Результат интеллектуальной деятельности: ВЕСОВОЙ ДОЗАТОР ПОРОШКА

Предлагаемое изобретение относится к весовым дозаторам дискретного действия, преимущественно для дозирования рабочих смесей порошков (РСП) на основе перхлората аммония (ПХА) при приготовлении топливной массы для смесевых твердых ракетных топлив (СТРТ). Дозатор может применяться и в других отраслях промышленности, где имеется необходимость дистанционного весового контроля массы выдаваемых порций порошкообразных компонентов в технологический поток.

РСП в смесительный аппарат подается порциями от 3,0 до 5,5 кг с цикличностью от 25 до 60 секунд. Устанавливаются такие дозаторы обычно в производственных зданиях, где производится приготовление топливной массы. Это обстоятельство требует от конструкции дозатора специального взрывобезопасного исполнения. Кроме того, заказчик твердотопливных изделий требует полной информации о количестве и точности выдаваемых в смесительный аппарат порций каждого компонента, в том числе РСП.

Известные весовые дозаторы порошка, например дозаторы типа ДПД (Орлов С.П. Дозирующие устройства, "Машиностроение", М., 1966. Стр.89-95), предназначены для дозирования различных сыпучих материалов и близки по производительности и точности. Однако такой дозатор не может без значительной доработки применяться для дозирования РСП в производстве СТРТ по условиям безопасности и из-за отсутствия дистанционного контроля и записи информации о количестве и точности выдаваемых доз.

Известен весовой дозатор порошка по патенту России №2288452 с приоритетом 10.03.2005 г. Дозатор предназначен для дозирования РСП и находится в эксплуатации. Этот дозатор принят за прототип.

Он имеет следующие недостатки.

Во-первых, применяемые до настоящего времени силоизмерительные тензометрические датчики отечественного производства имеют довольно значительную погрешность (±0,1%), что требовало использования датчиков с допустимой нагрузкой, равной (1,2…1,5)m_д, где m_д - масса дозы. При этом массу тары (грузоприемного ковша) приходится компенсировать за счет применения коромысла с противовесом. Коромысло при этом является грузопередающим узлом от грузоприемного ковша к весоизмерителю. Кроме того, для получения на диаграмме вторичного прибора записи в нужном масштабе (например, 40 г/деление) этим же противовесом уравновешивается часть массы дозы в начале набора порции порошка в грузоприемный ковш. Таким образом, после выдачи дозы масса опорожненного ковша на диаграмме не прописывается. В результате отсутствует информация об изменении массы ковша от налипания порошка на ковш.

Во-вторых, наличие коромысла усложняет эксплуатацию дозатора, т.к. требуется постоянное поддержание в чистоте и смазке нескольких пар подшипников в шарнирах коромысла, чтобы поддерживать чувствительность весоизмерительной системы в необходимых пределах. При этом и собственно операции сборки, монтажа и настройки весоизмерительной системы с коромыслом и противовесом требуют значительных трудозатрат и высокой квалификации обслуживающего персонала.

В-третьих, наличие двуплечего коромысла с центральной шарнирной опорой способствует возникновению колебаний весовой системы в случае динамического воздействия на одно из его плеч при наборе и опорожнении дозы порошка. Указанные колебания имеют значительную амплитуду и продолжительность, что негативно воздействует на процесс измерения и удлиняет время цикла дозирования, снижая производительность дозатора. Для уменьшения амплитуды и длительности колебаний в конструкцию весоизмерителя необходимо введение специального успокоителя колебаний, что усложняет конструкцию, требует дополнительного обслуживания и повышает трудоемкость эксплуатации дозатора.

В-четвертых, при опорожнении ковша на весоизмерительную систему и, в том числе, на тензометрический силоизмерительный датчик передаются значительные динамические нагрузки, что вызывает ускоренный износ элементов весоизмерительной системы и снижение надежности дозатора.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка весового дозатора порошка с повышенной надежностью и точностью, упрощение его конструкции, а также обеспечение удобства обслуживания и снижение трудоемкости при эксплуатации дозатора.

Технический результат достигается тем, что дозатор состоит из питателя с приводом, системы измерения и управления, грузоприемного ковша, связанного через грузопередающее устройство с тензометрическим весоизмерителем повышенной точности. Применение более совершенного тензометрического весоизмерителя с погрешностью ±0,02% (т.е. в пять раз более точного по сравнению с применяемыми в настоящее время отечественными датчиками) позволяет устанавливать датчик с грузоподъемностью 1,2…1,5(m_т+m_д), где m_т - масса грузоприемного ковша; m_д - масса дозы порошка. Обычно масса ковша составляет (1,0…1,5) массы дозы порошка. Т.е. даже при использовании весоизмерителя с грузоподъемностью примерно в 2,5 раза выше грузоподъемности датчика, применяемого в существующей конструкции дозатора, точность взвешивания повышается в два раза. Это позволяет упростить конструкцию весоизмерительной системы за счет исключения из нее коромысла с противовесом и успокоителя колебаний, снизить трудоемкость при обслуживании дозатора и повысить надежность его. Для исключения динамического воздействия на весоизмерительную систему и, таким образом, для повышения надежности дозатора в конструкцию введено устройство для арретирования весовой системы во время операции опорожнения ковша. Для упрощения конструкции и снижения трудоемкости при обслуживании грузопередающий узел выполнен в виде нагрузочного рычага с подвесом.

