RU2011430C1

RU2011430C1 - Bulk material dispersion method

Info

Publication number: RU2011430C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Гришин; А.А. Гришин; О.М. Чабан; Г.Я. Крупкин
Original assignee: Ленинградский научно-исследовательский институт гигиены труда и профзаболеваний
Priority date: 1991-07-02
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: dispersion of bulk material in medical and biological investigations. SUBSTANCE: method involves introducing bulk material suspension into aerodynamic vessel; effectuating volumetric mixing by air flow; controlling its concentration; directing dispersed mixture onto object under investigation in seeding chamber by providing additional air lift. EFFECT: increased efficiency of method. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике распыления порошков широкого класса и может быть использовано для создания равномерного облака аэрозоля в замкнутом объеме при моделировании пылевых заболеваний, для дезагрегации и перевода в аэрозольное состояние порошкообразных материалов при анализе их дисперсного состояния, а также для моделирования аэрозолей при лабораторных медико-биологических исследованиях в различных отраслях промышленности, связанных с отработкой предельно допустимых концентраций (ПДК) в экспериментах на лабораторных животных. The invention relates to a technique for spraying powders of a wide class and can be used to create a uniform cloud of aerosol in a confined space when modeling dust diseases, to disaggregate and aerosolize powdered materials when analyzing their dispersed state, and also to model aerosols in laboratory biomedical research in various industries related to the development of maximum permissible concentrations (MPC) in experiments on laboratory living from

Медико-биологические исследования по оценке опасности химических веществ в виде сыпучих материалов (пылей) и их гигиеническому регламентированию в воздухе рабочей зоны нуждаются в дальнейшем совершенствовании затравочной техники. Требования, предъявляемые к затравочной технике, - это довольно длительное поддерживание постоянной концентрации изучаемого вещества в затравочной камере для животных. Важным элементом моделирования воздушной среды в затравочных камерах является дозирующее устройство. Biomedical studies to assess the hazard of chemicals in the form of bulk materials (dusts) and their hygienic regulation in the air of the working area need further improvement of seed technology. The requirements for the seed technology is a rather long-term maintenance of a constant concentration of the studied substance in the seed chamber for animals. An important element in modeling the air in seed chambers is the metering device.

Известен способ распыления порошков, реализованный в устройстве для распыления порошков [2] , который заключается в том, что засыпают порошок в емкость, воздействуют на порошок импульсным потоком сжатого воздуха, подаваемым в емкость сверху тангенциально, и получают поток аэрозоля, смешивая переведенные во взвешенное состояние частицы порошка с потоком воздуха [1] . A known method of spraying powders, implemented in a device for spraying powders [2], which consists in pouring powder into a container, acting on the powder with a pulsed stream of compressed air supplied to the container from above tangentially, and obtaining an aerosol stream by mixing suspended particles powder particles with air flow [1].

Импульсный характер перевода порошка во взвешенное состояние, возможное осаждение на стенках емкости частиц порошка при его завихрении, вызванном подачей в емкость импульса сжатого воздуха, колебания избыточного давления сжатого воздуха - все эти причины определяют такой существенный недостаток способа, как неравномерность процесса распыления порошков. The pulsed nature of the transfer of the powder to a suspended state, the possible deposition of powder particles on the walls of the container during its swirl caused by a pulse of compressed air into the container, fluctuations in the excess pressure of compressed air - all these factors determine such a significant drawback of the method as the non-uniformity of the powder spraying process.

Известен способ распыления порошков, реализованный в устройстве для распыления порошков, который основан на том, что засыпают порошок в емкость, формируют слой порошка на поверхности движущегося элемента путем воздействия на его поверхность потоком сжатого воздуха и получают поток аэрозоля, смешивая переведенные во взвешенное состояние частицы порошка с дополнительным потоком воздуха [2] . A known method of spraying powders, implemented in a device for spraying powders, which is based on the fact that the powder is poured into a container, a powder layer is formed on the surface of a moving element by applying a stream of compressed air to its surface and an aerosol stream is obtained by mixing powder particles suspended with additional air flow [2].

