Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ВЕСОВОГО ДОЗИРОВАНИЯ ШАРОВ

Изобретение относится к весовым дозаторам, осуществляющим дозированную подачу материалов, и может быть использовано в горной, химической, строительной и других отраслях промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство весового дозирования шаров, состоящее из приемного бункера, вибропитателя, весового ковша с запорным устройством, тензорезистора и блока управления (Дозатор весовой дискретного действия ДВДД-Нотис. Описание типа средств измерений. Государственный реестр СИ №19626-00. 2000 г. Электронный ресурс:

http://www.all-pribors.ru/si/dozatory-vesovye-diskretnogo-deystviya-dvdd-notis-4743).

Недостатками известного устройства применительно к процессу дозирования шаров являются его низкие надежность и точность.

Низкая надежность обусловлена конструкцией весового ковша, в котором при движении материала сверху вниз создаются предпосылки для его слеживания или зависания, и, кроме того, разгрузка материала путем открытия и последующего закрытия выпускного отверстия задвижкой не исключает заклинивания или «закусывания» отдельных кусков между подвижной и неподвижной частями корпуса ковша.

Причиной низкой точности дозирования являются особенности физических свойств подаваемого материала - шаров.

Согласно данным, приведенным Л.Ф.Биленко (Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. Часть I. - СПб.: Мир и Семья, 2004. - 848 с.) расход шаров при измельчении руды составляет примерно 1,5 кГ/час на одну тонну. При среднем диаметре шара 100 мм его вес составляет около 4,1 кГ. Таким образом, для нормального процесса измельчения при производительности мельницы 100 т/час потребуется подача 150 кГ шаров в час или одного шара весом 4,1 кГ каждые ~98 сек.

В известном решении заполнение весового ковша осуществляется путем включения вибропитателя и последующего его выключения при достижении весом дозы установленного значения. В случае дозирования шаров невозможно сформировать дозу с точностью до одного шара, т.к. при отключении вибропитателя под действием сил инерции или вследствие самопроизвольного движения по наклонной плоскости под действием горизонтальной составляющей силы тяжести возможно скатывание шаров с подающего лотка в весовой ковш. Кроме того, открытие выпускного затвора приводит к высыпанию одновременно всех шаров, находящихся в ковше, что также нарушает точность дозирования.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении надежности и точности дозирования шаров.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство весового дозирования шаров, состоящее из приемного бункера, вибратора, весового ковша с запорным устройством, тензорезистора и блока управления, согласно изобретению дополнительно содержит счетчик шаров и ленточный конвейер, установленный между вибратором и весовым ковшом, причем запорное устройство весового ковша выполнено в виде вращающегося барабана, приводимого в движение с помощью пневмоцилиндра с храповым механизмом, на поверхности барабана имеются соосные кольцевые направляющие канавки полуовального профиля, ширина которых на 10-15% превышает диаметр дозируемых шаров, отстоящие друг от друга на равные расстояния и на дне которых расположены сферические углубления, объем которых достаточен для удержания шаров на наклонной плоскости, а линии геометрических центров сферических углублений проходят под углом 10-30 градусов по отношению к образующим барабана.

А также тем, что весовой ковш выполнен в форме усеченной четырехугольной пирамиды, вершина которой направлена в сторону загрузки шаров, а плоскость скатывания шаров весового ковша расположена под углом 20÷45 градусов к горизонтальной плоскости.

На фиг.1 изображено устройство весового дозирования шаров.

Устройство весового дозирования шаров содержит приемный бункер 1, вибратор 2, ленточный конвейер 3 с электроприводом 4, весовой ковш 5, вращающийся барабан 6, направляющую канавку 7, сферические углубления 8, пневмоцилиндр 9, храповой механизм 10, тензорезистор 11, счетчик 12 шаров, отражательную пластину 13, отводящий желоб 14, блок управления 15.

Устройство весового дозирования шаров работает следующим образом.

В бункер 1 загружают порцию шаров. Блоком управления в соответствии с заложенной в нем программой подаются команды Y1 на включение вибратора 2 и Y2 на включение электропривода 4 ленточного конвейера 3. Под действием вибрации из приемного бункера 1 на движущуюся ленту ленточного конвейера 3 выгружаются шары 15, которые затем заполняют внутренний объем весового ковша 5. При достижении массой заполнения весового ковша 5 некоторого установленного значения, определяемого по величине сопротивления XI тензорезистора 11, блоком управления 15 подаются команды Y1 и Y2 на отключение вибратора 2 и остановку электропривода 4 ленточного конвейера 3. Затем блок управления 15 подает дискретные команды Y3, приводящие к возвратно-поступательным движениям поршня пневмоцилиндра 9, которые с помощью храпового механизма 10 превращаются во вращательное движение барабана 6. Шары 16, находящиеся внутри весового ковша 5, под действием сил тяжести прижимаются к поверхности барабана 6, концентрируются вдоль направляющих канавок 7, перекатываясь вдоль канавок 7, сваливаются в сферические углубления 8 и затем, по мере вращения барабана 6, достигают зоны отрыва и один за другим, последовательно во времени, выкатываются из углублений 8, ударяются об отражательную пластину 13 и попадают в отводящий желоб 14.

