжение ленты регулируется переставляющимся по вертикали роликом 18. Над лентой дозатора на стойках, укрепленных к раме 16, устанавливается впускная воронка 4. Предназначенный для дозирования материал поступает в воронку 4 из расположенного над ней бункера. Воронка не имеет дна, и материал, таким образом, попадает непосредственно на ленту дозатора. Для предохранения транспортера от давления веса материала, находящегося в бункере, под лентой устанавливается несколько опорных роликов 17.

Электродвигатель 1 через редуктор 2 и цепную передачу приводит во вращение барабан 3. Движущаяся в сторону приемной воронки 4 лента захватывает материал и вытягивает его из воронки 4 через имеющееся в ней выпускное отверстие. Высота этого отверстия, а, следовательно, и количество вытягиваемого материала, определяется подъемом предохранительной заслонки 5. Вращением диска 6, на окружности которого располагается шкала, показывающая высоту подъема заслонки, заслонка поднимается на требуемую высоту и в этом положении закрепляется стопорным винтом.

Перемещаясь вместе с лентой, материал проходит второе отверстие, высота открытия которого регулируется автоматической заслонкой 7, связанной шарнирно с коромыслом 10 весового механизма дозатора. Далее лента с находящимся на ней материалом взвешивается весовым механизмом. Последний устроен следующим образом.

На стойке 21, укрепленной на раме 16, расположен весовой рычаг 20. На одном плече этого рычага смонтирован весовой ролик 22, на который действует вес ленты с находящимся на ней материалом на участке от оси последнего опорного ролика и до оси ведомого барабана. Этот участок ленты выделен на рисунке 35 и является весовой платформой дозатора.

Второе плечо рычага 20 тягой 9 соединено с коромыслом 10. Находящийся на весовой платформе материал уравновешивается передвигающейся по коромыслу гирей 11. При этом конец коромысла должен совпадать с указателем равновесия 12. Предохранительная заслонка должна быть поднята несколько выше автоматической 7, чтобы не мешать выходу материала. Регулировка высоты автоматической заслонки производится вращением верхнего винта, проходящего через левый конец коромысла.

Затем дозатор пускают в ход и наблюдают равновесие коромысла.

Если коромысло опускается вниз, то слой материала на ленте мал и не соответствует заданной производительности. В этом случае предохранительную заслонку открывают до тех пор, пока слой материала на ленте не уравновесит коромысло. После подъема предохранительной заслонки последняя закрепляется в новом положении стопорным винтом.

В обратном случае, когда материала на ленте слишком много и коромысло идет вверх, предохранительную заслонку опускают, прикрывая несколько выпускное отверстие.

Если наблюдение за коромыслом при ходе ленты делать затруднительно, то можно для этого останавливать дозатор, а затем, изменив открытие заслонки, вновь пустить в ход.

С целью ускорения предварительной регулировки, можно по имеющимся на диске делениям определить дополнительный подъем или опускание заслонки.

Отрегулировав равновесие предохранительный заслонкой, включают в работу автоматическую заслонку, опуская ее до тех пор, пока она не коснется выходящего слоя материала. При этом равновесие коромысла должно сохраниться. Затем поднимают предохранительную заслонку на 15 - 20 мм, и далее дозатор работает автоматически.

Если материал поступает равномерным потоком и с неизменным объемным весом, то коромысло находится в положении равновесия и, следовательно, подача материала в заданном количестве будет обеспечена.

Как только вес материала, находящегося на весовой платформе изменится, изменится и давление на весовой ролик 22. Так, например, если количество материала на ленте увеличивается и давление усиливается, то ролик 22 опускается. Тогда другой конец передаточного рычага 20 переместится вверх и через тягу начнет поднимать правое плечо коромысла, вращающегося в подшипнике на стойке 19. Вследствие этого левое плечо коромысла начнет опускаться, и связанная с ним шарнирно автоматическая заслонка 7 также опустится и уменьшит открытие выпускного отверстия приемной воронки. В результате выход материала на ленту уменьшится, и заданная производительность будет восстановлена.

При уменьшении веса материала, находящегося на весовой платформе, произойдет обратное.

В случае значительной недостачи материала на ленте, когда, несмотря на увеличение выпускного отверстия, приток его по каким-либо причинам будет все же недостаточным, коромысло, все более опускаясь вниз, встретит своим упором электроконтакт сигнала 8 и автоматически остановит работу дозатора, указывая на необходимость пополнения запаса материала или устранения других причин, мешающих нормальной работе.

