Результат интеллектуальной деятельности: МАШИНА ДЛЯ ПРОСЕИВАНИЯ ПОРОШКОВ

Изобретение относится к технике просеивания сыпучего материала, преимущественно взрывоопасного окислителя смесевого твердого ракетного топлива, для удаления из него инородных предметов.

Попадание указанных предметов вместе с окислителем в смеситель, где готовится топливная масса, недопустимо. Однако множество операций, которые выполняются при подготовке окислителя, не исключает возможности его засорения. Поэтому непосредственно перед подачей в смеситель окислитель должен подвергаться контрольной просейке через сита, размер отверстий которых меньше зазоров между взаимно движущимися деталями смесителя.

Для этого применяют вибросита с дебалансным вибратором, создающим наклонные колебания. Окислитель поступает в вибросито из дозатора, просеивается и направляется в смеситель. Посторонние предметы задерживаются на сите и периодически удаляются вручную.

Их недостатком является низкая производительность, особенно при просейке мелкодисперсных, слипающихся порошков, и отсутствие устройства для разрушения комков. Указанный недостаток усугубляется тем, что при непрерывном способе производства накопление материала в вибросите приводит к нарушению содержания компонентов в топливе.

Широко применяются в практике инерционные интенсификаторы, выполненные в виде разобщенных тел (кубики, шарики) и свободно уложенные на сито (а.с. 353257, кл. В07В 1/40, 1971). Однако вследствие практически неизбежной неплоскостности и негоризонтальности сита тела собираются в его пониженных местах, что ограничивает их эффективность. Увеличение же количества тел с целью распространения их протирающего воздействия на всю поверхность сита затрудняет доступ сыпучего материала к ситу, уменьшает участвующую в просеивании поверхность.

Указанные недостатки устранены в просеивающих машинах, снабженных протирающими лопастями, щетками или дисками, вращающимися на сите от специальных устройств.

Так, например, известна машина, в которой для интенсификации просейки над ситом установлены лопасти, приводимые в движение специальным приводом. Наличие последнего усложняет конструкцию машины и, кроме того, увеличивает опасность просеивания взрывоопасных материалов (Каталог немецкой фирмы ALLGAIR - Werke GMBH 7336 UHINGEN / WURTT, и статья Р.Schmidt, Классификаторы с качающимися ситами, "Chem. Techn.", 21 Jg, Heft 4, April 1969). Эта машина имеет круглый короб с плоским горизонтальным ситом, опирающийся через подшипники на эксцентричную цапфу вертикального вала привода. Короб соединен пружинами со станиной. Внутри короба под ситом размещен вспомогательный редуктор, ведущий вал которого соединен с валом привода, а ведомый проходит через центральное отверстие сита. На ведомом валу закреплены прижатые к верхней поверхности сита радиальные лопасти для протирания материала. Короб вместе с ситом и лопастями совершает круговое поступательное движение, а лопасти, кроме того, медленно вращаются по ситу, благодаря чему обеспечивается просейка плохосыпучих материалов.

Однако производительность просейки ограничивается тем, что при малой частоте вращения лопастей ослабляется протирающее воздействие, а при увеличении частоты материал отбрасывается лопастями к периферии сита и нарушается оптимальная для просейки толщина слоя.

Лопасти движутся относительно сита только в одном направлении, что снижает эффективность протирки.

Затруднено регулирование скорости вращения лопастей, необходимое для оптимизации протирки материалов с разнообразными физико-механическими свойствами, поскольку оно требует изменения передаточного отношения редуктора.

Наличие внутри короба редуктора для привода лопастей усложняет конструкцию и эксплуатацию.

Известна машина для просеивания порошков, включающая короб с обечайкой и ситом, привод колебания сита с вертикальным эксцентриковым валом и протирочный активатор в виде крестовины с радиальными лучами, свободно размещенный на сите с радиальным зазором относительно обечайки короба (см. SU 1696001 А1, кл. В07В 1/52, опубл. 07.12.1991 г.). Эта машина принята за прототип.

