PL180587B1 - Aparat wielokrotnego uzytku do dozowania lepkich materialów PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Aparat wielokrotnego uzytku do dozowania lepkich materialów, skladajacy sie w zasadzie z cylindrycznego szczelnego pojemnika cisnieniowego, którego zarówno gór- ny koniec jak i dolny koniec sa zasadniczo pólkoliste, przy czym w górnym jego koncu znajduje sie wlot gazu obojetne- go, a w dolnym jego koncu otwór wejscia i wyjscia lepkiego materialu, znamienny tym, ze pojemnik cisnieniowy (8) za- wiera w swym wnetrzu pusta wewnatrz lódke (16), której kadlub jest zlozony z dolnej czesci (18) i górnej czesci (22), które to czesci (18) i (22) sa swoimi najwiekszymi kolowymi krawedziami ze soba nierozlacznie polaczone, korzystnie przez spawanie, tworzac najwiekszy kolowy obwód (26) lódki (16), przy czym stosunek zewnetrznej srednicy lódki (16) do wewnetrznej srednicy pojemnika (8) wynosi od 0,96 do 0,99 i przy czym do najwiekszego kolowego obwodu (26) lódki (16) sa promieniowo nierozlacznie przymocowane w okreslonych wzajemnych odstepach stozkowe elementy dystansowe (24), a ponadto wewnatrz lódki (16) na plaskim dnie (30) dolnej czesci (18) jest umieszczony balast (20), na- tomiast w górnej czesci (22) jest wykonany niewielki otwór wlotowy (27). F IG . 1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest aparat wielokrotnego użytku do dozowania lepkich materiałów. Wynalazek znajduje zastosowanie zarówno w przemyśle maszynowym jak i w przemyśle przetwórczym.

180 587

W transporcie i przemyśle wykorzystywane są olbrzymie ilości lepkich materiałów. Gęste smary stosowane są do smarowania pojazdów i maszyn, a gęste lepkie materiały używane są w przemyśle przetwórczym. W przetwórstwie spożywczym sery, śmietana, pasty spożywcze itp. muszą być transportowane z miejsca na miejsce bez nadmiernego pogorszenia jakości i świeżości żywności. Przy produkcji środków chemicznych i farmaceutyków często używane są lepkie materiały i bardzo ważne jest utrzymywanie dobrej jakości tych lepkich materiałów.

Dostarczanie i dozowanie lepkich materiałów zawsze stanowiło wyzwanie dla producentów, ponieważ materiały te mąjątendencję do przyklejania się do swych pojemników i wreszcie pokrywają maszyny pompujące wykorzystywane do dostarczania tych lepkich materiałów'. Dotychczasowe sposoby dostarczania lepkich płynów koncentrowały się na utworzeniu i utrzymywaniu szczelności dla płynów pomiędzy popychającymi tłokami lub płytami popychaczy a bocznymi ścianami pojemników lepkich materiałów. Znane z opisów patentowych U.S.A. nr 5.248.069, nr 5.297.702 i nr 5.312.028 tego rodzaju urządzenia mają przede wszystkim na celu zapewnienie dokładnej szczelności.

Te znane urządzenia charakteryzuje przy tym silna podatność na uszkodzenie, jeżeli ściany boczne pojemnika lepkiego materiału przestanąbyć okrągłe lub zostaną wgniecione. Ponadto systemy te wymagają wysokiej precyzji we wszystkich częściach oraz potrzebują stosunkowo silnego i drogiego sprzętu. Konstrukcja tych urządzeń jest zbyt wrażliwa na pęknięcia i uszkodzenia, to znaczy jeśli cylinder lub bęben jest nieco wykrzywiony lub wygięty w stosunku do stanu okrągłego, wówczas płyta popychacza zakleszcza się. Spawane bębny stalowe rzadko są dokładnie cylindryczne. Ponadto przy płytowym popychaczu nad jego płytą niezmiennie gromadzi się powracający lub górze smar. Wreszcie bęben trzeba otworzyć i oczyścić. W wielu przypadkach produkt marnuje się, zwłaszcza wtedy gdy atmosferajest zanieczyszczona (np. w kopalniach węgla) lub gdy produkt jest wrażliwy na powietrze i zanieczyszczenia, (np. produkty spożywcze i farmaceutyczne). Ponadto oczyszczanie bębna jest czynnością czasochłonną i uciążliwą.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego aparatu wielokrotnego użytku do dozowania lepkich materiałów, który nie będzie posiadał wad i niedogodności znanych tego rodzaju urządzeń i którym będzie prosty i łatwy w swej konstrukcji, będzie zapewniał powtarzalne jego użycie bez konieczności pośredniego jego oczyszczania i regeneracji, a przede wszystkim będzie trwały, niezawodny i skuteczny w działaniu.

