ПИТАТЕЛЬ СЫПУЧИХ И КОМКУЮЩИХСЯ КОМПОНЕНТОВ СТЕКОЛЬНОЙ ШИХТЫ

Техническое решение относится к дозированию таких малых добавок, как селен, оксид кобальта и другие красители и обесцвечиватели стекломассы, и может использоваться в стекольной промышленности при дозировании сырьевых материалов и подготовке шихты для варки стекла. Возможно применение питателя в производстве строительных материалов, в химической, фармацевтической и пищевой промышленности для приготовления так называемых премиксов - предварительных смесей.

Известен питатель сыпучих и комкующихся компонентов стекольной шихты [1], состоящий из расходного бункера, электропривода с реверсивным пускателем, полого ленточного шнека большого диаметра, спирального шнека малого диаметра, выходного патрубка грубого дозирования, выходного патрубка точного дозирования и улавливателя материала. Ленточный шнек большого диаметра имеет направление навивки, противоположное навивке спирального шнека малого диаметра, а направление навивки улавливателя материала, установленного на входе в патрубок точного дозирования, совпадает с направлением навивки ленточного шнека большого диаметра. Совместное вращение шнеков производится в режиме «грубо» в направлении навивки ленточного шнека большого диаметра, а в режиме «точно» - в направлении навивки спирального шнека малого диаметра. Переход с режима грубого дозирования на режим точного дозирования производится с помощью реверсирования работы электропривода питателя.

Конструкция данного питателя позволяет упростить систему управления двухскоростным режимом дозирования и повысить его производительность при заданной точности процесса. Однако конструкция питателя содержит и ряд недостатков. При реверсировании и переходе на режим точного дозирования ленточный шнек большого диаметра не останавливается, а при обратном вращении начинает уплотнять материал в загрузочной горловине питателя, что иногда приводит к заклиниванию всего питающего механизма. Другим недостатком конструкций является консольная установка патрубка точного дозирования внутри выходного патрубка грубого дозирования с одной жесткой связью на торцевой крышке питателя. Подобная установка патрубка точного дозирования приводит в некоторых случаях к его перекосу и нарушению режима работы точного дозирования. Кроме того, ленточный шнек большого диаметра не всегда стабильно подает дозируемый материал на улавливатель материала, что также нарушает режим точного дозирования.

Известен также питатель комкующихся компонентов стекольной шихты [2], содержащий шнековый питатель с большим диаметром винта и шнековый питатель с малым диаметром винта. Шнековый питатель с малым диаметром винта находится в камере точной подачи материала и связан с валом электропривода, управляемого реверсивным пускателем через две обгонные муфты и зубчатую передачу. Зубчатая передача состоит из ведущей и ведомой шестерен, вращающихся в противоположных направлениях по отношению друг к другу. Обгонные муфты в зависимости от направления вращения приводного вала передают вращение на тот или иной шнековый питатель.

Преимуществом данного питателя является то, что при ревесировании пускателя электропривода и переходе на режим точной подачи материала шнековый питатель большого диаметра прекращает вращаться, исключая тем самым возможное уплотнение материала в приемной воронке питателя. К недостаткам можно отнести усложненную кинематическую схему, включающую в себя две обгонных муфты и две шестерни, а также то, что режим точной подачи материала может осуществляться лишь при наличии материала в камере точной подачи. Наличие же материала в камере точной подачи присутствует лишь после окончания грубой подачи, так как камера заполняется материалом при работе шнекового питателя большого диаметра. Это исключает независимую работу питателя с пониженной производительностью.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является двухвинтовой питатель малых доз компонентов стекольной шихты [3], который содержит: расходный бункер с приемной воронкой; винтовой лопастной питатель (шнек) большого диаметра с полым валом, состоящим из двух частей; винтовой питатель (шнек) малого диаметра, установленный внутри полого вала; и электропривод с обгонной муфтой и реверсивным пускателем. Полый вал винтового питателя большого диаметра состоит из двух частей и имеет разрыв по всей ширине зоны загрузочной горловины приемной воронки, который необходим для обеспечения попадания дозируемого материала в режиме «точно» внутрь полого вала. При этом начальный участок полого вала соединен с обгонной муфтой, а входное отверстие конечного участка полого вала служит загрузочным отверстием для винтового питателя малого диаметра. Преимуществом данной конструкции является то, что при реверсировании электропривода и переходе на режим точной загрузки материала винтовой питатель большого диаметра прекращает вращаться. Это реализуется с помощью обгонной муфты и полностью исключает возможность уплотнения дозируемого материала в приемной воронке. Возможен и независимый режим работы питателя с пониженной производительностью при вращении только винтового питателя малого диаметра.