Пройдя весовую платформу, лента огибает ведомый барабан 13, где материал свободно ссыпается через приемную воронку 14. Здесь иногда встраивается перекидной клапан, которым материал может быть направлен в специальный приемник. Это устройство позволяет периодически проверять точность подачи материала путем отбора проб за определенный отрезок времени и взвешивания их на обычных весах.

Щетка 24 служит для очистки ленты от приставших к ней частиц материала, тем самым, сохраняя неизменность собственного веса ленты, так как изменение его отразилось бы на точности работы дозатора.

Для защиты от пыления лента и механизм питателя закрываются защитным кожухом, в котором имеются смотровые окна для наблюдений за работой дозатора.

Весовой ролик 22, на котором лежит лента, должен свободно колебаться при изменениях нагрузки на ленту. При сильном натяжении ленты последняя будет затруднять ход ролика, требуя слишком большого усилия для преодоления ее сопротивления. При ходе ролика вниз лента, сильно натягиваясь, может отставать от него. Таким образом, натяжение ленты должно быть небольшим и достаточным для того, чтобы исключить ее пробуксование. Сама лента должна быть, возможно, более гибкой и эластичной. Натяжение ленты регулируется изменением положения натяжного ролика.

Возможные изменения равновесия весовой системы дозатора в ненагруженном положении регулируются добавлением или съемом тарного груза.

Количество материала, пропущенного дозатором, определяется счетчиком 25, который показывает число погонных метров, пройденных лентой.

Деления на коромысле дозатора означают нагрузки в килограммах на погонный метр ленты.

Таким образом, определив по счетчику количество погонных метров, пройденных лентой в заданный отрезок времени, и зная нагрузку на погонный метр в килограммах, подсчитывают количество материала, прошедшего через дозатор по соотношению:

где Q - количество материала, пропущенного дозатором в т;

k - разница в показаниях счетчика при начале замера и в конце;

р - нагрузка в килограммах на погонный метр ленты.

Часовая производительность ленточного дозатора может изменяться в зависимости от изменения нагрузки на ленту.

Объем материала, находящегося на ленте при данной производительности Q и погонной нагрузке на ленту р, определяют по уравнению:

где F - объем материала на погонном метре ленты;

г - объемный вес материала.

По объему F определяют при известных сечении и форме выпускного отверстия толщину слоя, Далее, исходя из этих значений производительности, скорости, погонной нагрузки и толщины слоя, подбирают наиболее оптимальные условия работы дозатора.

Максимальная погонная нагрузка на ленту для определенного материала, в свою очередь, ограничивается сечением выпускного отверстия дозатора. Последнее обычно выполняется треугольной формы или в виде трапеции, так как при выходе из воронки материал располагается на ленте под углом естественного откоса. Практически обычно этот угол принимают равным 45°. По сторонам ленты оставляются свободные края на случай возможного осыпания материала, как это показано на рисунке 36 для ленты шириной 500 мм

Таким образом, максимальная высота слоя на ленте ограничивается углом естественного откоса материала и шириной выпускного отверстия. Минимальный слой для нормальной работы дозатора необходим толщиной 20 - 30 мм для мелкозернистого материала. При толщине слоя менее 20 мм автоматическая заслонка дозатора может при колебаниях коромысла коснуться ленты и таким образом нарушить нормальную работу. С другой стороны затруднительно иметь на ленте слой материала больше 120 - 150 мм. Излишняя высота слоя вызовет применение весьма широкой ленты, что, в свою очередь, приведет к значительному расширению габаритов всей конструкции.

4.5 Дозаторы с регулировкой скорости подачи материала

Дозаторы с регулировкой количества материала на ленте весового транспортера работают на постоянных скоростях движения ленты. Изменения этой скорости производится лишь при настройке дозатора на заданную производительность, когда требуемая скорость ленты устанавливается с помощью соответствующих устройств (сменных шестерен, коробки скоростей, вариатора и т. п.).