Для обеспечения заданного масштаба записи на самопишущем приборе в систему измерения и управления введены два блока: блок компенсации массы тары и блок решающих усилителей.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый весовой дозатор порошка, где

1 - питатель; 2 - грузоприемный ковш; 3 - тяга; 4 - весоизмеритель; 5 - нагрузочный рычаг; 6 - шарнирная опора; 7 - подвес; 8 - диск; 9 - пневмопривод опорожнения ковша; 10 - вилка; 11 - система измерения и управления; 12 - подхват; 13 - пружина; 14 - опорная плита; 15 - упор; 16 - стержень; 17 - блок компенсации массы тары; 18 - блок решающих усилителей; 19 - самопишущий прибор; 20 - блок логико-программного управления.

На фиг.2 показано устройство нагрузочного рычага и крепление к нему тяги, где

3 - тяга; 4 - весоизмеритель; 5 - нагрузочный рычаг; 6 - шарнирная опора; 7 - подвес; 8 - диск; 14 - опорная плита; 21 - подшипник.

На фиг.3 показано поперечное сечение нагрузочного рычага, где

3 - тяга; 5 - нагрузочный рычаг; 7 - подвес; 8 - диск; 14 - опорная плита; 21 - подшипник; 22 - палец; 23 - винт.

На фиг.4 показан разрез верхней части подвеса, где

3 - тяга; 22 - палец; 23 - винт; 24 - щека.

Весовой дозатор порошка (фиг.1) состоит из питателя 1, грузоприемного ковша 2, весоизмерителя 4, в качестве которого установлен тензометрический силоизмеритель, пневмоцилиндра опорожнения 9 с вилкой 10, системы измерения и управления 11, нагрузочного рычага 5. Рычаг 5 одним концом закреплен на шарнирной опоре 6, другой его конец опирается на чувствительный элемент весоизмерителя 4. На нагрузочном рычаге 5 закреплен подвес 7, который имеет две симметричные щеки 24. Между щеками выполнен вертикальный паз. В верхней части щек выполнены овальные отверстия. При этом большая ось овала расположена вертикально. В нижней части щек закреплены на осях подшипники 21. Подвес служит для подвешивания в нем грузоприемного ковша 2 с помощью тяги 3. Для этого в тягу 3 через овальные отверстия щек 24 вставлен палец 22. Палец 22 фиксируется относительно тяги 3 винтом 23. Таким образом тяга 3 центруется в подвесе 7: в одном направлении - пальцем 22 в овальных отверстиях щек 24, а в перпендикулярном направлении - подшипниками 21. В дозаторе установлено устройство для арретирования грузоприемного ковша 2 во время его опорожнения. Это устройство состоит из подхвата 12, диска 8, закрепленного на тяге 3, стержня 16 и пружины 13. Стержень 16 закреплен в опорной плите 14 с возможностью вертикального перемещения. Подхват 12 закреплен на стержне 16. На нижнем торце стержня 16 выполнен упор 15 в виде выступа, который упирается в нижнюю поверхность вилки 10. Когда при опорожнении ковша вилка 10 поднимается пневмоцилиндром 9, стержень 16 имеет возможность с помощью пружины 13 переместиться вверх и подхватом 12 прижать диск 8 к плите 14, произведя арретирование весовой системы. При этом тяга 3 на несколько миллиметров поднимается в пазу подвеса 7, соответственно палец 22 перемещается в овальных отверстиях щек 24. Таким образом, весовая система (рычаг 5 и весоизмеритель 4) разгружается, а грузоприемный ковш 2 через тягу 3 фиксируется во время опорожнения ковша. После опорожнения ковша вилка 10 пневмоцилиндром 9 опускается и, перемещаясь вниз по стержню 16, в нижней фазе перемещения нажимает на упор 15, закрепленный на стержне. При этом вилка 10 преодолевает усилие пружины 13 и опускает стержень 16 вместе с подхватом 12 в нижнее положение, освобождая от фиксации ковш 2 вместе с тягой 3 и диском 8. Палец 22 при этом опускается в овальных отверстиях щек 24 и ковш повисает на подвесе 7 рычага 5, воздействуя на весоизмеритель 4. Операция опорожнения ковша и одновременного его арретирования закончена, дозатор готов к набору очередной порции порошка. По сигналу системы управления включается операция набора дозы порошка в ковш 2. При достижении заданной массы дозы питатель 1 прекращает подачу порошка в ковш. Затем производится опорожнение ковша с одновременным арретированием весовой системы. Далее цикл дозирования повторяется.

Для осмотра, чистки и смазки подшипников 21 в случаях, когда по какой-то причине происходит потеря чувствительности весовой системы, производится частичная разборка весовой системы. Для этого выворачивают винт 23, вынимают палец 22 из отверстия в тяге 3. Тяга 3 вместе с ковшом 2 опускаются и диском 8 опираются на подхват 12. После этого, благодаря наличию сквозного паза между щеками 24 подвеса 7, рычаг 5 можно свободно повернуть относительно шарнира 6 вверх на 120-160°, сняв таким образом его с чувствительного элемента весоизмерителя 4. При этом к подшипникам 21 открывается свободный доступ, их можно осмотреть, почистить и смазать, проверить, насколько свободно они вращаются.

Для обеспечения нужного масштаба записи на самопишущем приборе в систему измерения и управления введены два блока: блок компенсации массы тары и блок решающих усилителей.

Таким образом, благодаря применению в качестве весоизмерителя 4 более точного датчика из конструкции дозатора исключены коромысло с противовесом, успокоитель колебаний. При этом исполнение грузопередающего узла в виде нагрузочного рычага 5 с подвесом 7, в котором выполнен сквозной паз между щеками 24, позволяет упростить обслуживание подшипников 21. Такое упрощение весоизмерительной системы позволяет значительно снизить трудозатраты на обслуживание дозатора.

Введение в конструкцию дозатора арретира позволяет исключить динамические воздействия на весоизмерительную систему и повысить надежность дозатора.

В настоящее время разработаны рабочие чертежи предлагаемого дозатора, ведется его изготовление.