А к существенным недостаткам этого технического решения можно отнести нестабильный заход дозируемого материала в торцевое отверстие конечного участка полого вала и нарушение жесткости конструкции винтового питателя большого диаметра из-за того, что полый вал выполнен с разрывом в зоне приемной воронки.

Целью заявляемого технического решения является усиление конструкции полого вала винтового питателя большого диаметра и повышение стабильности подачи дозируемого материала внутрь полого вала при дозировании в режиме «точно».

Поставленная цель достигается тем, что в питателе сыпучих и комкующихся компонентов стекольной шихты, содержащем электропривод с реверсивным пускателем, обгонную муфту, лопастной шнек большого диаметра с начальным и конечным участками полого вала, расположенный внутри начального и конечного участков полого вала шнек малого диаметра с противоположной навивкой винтов, вал которого соединен с валом электропривода, а начальный участок полого вала лопастного шнека большого диаметра связан с обгонной муфтой, полый вал шнека большого диаметра снабжен соосным средним участком, находящемся в зоне загрузочной горловины питателя и жестко связанным с начальным и конечным участками полого вала. Причем соосный средний участок полого вала выполнен в форме цилиндрической полуобечайки с открытой верхней частью, верхнее положение которой при переходе на режим точной загрузки фиксируется по сигналу датчика, установленного на начальном участке полого вала, а точный останов вращения полого вала обеспечивается электродинамическим торможением электропровода.

Отличием данного технического решения от известного уровня техники является конструкция полого вала, содержащая соосный средний участок, связанный с начальным и конечным участками полого вала, что позволяет повысить механическую жесткость шнека большого диаметра за счет целостности его полого вала и исключает перекосы лопастей в режиме грубого дозирования.

Другим отличием является то, что соосный средний участок полого вала расположен в зоне приемной воронки питателя и выполнен в виде цилиндрической полуобечайки с открытой верхней частью, верхнее положение которой в режиме точной загрузки материала фиксируется с помощью точного останова электропривода по сигналу датчика, установленного на начальном участке полого вала. Средний участок полого вала с открытой верхней частью выполняет роль эффективного улавливателя материала и стабилизирует захват дозируемого материала шнеком малого диаметра по всей ширине приемной воронки (в прототипе подобный захват осуществляется непосредственно перед заходом шнека малого диаметра в торцевое отверстие конечного участка полого вала).

Работа питателя поясняется чертежами, на Фиг. 1 которых изображен продольный осевой разрез питателя при грубом дозировании, на Фиг. 2 - поперечный разрез обгонной муфты, на Фиг. 3 - фрагмент полого вала с соосным средним участком, выполненным в виде цилиндрической полуобечайки с открытой верхней частью, на Фиг. 4 - продольный осевой разрез питателя при точном дозировании.

Питатель сыпучих и комкующихся компонентов стекольной шихты содержит: расходный бункер 1; загрузочную горловину 2 питателя; лопастной шнек 3 большого диаметра с начальным 4, соосным средним 5 и конечным 6 участками полого вала 7; шнек 8 малого диаметра с противоположной навивкой винтов; обгонную муфту 9, связанную с полым валом 7 шнека большого диаметра и валом 10 электропривода 11; датчик 12 положения полого вала, на начальном участке которого установлен металлический флажок 13, взаимодействующий с датчиком 12; блок 14 управления и реверсивный пускатель 15 с электродинамическим торможением. Обгонная муфта 9 состоит из ступицы 16, роликов 17 и обоймы 18.

Питатель работает следующим образом. Материал из расходного бункера 1 (Фиг. 1) под действием силы тяжести перемещается в его нижнюю часть и далее попадает в загрузочную, горловину 2, в которой находятся лопастной шнек 3 большого диаметра и шнек 8 малого диаметра с противоположной навивкой винтов. Шнек 8 малого диаметра установлен внутри полого вала 7 шнека 3. Начальный участок 4 полого вала 7 связан с обгонной муфтой 9, которая передает этому валу вращение, а вращение на вал шнека 8 передается с вала 10 электропривода 11 (мотор-редуктора).