Zgodnie z wynalazkiem cel ten osiągnięto dzięki temu, że pojemnik ciśnieniowy zawiera w swym wnętrzu łódkę, której kadłub jest złożony z dolnej i górnej części, które to części są swoimi największymi krawędziami kołowymi ze sobą nierozłącznie połączone, korzystnie przez spawanie tworząc największy kołowy obwód łódki, przy czym stosunek zewnętrznej średnicy łódki (16) do wewnętrznej średnicy pojemnika (8) wynosi 0,96 do 0,99 i przy czym do największego kołowego obwodu łódki są promieniowo nierozłącznie przymocowane w określonych wzajemnych odstępach stożkowe elementy dystansowe, a ponadto wewnątrz łódki na płaskim dnie dolnej jej części jest umieszczony balast natomiast w górnej części łódki jest wykonany niewielki otwór wlotowy.

Korzystnie jest gdy łódka zawiera pomiędzy swoją dolną częścią i swoją górną częścią cylindryczną część, za którą są nierozłącznie połączone, korzystnie przez spawanie, część dolna i część górna łódki, przy czym stosunek średnicy cylindrycznej części do wewnętrznej średnicy pojemnika wynosi 0,96 do 0,99.

Korzystnie jest też, gdy do obwodowej powierzchni cylindrycznej części są nierozłącznie przymocowane, korzystnie przez spawanie łopatkowe elementy dystansowe, których wzdłużne zewnętrzne krawędzie są ostro ścięte, przy czym łopatkowe elementy dystansowe leżą w płaszczyznach równoległych do osi łódki..

Zgodnie z wynalazkiem, stosunek średnicy okręgu opisanego na ostro ściętych końcach elementów dystansowych do wewnętrznej średnicy pojemnika ciśnieniowego wynosi od 0,960 do 0,988.

W dalszym rozwinięciu wynalazku, zarówno dolna część jak i górna część kadłuba łódki mają zaokrąglenia odpowiadające zaokrągleniom dolnego końca i górnego końca pojemnika ciś4

180 587 nieniowego, przy czym dolna część kadłuba łódki ma płaską powierzchnią zamykającą otwór wejścia i wyjścia lepkiego materiału.

Zgodnie z wynalazkiem, elementy dystansowe są swoimi ostrymi końcami zwrócone ku ściance pojemnika ciśnieniowego.

Zgodnie z wynalazkiem, za otworem wejścia i wyjścia lepkiego materiału jest umieszczony zawór kontrolowania przepływu lepkiego materiału.

Wywierająca ciśnienia łódka jest swą dolną powierzchnią osadzona na otworze wejścia i wyjścia lepkiego materiału. Pojemnik ciśnieniowy ma w swej górnej części zamontowany zawór, poprzez który pojemnik ciśnieniowy jest podłączony do stałego źródła gazu obojętnego.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia aparat wielokrotnego użytku do dozowania lepkich materiałów w stanie napełnionym i w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - fragment aparatu z fig. 1 ze szczególnym uwidocznieniem uszczelnienia z lepkiego materiału między łódką, a ścianą boczną pojemnika ciśnieniowego w przekroju wzdłużnym, fig. 3 - aparat wielokrotnego użytku do dozowania lepkich materiałów opróżniony z lepkiego materiału i w przekroju wzdłużnym, fig. 4 - łódkę ciśnieniową w widoku z boku, fig. 5 - łódkę ciśnieniowąz fig. 4 w przekroju poosiowym, fig. 6 - łódkę ciśnieniową w innym przykładzie wykonania w widoku z boku.

Jak pokazano na rysunku fig. 1 aparat wielokrotnego użytku do dozowania lepkich materiałów został złożony z cylindrycznego pojemnika ciśnieniowego 8 ze ścianami bocznymi 10, z zaokrąglonym dnem 12 i z zaokrąglonym wierzchem 14. Wewnątrz pojemnika ciśnieniowego 8 jest umieszczona na stałe łódka 16. Ta wywierająca ciśnienie łódka 16 ma zaokrąglony dolny kadłub 18 z balastem 20 umieszczonym na wewnętrznej stronie swej dennej ściany 30. Górna część 22 kadłuba jest usytuowana nad dolnym kadłubem 18. Ciężar zaokrąglonego dolnego kadłuba 18, górnej części 22 kadłuba i balastu 20 jest wykalibrowany tak, aby ważył w przybliżeniu tyle co ciężar objętości lepkiego materiału wypartego przez zanurzenie dolnego kadłuba 18 łódki 16. Dla wielu znanych lepkich materiałów, takich jak gęste smary przemysłowe, gęstość jest dość równomierna. Zamiast dowolnego balastu dolny kadłub 18 może być wykonany jako cięższy niż górna część 22 kadłuba przez użycie grubszej blachy.