Угол отклонения линий геометрических центров углублений 8 по отношению к образующим барабана 6, обеспечивающий последовательное во времени выкатывание шаров с поверхности барабана, находится в пределах 10-30 градусов и зависит от размеров дозируемых шаров. Чем больше диаметры шаров, тем на больший угол должны отклоняться линии геометрические центров углублений 8 от образующих барабана 6.

Количество выкатывающихся шаров подсчитывают при помощи счетчика 12 шаров, выполненного, например, в виде акустического датчика, фиксирующего звуковые сигналы X2, возникающие при ударах падающих шаров по отражательной пластине 13.

В случае рационированной подачи шаров, т.е. подачи смеси шаров различных диаметров, дозирование шаровой загрузки осуществляют количеством порций шаров различного диаметра, отмеряемых весовым ковшом 5.

Скорость вращения барабана 6 и, соответственно, количество дозируемых шаров или количество порций шаров за определенный период времени регулируют частотой подачи блоком 15 управления команд Y3.

По мере выработки шаров 16, находящихся в весовом ковше 5, величина сопротивления XI тензорезистора 11 будет изменяться, и при достижении им некоторого минимального значения XI мин блоком 15 управления подадутся команды Y1, Y2 на включение вибратора 2, привода 4 ленточного конвейера 3 и цикл работы устройства повторится сначала.

Обеспечение возможности последовательного во времени выкатывание захваченных шаров с поверхности барабана поясняется фиг.2. Такая возможность достигается тем, что линия CB геометрических центров сферических углублений 8 расположена под некоторым углом ABC (10-30 градусов) к образующим AB барабана 6, вследствие чего отдельные сферические углубления 8 достигают зоны отрыва шаров в дискретные интервалы времени, длительность которых определяется скоростью вращения барабана 6.

Корпус весового ковша 5, выполнен в форме усеченной четырехугольной пирамиды, вершина которой направлена в сторону загрузки шаров. Преимущество такой формы, по сравнению с известной формой приемной воронки поясняется фиг.3. Если произвести поперечное сечение (фиг.3, рис.«A») весового ковша 5, двумя горизонтальными плоскостями, то можно видеть, что площадь сечения a1b1c1d1 больше площади сечения a2b2c2d2. Следовательно, при движении шаров вниз к разгрузочному отверстию большее количество шаров, условно располагавшееся на площади сечения a1b1c1d1, должно разместиться на меньшей площади сечения a2b2c2d2, что приводит к стесненному движению и, как, следствие, к образованию свода и полной остановке движения (фиг.4, рис.«С» - вертикальное сечение весового ковша в форме воронки).

Обратная картина наблюдается при движении шаров в корпусе весового ковша, выполненного в форме усеченной четырехугольной пирамиды (фиг.3, рис.«Б»). Как можно видеть, площадь верхнего сечения e1f1m1n1 меньше площади нижнего сечения e2f2m2n2. Следовательно, порция шаров, условно располагавшаяся на площади сечения e1f1m1n1, переместится на бóльшую площадь сечения e2f2m2n2, чем создаются более благоприятные условия для движения шаров вниз (фиг.4, рис.«Д» - вертикальное сечение весового ковша в форме усеченной четырехугольной пирамиды).

Расположение плоскости скатывания шаров весового ковша 5 наклонно к горизонтальной плоскости снижает весовую нагрузку на поверхность барабана 6, что способствует уменьшению ее абразивного износа и увеличению срока службы трущихся поверхностей барабана 6 и храпового механизма 10.

Явление снижения давления на барабан 6 поясняется фиг.5 на примере разложения вектора силы тяжести F1 одиночного шара. Как показано, вектор F1 может быть разложен на две составляющие - вектор F2, перпендикулярный плоскости скатывания шаров 16 весового ковша 5, и вектор F3, направленный параллельно плоскости скатывания и определяющий величину нагрузки на поверхность барабана 6. Так как F3=Flcosa, то чем меньше угол наклона плоскости скатывания шаров 16 весового ковша 5 к горизонтальной плоскости (угол "Р"), тем больше угол "а" и, соответственно, меньше значение величины «cosα», а значит, и меньше значение вектора F3.

Оптимальное значение угла наклона заключено в пределах от 20 до 45 градусов, так как при углах наклона, меньших 20 градусов, значительно увеличиваются габариты устройства, а при углах наклона больших 45 градусов существенно возрастают нагрузки на поверхность барабана 6.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым приведенной совокупностью признаков, является увеличения надежности работы устройства за счет специальной формы весового ковша, применения запорного устройства в виде вращающегося барабана и повышения точности благодаря обеспечению возможности дозирования подачей единичных шаров.