По команде управления «грубо», формируемой в блоке 14 управления (может использоваться программируемый логический контроллер различных марок), реверсивный пускатель 15 включает электропривод 11, вал 10 которого начинает вращаться по часовой стрелке. Вращение от вала 10 передается валу шнека 8 малого диаметра и ступице 16 обгонной муфты 9 (Фиг. 2). Ступица 16 также начинает вращаться по часовой стрелке. При этом ролики 17 обгонной муфты автоматически вкатываются в клиновую щель и заклиниваются, связывая тем самым в одно целое ступицу 16 с обоймой 18, которая находится на полом валу лопастного шнека 3 большого диаметра. В данном режиме работы оба шнека начинают вращаться по часовой стрелке и шнек 3 большого диаметра начинает транспортировать материал к выходному отверстию разгрузочного патрубка питателя. Поскольку шнек 8 малого диаметра имеет противоположную навивку винтов остатки материала внутри полого вала транспортируются из конечного участка 6 полого вала в обратном направлении в сторону загрузочной горловины 2.

По окончании грубого дозирования в блоке 14 управления отключается команда «Грубо» и формируется электродинамическое торможение в реверсивном пускателе 15. Торможение формируется при условии набора 90-95% дозируемой порции материала и срабатывании датчика 12 положения полого вала и реализуется либо за счет кратковременного реверса на время 20-30 милисекунд, либо за счет кратковременной подачи постоянного тока в цепи питания асинхронного электродвигателя переменного тока (данные решения являются типовыми). Датчик 12 положения полого вала 7 (индуктивный или емкостной сенсор) взаимодействует с металлическим флажком 13, установленным с торцевого наружного конца начального участка 4 полого вала, и фиксирует верхнее положение верхней открытой части соосного среднего участка 5 полого вала 7 (Фиг. 3).

При последующем формировании команды «точно» в блоке управления 14 реверсивный пускатель 15 реверсирует подаваемое напряжение на электропривод 11 и вал 10 электропривода начинает вращаться против часовой стрелки, передавая вращение против часовой стрелки на вал шнека 8 малого диаметра. Так как этот шнек имеет направление навивки в противоположную сторону по отношению к навивке лопастного шнека 3 большого диаметра, дозируемый материал внутри полого вала начинает транспортироваться от загрузочной горловины 2 в сторону выгрузки (Фиг. 4). Открытая верхняя часть соосного участка 5, выполненного в форме цилиндрической полуобечайки, способствует этому, выполняя роль улавливателя материала.

Лопастной шнек 3 большого диаметра при вращении вала 10 электропривода 11 против часовой стрелки не вращается. Не вращается и полый вал, открытая часть которого, находящаяся на соосном среднем участке, остается в зафиксированном верхнем положении на протяжении всей операции точной подачи материала. Это связано с тем, что при таком вращении ступица 16 обгонной муфты 9 не входит в зацепление с ее обоймой 18, так как ролики 17 катятся по обойме. Обойма не вращается и не передает вращение на полый вал лопастного шнека 3 большого диаметра.

По окончании режима точной подачи материала с пониженной производительностью в блоке 14 управления снимается команда «точно» и шнек 8 малого диаметра прекращает вращаться. Дальнейшая работа питателя может производится аналогично либо в режиме грубой подачи материала, либо - с пониженной производительностью в зависимости от технологических требований к процессу дозирования.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения в процессах, связанных с дозированием малых добавок, позволяет повысить точность и производительность операции дозирования за счет режимов грубой и точной подачи материала. Кроме того, использование только одной обгонной муфты значительно упрощает кинематическую схеме питателя, а наличие соосного среднего участка полого вала, выполненного в форме цилиндрической полуобечайки с открытой верхней частью, стабилизирует подачу материала внутрь полого вала и увеличивает его механическую жесткость.

Источники информации

1. Ефременков В.В., Субботин К.Ю., Ручкин В.В., Постников В.В. Питатель сыпучих и комкующихся компонентов стекольной шихты. Патент Российской Федерации на изобретение №2213709, опубл. 10.10.2003.

2. Ефременков В.В. Питатель комкующихся компонентов стекольной шихты. Патент Российской Федерации на изобретение №2165901, опубл. 27.04.2001.

3. Ефременков В.В. Совершенствование дозирования красителей и обесцвечивателей стекломассы. Стекло и керамика // №4. 2005. С. 8-9.