Łódka 16 ma takie wymiary, aby miała kołowy przekrój poprzeczny (patrz fig. 4), który jest mniejszy niż przekrój wewnętrznej średnicy cylindrycznego pojemnika ciśnieniowego 8. Jak pokazano nafig. 1 i 2, kiedy cylinder 12 jest napełniony wswej dolnej części lepkim materiałem 23, a w jego górnej części 25 wytwarzane jest ciśnienie gazu obojętnego, takiego jak N₂, łódka 16 będzie pływać na lepkim materiale, przy czym poziom tego lepkiego materiału 23 dochodzi prawie do tego samego poziomu co obszar połączenia 26 zaokrąglonego dolnego kadłuba 18 i górnej części 22 kadłuba łódki 16. Sprężony gazowy azotjest doprowadzany do cylindra poprzez wlotowy zawór 29. Dla dużych cylindrów, to znaczy powyżej 100 litrów azot może być doprowadzany pod stałym ciśnieniem, np. z butli. W przypadku mniejszych cylindrów mogą być one naładowane określoną ilością azotu, np. pod ciśnieniem 100 psi (6900 hPa), co spowoduje powstanie sił potrzebnych do wyprowadzania lepkiego materiału 23 z cylindra.

Górna część 22 kadłuba łódki 16 przedstawiona jest jako zaokrąglona, ale może mieć inne kształty, jeśli trzeba. Jednakże kształt zaokrąglony z otworem odprowadzającym 27 funkcjonuje dobrze i zapobiega przedostaniu się lepkiego materiału do wnętrza łódki 16, ale umożliwia napełnienie wywierającej ciśnienie łódki 16 sprężonym obojętnym gazem.

Nawiązując do fig. 1-5, przynajmniej trzy elementy dystansowe 24 są usytuowane w obszarze 26 połączenia zaokrąglonego dna 18 i górnej części 22 łódki 16, a te żebra 24 wystają na zewnątrz około 6,3 mm (patrz fig. 4 i 5). Zależnie od tego, jaki określony lepki materiał ma być dostarczany przez ten system, odległość pomiędzy obszarem 26 połączenia łódki 16 a bocznymi ścianami 10 pojemnika 8 można zoptymalizować tak, aby uzyskać wystarczające uszczelnienie. Trzeba będzie również ustalić wymiar elementów dystansowych (24). Te elementy dystansowe 24 mają zapobiegać zgarnianiu lepkiego materiału 23 zbocznych ścian 10 pojemnika 8 przez obszar 26 połączenia łódki 16. Przy normalnym działaniu elementy dystansowe 24 zasadniczo nie będą się stykać z bocznymi ścianami 10 pojemnika 8. Nawet kiedy jest styk pomiędzy elementa180 587 mi dystansowymi 24 a boczną ścianą 10, co najwyżej elementy dystansowe 24 będą robiły bardzo wąskie linie zgarniania na lepkim materiale 23 pokrywającym boczną ścianę 10 (nie pokazano), które szybko wypełnią się na skutek wywierania ciśnienia na lepki materiał 23. Jak pokazano na fig. 2, obszar 26 połączenia łódki 16 i bocznej ściany 10 cylindra są usytuowane wystarczająco blisko, ale nie stykają się ze sobą, tak, że lepki materiał 23 sam zapewnia uszczelnienie dla ciśnienia gazu z łódką 16. Ciśnienie gazowego azotu wywierane na łódkę 16 i ciężar tej łódki 16 będą zatem spychać lepki materiał 23 do dołu i wypychać go z dennego otworu 28 w dennym obszarze 12 cylindra.

Jak pokazano na fig. 1 i 4, niewielki upustowy otwór 27 jest wykonany w wierzchołku górnej części 22 kadłuba łódki 16. Ten upustowy otwór 27 umożliwia napełnienie przestrzeni wewnątrz łódki 16 sprężonym gazowym azotem, tak, że cylinder 8 może być zawsze naładowany maksymalną ilością gazowego azotu.