Вместе с тем, наличие управляемой заслонки с регулировкой сечения выпускного отверстия бункера позволяет применять эту конструкцию дозатора только для мелких зерновых и гранулированных материалов с относительно небольшой величиной отдельных кусков. При наличии крупных кусков в материале они нарушают регулировку и затрудняют выход материала на ленту. В дозаторах второй группы с регулировкой производительности путем изменения скорости транспортерной ленты заслонка не связана с коромыслом и во время работы дозатора остается закрепленной в одном положении, как она была установлена для обеспечения требуемой производительности дозатора. В этом случае регулировка при изменении веса материала на ленте транспортера производится за счет автоматического изменения скорости ленты.

Одна из конструкций такого дозатора показана схематично на рисунке 37. Весовая платформа так называемого маятникового типа представляет собой ленточный транспортер, совершающий колебания на опорных призмах или подшипниках.

В раму транспортера встроен приводной барабан и два опорных ролика. При работе дозатора материал вытягивается лентой из бункера. При этом лента приводится в движение от мотора с регулируемым числом оборотов.

При заданном количестве материала на ленте транспортер находится в равновесии. При изменении веса материалов в любую сторону транспортер выходит из горизонтального положения, наклоняясь как весовое коромысло. Вследствие этого движения с помощью электрического управления скорость ленты транспортера соответственно меняется. Таким образом, подача материала поддерживается на заданном уровне. При уменьшении веса материала разгрузочное плечо транспортера поднимается вверх, и скорость движения ленты увеличивается настолько, что в единицу времени подается прежнее количество материала по весу.

При повышении веса, наоборот, плечо транспортера наклоняется, а скорость уменьшается, сохраняя подачу материала в заданном количестве.

Отклонения транспортера передаются датчику управления, который воздействует на мотор. Возможный угол поворота транспортера составляет ±6°, что позволяет выравнивать колебания насыпного веса материала до ±30%. Свыше этого предела подаются звуковые или оптические сигналы.

Дозаторы со встроенными питателями имеют ряд недостатков. Наиболее существенным из них является установка питающего бункера с материалом непосредственно на ленте весового транспортера. В результате лента при работе дозатора одновременно вытягивает материал из бункера и служит весовой платформой. Это отражается на работе дозатора, снижая точность его показаний из-за изменения тарных усилий и натяжения ленты, возникающих вследствие задержки при вытягивании материала из бункера.

Также влияет на работу дозатора наличие выпускного отверстия для выхода материала на ленте с регулировкой его сечения с помощью заслонок. При дозировании материала с различными размерами кусков или плохосыпучих, это нередко приводит к скоплению материала у выпускного отверстия, задержкам и перебоям при выходе на ленту, что нарушает равномерность потока и снижает точность дозирования.

Таким образом, дозаторы описанного типа могут применяться в основном для мелких хорошо сыпучих материалов.



5. Многокомпонентные дозирующие установки

В простейших случаях организация процесса дозирования может сводиться к весьма упрощенным схемам. Если, например, требуется дозирование небольшого числа компонентов малыми порциями без особого ограничения времени для дозирования, такой процесс может быть выполнен отвешиванием материалов на обычных весах, или с применением специальных дозаторов несложной конструкции.

Однако, медленное выполнение работ, значительное число квалифицированных работников, необходимое для обслуживания, являются неудобствами подобной организации многокомпонентного дозирования и это приводит нередко к перерасходу исходных материалов и излишней затрате средств.

Поэтому в производственных процессах, где применяется систематическое дозирование нескольких различных материалов, рационально применение многокомпонентных дозирующих устройств. Такие установки обычно максимально автоматизируются, причем работа обслуживающего персонала сводится лишь к наблюдению за работой установки. Подобные многокомпонентные системы применяются как для порционного, так и для непрерывного дозирования объемным или весовым методами.

Многокомпонентное дозирование осуществляется по следующим технологическим схемам:

1. Для дозирования всех компонентов может применяться один общий дозатор (рисунок 38, а). При такой схеме взвешивание и опорожнение весового бункера производится для каждого материала отдельно или применяется последовательное взвешивание материалов с накоплением их в весовом бункере с последующим высыпанием сразу всего взвешенного количества. Последний метод быстрее, но требует большой предельной нагрузки весов.

В зависимости от требований технологического процесса система может настраиваться на взвешивание одной навески или нескольких подряд.

2. Для дозирования каждого компонента устанавливается отдельный специальный дозатор (рисунок 38, б). В этом случае материалы находятся каждый в отдельном бункере и могут подаваться в дозаторы одновременно, каждый своим индивидуальным питателем.