На фиг.1 показана схема машины для просеивания порошков, принятой за прототип. Машина состоит из верхнего короба 1, нижнего короба 3 и привода. В нижний короб установлена решетка 12, на которую опирается сито 2, закрепленное между фланцами верхнего и нижнего коробов. На сите свободно лежит протирочная крестовина 13 с радиальным зазором между обечайкой и концами лучей, не превышающим радиус r эксцентриситета приводного вала. Привод имеет электродвигатель 15, соединенный с редуктором 7. Выходной вал 6 редуктора расположен вертикально и заканчивается эксцентричной цапфой, на которую через подшипниковый узел 5 и опорный узел 4 опирается вся сборка верхнего 1 и нижнего 3 коробов с ситом 2. Опорный узел 4 имеет наклонный диск 14. Для надежного соединения деталей нижнего короба служат приварные ребра 11. Резиновые тяги 10 соединяют раму 8 с нижним коробом 3. Для уравновешивания служит балансир 9, закрепленный на валу 6. Машина имеет загрузочный 16 и выгрузочный 17 патрубки и люк 18.

Короба 1 и 3 вместе с ситом 2 совершают круговое поступательное движение. Гибкие тяги 10 предотвращают вращение короба, не препятствуя круговому поступательному движению. Распределение порошка на сите и его просеивание происходит за счет кругового движения сита 2 и протирающего действия крестовины 13. Задержанные на сите включения периодически удаляются через люк 18.

Однако конструкция машины, принятой за прототип, имеет ряд недостатков:

- сложность изготовления нижнего несущего короба. Основанием короба является опорный узел в виде втулки сложной формы, в которой размещается подшипниковый узел машины. Втулка выполнена совместно с наклонным диском, являющимся частью днища нижнего короба. Во втулке также выполнены вертикальные выборки с целью образования выступов для приварки встык вертикальных ребер жесткости, скрепляющих детали нижнего короба. Выборки обеспечивают надежность сварных швов встык, для чего необходимо обеспечить примерно равную толщину свариваемых деталей. Выполнение диска под углом к горизонтали необходимо для обеспечения направленного перемещения просеянного порошка в сторону выгрузочного патрубка, а также для удовлетворительной стыковки и качественной сварки встык периферии диска с остальной частью днища, выполненного из листа и представляющего из себя усеченный конус. Требование выполнения сварных швов стыковыми определяется также условиями работы аппарата с взрывоопасными продуктами. В сварных узлах не должно быть неконтролируемых полостей, которые могут образоваться при других видах сварки (например, внахлест).

- втулка имеет цилиндроконический элемент, выступающий над поверхностью наклонного диска. Этот элемент предназначен также для усиления сварной конструкции в целом, но он одновременно является препятствием для перемещения порошка через центральную часть наклонной плоскости нижнего короба в зону выгрузки.

- кроме того, такая конструкция нижнего короба не позволяет разместить выгрузочный патрубок в центре нижнего короба, что являлось бы оптимальным с точки зрения минимизации пути просеянного порошка по поверхности днища нижнего короба в зону выгрузки и соответственно снижению налипания порошка на поверхности днища.

- все силовые сварные швы, передающие колебательное движение от эксцентрикового вала привода к рабочим элементам машины находятся в зоне перемещения порошка, что в случае нарушения целостности какого-либо из швов может при просеивании взрывоопасного материала привести к аварийной ситуации из-за защемления частиц порошка в образовавшейся трещине.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение и удешевление изготовления машины для просеивания порошков за счет конструктивного выделения опорного и подшипникового узлов из рабочей зоны узла просеивания. Кроме того, задачей является повышение безопасности работы машины.

Технический результат достигается за счет того, что узел просеивания, включающий верхний короб, сито и нижний короб, выполнен отдельным самостоятельным узлом, опорный и подшипниковый узлы не входят в состав нижнего короба, а фланец нижнего корпуса является частью опорного узла, выполненного в виде плиты, которая укреплена на фланце подшипникового узла и на которой с диаметрально противоположной стороны от узла просеивания установлен противовес.

Таким образом, выполнение узла просеивания раздельно от подшипникового узла позволит значительно упростить и удешевить изготовление аппарата. Кроме того, устранение силовых сварных швов в зоне выгрузки просеянного материала повышает безопасность процесса просейки взрывоопасных материалов.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 схематично изображена машина для просейки порошка, принятая в качестве прототипа.

1 - верхний короб; 2 - сито; 3 - нижний короб; 4 - опорный узел; 5 - подшипниковый узел; 6 - вертикальный эксцентриковый вал; 7 - редуктор; 8 - рама; 9 - балансир; 10 - тяга; 11 - ребро; 12 - решетка; 13 - крестовина; 14 - наклонный диск; 15 - электродвигатель; 16 - загрузочный патрубок; 17 - выгрузочный патрубок; 18 - люк.