Jak pokazano na fig. 3, kiedy cylinder 8 j est prawie opróżniony z lepkiego materiału 23, dolna powierzchnia 30 łódki 16 będzie osiadać na dennym otworze 28 i uszczelniać go, tak że przestaje być wypuszczany lepki materiał 23 i gazowy azot, nawet jeśli zawór 31 jest otwarty. W tym punkcie przepływ lepkiego materiału 23 z pojemnika 8 jest całkowicie odcięty i użytkownik będzie wiedział, że pojemnik 8 trzeba ponownie naładować lepkim materiałem 23. W celu ponownego naładowania pojemnika 8 lepkim materiałem 23 lepki materiał 23 będzie pompowany z powrotem do pojemnika 8 poprzez ten sam denny otwór 28. Ten wznoszący się dopływ lepkiego materiału 23 będzie popychać łódkę 16 z powrotem do góry prawie do wierzchołka 14 pojemnika 8. Kiedy pojemnik 8 jest z powrotem napełniony lepkim materiałem 23, wówczas ten lepki materiał 23 może być znowu wyprowadzany jak opisano powyżej.

Zaokrąglone dno łódki 16 dość dobrze dopasowuje łódkę 16, aby wypychać większość (około 97%) lepkiego materiału 23 z cylindra o pojemności 100 l, natomiast systemy z konwencjonalnym popychaczem płytowym zwykle oddają mniej niż 90% swej zawartości.

Ponieważ uszczelnienie pomiędzy łódką 16 a boczną ścianą cylindrajest zapewnione przez lepki materiał 23 po wewnętrznej stronie bocznej ściany 10 pojemnika 8 i w niewielkim odstępie od obwodu obszaru 26 połączenia łódki 16, występuje niewielki problem z przemieszczaniem się lepkiego materiału 23 do góry i gromadzeniu się go na górnej części 22 kadłuba łódki 16 z wchodzeniem w wypełniony gazem obszar 25 powyżej unoszącej się i opadającej łódki 16 wywierającej ciśnienie. Zależnie od konkretnego lepkiego materiału 23 stosowanego w systemie cienka warstwa lepkiego materiału 23 może pozostawać na bocznych ścianach 10 pojemnika 8. Nie stanowi to jednak problemu, ponieważ gazowy azot chroni lepki materiał przed utlenianiem i wysychaniem oraz nie ma zgarniania. Urządzenie według wynalazku funkcjonuje znacznie lepiej w przypadku smarów o gęstej konsystencji, które nie płynąłatwo. Jednakże, ponieważ większość gęstych smarów ma w przybliżeniu taki sam ciężar właściwy, wywierająca ciśnienie łódka, jeżeli jest wyregulowana odpowiednim balastem 20 dla jednego smaru, będzie działać dobrze dla większości smarów.

Figura 6 przedstawia alternatywny przykład wykonania pływającej łódki 16. W tej pływającej łódce 16 krzywoliniowa górna część 22 i dolna część 18 są połączone przy cylindrycznej pośredniej części 38. Elementy dystansowe 40 zamiast schodzić się w jednym punkcie, mogą mieć cienki płaski łopatkowy kształt z ostrą krawędzią 42. Elementy dystansowe 40 są zamocowane wzdłuż cylindrycznej pośredniej części 38. U góry górnej części 22 przewidziany jest otwór 27 umożliwiający dopływ gazu do pływającej łódki 16. Pływająca łódka 16 jest całkowicie odporna na wywrócenie w razie przypadkowego wywrócenia cylindra.

Podczas stosowania tego urządzenia, lepki materiał, którym napełniany jest pojemnik ciśnieniowy poprzez otwór wejścia i wyjścia, unosi wywierającą ciśnienie łódkę w szczelnym pojemniku ciśnieniowym i tworzy się z lepkiego materiału uszczelnienie pomiędzy obszarem połączenia łódki wywierającej ciśnienie, a wewnętrzną stroną bocznej ściany pojemnika. Przez przyłożenie ciśnienia gazu obojętnego od góry do łódki wywierającej ciśnienie łódka ta będzie wypychać lepki materiał z pojemnika poprzez otwór wejścia i wyjścia lepkiego materiału.

180 587

Urządzenie według wynalazku może być powtarzalnie napełniane i ponownie wykorzystywane bez pośredniego oczyszczania lub regenerowania pojemnika.