3. Групповая комбинированная установка дозаторов (рисунок 38, в). При такой технологии часть материалов отвешивается на одном дозаторе, а другая часть - на втором и т.д. Для некоторых компонентов возможна установка отдельных индивидуальных дозаторов. При этом учитывается, что, если смесь должна содержать одни компоненты в большем количестве, а другие в меньшем, то целесообразно иметь дозатор большой предельной нагрузки для работы с большими количествами дозируемых материалов и меньший дозатор для малых навесок. Таким образом, лучше обеспечивается необходимое соответствие между весом и точностью порции. Выбор того или иного метода многокомпонентного дозирования зависит от конкретных условий производственного процесса: от количества и характеристики компонентов, условий их хранения и транспортировки, производительности установки.

Однако можно отметить следующие основные моменты при выборе схемы дозирования. Первая схема - установка общего доктора для всех компонентов - является наиболее простой и экономичной с точки зрения затрат на оборудование и управления установкой.

На изготовление многофракционных дозаторов металла расходуется меньше, чем на изготовление нескольких различных дозаторов для той же цели. Кроме того, применением многофракционных дозаторов достигается экономия производственных площадей.

К недостаткам многофракционных дозаторов относятся большие их габариты и собственный вес, что затрудняет маневрирование с ними. Кроме того, возрастающая предельная нагрузка, которая в таких случаях является суммой предельных доз каждого материала, усложняет монтаж дозатора, вызывая необходимость усиления соответствующих конструкций.

Применение этой схемы ограничивается также практическими затруднениями по размещению большого количества питателей над одним весовым бункером. Как показывает практика, разместить над одним дозатором более четырех питателей обычно затруднительно.

К недостаткам данного метода относится также длительность общего цикла дозирования, так как взвешивание материалов производится последовательно, одного за другим и при большом количестве материалов отнимает много времени.

Так, например, цикл взвешивания двух фракций на автоматическом двухфракционном дозаторе для заполнителей бетона составляет 60 с при предельном весе дозируемых двух фракций в 1600 кг. Дозирование такой же порции (1600 кг) на однофракционном дозаторе занимает только 35 с.

Последовательное взвешивание трех фракций на трехфракционном дозаторе с ручным обслуживанием для тех же материалов, в зависимости от навыка оператора занимает 2 - 5 мин.

Увеличение нагрузки дозатора ведет также к снижению точности дозирования отдельных компонентов и увеличивает габариты всей установки. Кроме того, конструкция одного дозатора не может полностью отвечать характеристикам многих дозируемых материалов.

Все это ограничивает применение одного общего дозатора для многокомпонентного дозирования материалов.

При втором способе - установке индивидуального дозатора для каждого материала - эти недостатки отпадают.

Отдельные дозаторы позволяют более гибко оперировать взвешиванием, приспособить наиболее полно каждый дозатор к специфическим требованиям дозируемого материала и тем самым обеспечить лучшие результаты взвешивания.

Применяя блокировки, можно подавать отвешенные дозы в приемный бункер или одновременно или поочередно.

Возможно, также с помощью блокировки устанавливать для каждого дозатора определенное число взвешиваний. Например, для составления смеси первый дозатор производит одно взвешивание, второй - три, третий - два, четвертый опять одно и т.д. После производства всех этих взвешиваний цикл дозирования начинается снова. Если рецептура изменяется, то число взвешиваний каждого дозатора может быть также соответственно изменено.

Недостатком этой схемы является необходимость значительной площади для размещения дозаторов и увеличение затрат на оборудование.

Наиболее целесообразно и экономично все вопросы многокомпонентного порционного дозирования решаются при третьем варианте - групповой установке дозаторов.

В этом случае дозаторы могут быть сгруппированы по предельным дозам и свойствам дозируемых материалов, тем самым, обеспечивая наиболее благоприятные условия для их работы.

Для некоторых материалов, при необходимости может быть применен объемный метод дозирования - например, для жидкостей.

В последовательности опорожнения взвешенных доз и ссыпания их в смеситель может быть предусмотрен порядок, обеспечивающий их лучшее смешивание и т.п.

В настоящее время имеются разработанные различные системы для дистанционного взвешивания многих компонентов.

Такие системы обычно охватывают весь цикл составления смесей, начиная с подачи материалов к дозаторам, взвешивания, направления в смесители и выгрузки затем готовой смеси. Подобная многокомпонентная дозирующая установка показана на рисунке 39.