На фиг.2 показано сечение опорного узла.

3 - нижний короб; 4 - опорный узел; 11 - ребро; 14 - наклонный диск.

На фиг.3 схематично изображена предлагаемая машина для просейки порошка.

1 - верхний короб; 2 - сито; 3 - нижний короб; 4 - опорный узел; 5 - подшипниковый узел; 6 - вертикальный эксцентриковый вал; 7 - редуктор; 8 - рама; 9 - балансир; 10 - тяга; 12 - решетка; 13 - крестовина; 15 - электродвигатель; 16 - загрузочный патрубок; 17 - выгрузочный патрубок; 18 - люк; 19 - противовес.

На фиг.4 показан вариант выполнения нижнего короба.

1 - верхний короб; 2 - сито; 3 - нижний короб; 12 - решетка; 13 - крестовина; 16 - загрузочный патрубок; 17 - выгрузочный патрубок; 18 - люк.

Машина для просеивания порошка (фиг.3) состоит из верхнего короба 1, нижнего короба 3, закрепленного между фланцем верхнего короба и фланцем нижнего короба сита 2, опорного узла 4, подшипникового узла 5, вертикального эксцентрикового вала 6 и привода, состоящего из редуктора 7 и электродвигателя 15. Роль опорного узла 4 в предлагаемой конструкции играет плита, которая одновременно совмещена с фланцем нижнего короба 3. На этой плите с противоположной от скрепленных между собой нижнего и верхнего коробов и сита стороны закреплен противовес 19. Противовес 19 необходим для компенсации нагрузки на вал привода от консольного расположения узла просейки. Привод установлен на раме 8. Для предотвращения кругового вращения опорного узла 4 вместе с коробами 1 и 3 относительно вала 6 на раме 8 установлены два кронштейна, которые, в свою очередь, эластичными тягами 10 соединены с нижним коробом 3.

На фиг.3 показано оптимальное с точки зрения выгрузки порошка расположение выгрузочного патрубка 17 - в центре нижнего короба.

На фиг.4 показан допустимый вариант расположения выгрузочного патрубка 17, когда патрубок смещен от центра на периферию днища нижнего короба. Такой вариант может быть востребован в случае каких-либо особенностей в расположении смежного оборудования технологической линии, в которую встраивается машина для просеивания порошков.

Работает машина следующим образом. При включении электродвигателя 15 эксцентричная цапфа вала 6 начинает совершать круговое поступательное движение с радиусом r эксцентриситета. Опорный узел 4, установленный посредством подшипникового узла 5 на валу 6, начинает такое же движение. Соответственно верхний 1 и нижний 3 короба вместе с закрепленным между ними ситом 2 также начинают совершать круговое поступательное движение. Порошкообразный материал, который необходимо просеять, подают через загрузочный патрубок 16 в центральную зону сита 2. Порошок под действием кругового поступательного движения сита распределяется по поверхности сита, просеивается через него и попадает на конусное днище нижнего короба 3. Просеянный порошок по поверхности конусного днища выгружается через патрубок 17 нижнего короба 3. Агломераты порошкообразного материала и посторонние частицы с размерами больше размера отверстий сита остаются на сите и убираются через люк 18 после окончания технологического цикла или с периодичностью, указанной в технологическом регламенте.

Таким образом, выполнение опорного узла в виде плиты, совмещенной с фланцем нижнего короба, вынос подшипникового узла из зоны просеивания и установка на плите противовеса, закрепленного с противоположной стороны от скрепленных между собой верхнего и нижнего коробов и сита, позволяет устранить недостатки прототипа:

- значительно упростить и удешевить изготовление опорного узла и нижнего короба;

- облегчить выгрузку просеянного порошка из нижнего короба;

- обеспечить возможность выгрузки порошка из нижнего корпуса в любом месте днища, в том числе и через центр, что является оптимальным с точки зрения минимизации пути порошка по днищу и соответственно позволяет снизить налипание порошка на поверхность днища;

- повысить безопасность аппарата, поскольку все силовые сварные швы, передающие колебательное движение от эксцентрикового вала привода к рабочим элементам аппарата, находятся вне зоны перемещения порошка.

Опытный образец предлагаемого аппарата испытан с положительными результатами.

В 2006 году намечен выпуск конструкторской документации, а в 2007 году - внедрение промышленного образца аппарата.