Według wynalazku jako siłę motoryczną wykorzystuje się gazowy azot, ponieważ nie wysycha, jest niedrogi, jest obojętny i nie rozpuszcza się w roztworze lepkiego materiału jak to np. ma miejsce w przypadku dwutlenku węgla. Inne gazy obojętne, takie jak hel i argon również działałyby odpowiednio, ale są znacznie droższe. Ciśnienie robocze w zakresie 1380-8280 hPa działa dobrze w przypadku większości gęstych, lepkich materiałów, przy czym decyzję o optymalnym zakresie ciśnienia podejmuje się w zależności od konkretnego lepkiego materiału.

Zgodny z wynalazkiem aparat do dozowania lepkich materiałów jest prosty w swej konstrukcji, łatwy w obsłudze i skuteczny w działaniu. Jest on odporny na uszkodzenia, trwały w użyciu i może pracować nawet w bardzo trudnych warunkach środowiskowych.

FIG.2

F/G.5

180 587

FIG. 3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Aparat wielokrotnego użytku do dozowania lepkich materiałów, składający się w zasadzie z cylindrycznego szczelnego pojemnika ciśnieniowego, którego zarówno górny koniec jak i dolny koniec są zasadniczo półkoliste, przy czym w górnym jego końcu znajduje się wlot gazu obojętnego, a w dolnymjego końcu otwór wejścia i wyjścia lepkiego materiału, znamienny tym, że pojemnik ciśnieniowy (8) zawiera w swym wnętrzu pustą wewnątrz łódkę (16), której kadłub jest złożony z dolnej części (18) i górnej części (22), które to części (18) i (22) sąswoimi największymi kołowymi krawędziami ze sobą nierozłącznie połączone, korzystnie przez spawanie, tworząc największy kołowy obwód (26) łódki (16), przy czym stosunek zewnętrznej średnicy łódki (16) do wewnętrznej średnicy pojemnika (8) wynosi od 0,96 do 0,99 i przy czym do największego kołowego obwodu (26) łódki (16) sąpromieniowo nierozłącznie przymocowane w określonych wzajemnych odstępach stożkowe elementy dystansowe (24), a ponadto wewnątrz łódki (16) na płaskim dnie (30) dolnej części (18) jest umieszczony balast (20), natomiast w górnej części (22) jest wykonany niewielki otwór wlotowy (27).
2. 2. Aparat według zastrz. 1, znamienny tym, że łódka (16) zawiera pomiędzy swoją dolną częścią (18) i swoją górną częścią (22) cylindryczną część (38), z którą są nierozłącznie połączone, korzystnie przez spawanie część dolna (18) i część górna (22), przy czym stosunek średnicy cylindrycznej części (38) do wewnętrznej średnicy pojemnika (8) wynosi 0,96 do 0,99.
3. 3. Aparat według zastrz. 2, znamienny tym, że do obwodowej powierzchni cylindrycznej części (38) sąnierozłącznie przymocowane, korzystnie przez spawanie łopatkowe elementy dystansowe (40), których wzdłużne zewnętrzne krawędzie (42) są ostro ścięte.
4. 4. Aparat według zastrz. 3, znamienny tym, że łopatkowe elementy dystansowe (40) leżą w płaszczyznach równoległych do osi łódki (16).
5. 5. Aparat według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że stosunek średnicy okręgu opisanego na ostrych końcach elementów dystansowych (24) i (40) do wewnętrznej średnicy pojemnika (8) wynosi od 0,960 do 0,998.
6. 6. Aparat według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zarówno dolna część (18) jak i górna część (22) kadłuba łódki (16) mają zaokrąglenia odpowiadające zaokrągleniom dolnego końca (12) i górnego końca (14) pojemnika ciśnieniowego (8), przy czym dolna część (12) kadłuba łódki (16) ma płaską powierzchnię (30) zamykającą otwór (28, 42) wejścia i wyjścia lepkiego materiału.
7. 7. Aparat według zastrz. 5, znamienny tym, że elementy dystansowe (24) i (40) są swoimi ostrymi końcami zwrócone ku ściance (10) pojemnika ciśnieniowego (8).
8. 8. Aparat według zastrz. 6, znamienny tym, że za otworem (28) wejścia i wyjścia lepkiego materiału (23) jest umieszczony zawór (31) kontrolowania przepływu lepkiego materiału (23).
9. 9. Aparat według zastrz. 1albo 2, znamienny tym, że łódka (16) j est swą denną powierzchnią (30) osadzona na otworze wejścia i wyjścia (28) lepkiego materiału.
10. 10. Aparat według zastrz. 1, znamienny tym, że pojemnik ciśnieniowy (8) ma w swej górnej części zamontowany zawór (29), poprzez który pojemnik ciśnieniowy (8) jest podłączony do stałego źródła gazu obojętnego.