Под действием потока сжатого воздуха слой порошка на поверхности движущегося элемента сначала уплотняется, а затем по мере продвижения элемента происходит отрыв частиц с его поверхности. Under the action of the compressed air flow, the powder layer on the surface of the moving element is first compacted, and then, as the element moves, the particles detach from its surface.

При формировании путем механического воздействия слоя порошка на поверхности движущегося элемента, а также уплотнения слоя порошка под действием потока сжатого воздуха создаются условия для образования агрегатов частиц, которые затем неравномерно отрываются с поверхности движущегося элемента и смешиваются с дополнительным потоком воздуха. При колебаниях избыточного давления сжатого воздуха процессы агрегации частиц порошков и неравномерного поступления частиц в дополнительный поток воздуха интенсифицируются. Это приводит к флуктуациям концентрации получаемого аэрозоля, что и определяет неравномерность процесса распыления порошков. When a powder layer is formed by mechanical action on the surface of a moving element, as well as compaction of the powder layer under the action of a stream of compressed air, conditions are created for the formation of aggregates of particles, which are then unevenly torn off the surface of the moving element and mixed with an additional air stream. With fluctuations in the excess pressure of compressed air, the processes of aggregation of powder particles and the uneven flow of particles into the additional air stream intensify. This leads to fluctuations in the concentration of the resulting aerosol, which determines the unevenness of the process of spraying powders.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ распыления порошков, реализованный в устройстве для распыления порошков путем воздействия на сыпучий материал вибрации, просеивания частиц порошка через сетку смешивания просеянных частиц с потоком воздуха с образованием взвешенной смеси сыпучего материала [3] . The closest to the invention in technical essence and the achieved effect is a method of spraying powders, implemented in a device for spraying powders by exposing the granular material to vibration, sifting the powder particles through a mesh of mixing the sifted particles with an air stream to form a weighed mixture of granular material [3].

К недостаткам способа следует отнести неравномерность распыления порошков и недостаточную точность получения необходимой концентрации, а следовательно, и доз в широком диапазоне измерений, а также незначительную возможность регулирования дозатора для получения заданных параметров пыли. The disadvantages of the method include the non-uniformity of the spraying of powders and the insufficient accuracy of obtaining the required concentration, and hence the doses in a wide range of measurements, as well as the insignificant possibility of regulating the batcher to obtain the specified dust parameters.

Еще раз подчеркивая сложность дозирования пылевых материалов, которая осложняется тем, что существует большое различие физико-химических свойств пыли, прежде всего их адгезивными свойствами, способности к слипанию, коагулированию, электролизации, углу естественного откоса, смачиваемости, возгоранию и т. д. Поэтому в каждом отдельном случае следует применять отдельные конструкции или конструировать дозатор с широкими возможностями регулировок. Once again emphasizing the complexity of the dosage of dust materials, which is complicated by the fact that there is a big difference in the physicochemical properties of dust, primarily their adhesive properties, their ability to stick together, coagulate, electrolyze, the angle of repose, wettability, ignition, etc. Therefore, Each individual case should use separate designs or design a dispenser with wide adjustment possibilities.

Целью изобретения является расширение возможности регулировок в конструкции дозатора для повышения равномерности распыления порошков для более широкого класса и обеспечение точности удержания заданных концентраций в определенном интервале времени. The aim of the invention is to expand the possibilities of adjustments in the design of the dispenser to increase the uniformity of spraying powders for a wider class and to ensure the accuracy of the retention of the given concentrations in a certain time interval.

Поставленная цель достигается тем, что в способе распыления сыпучих материалов путем воздействия на сыпучий материал вибрации просеивания частиц сыпучего материала через сетку и смешивания просеянных частиц с потоком воздуха с образованием взвешенной смеси сыпучего материала, согласно изобретению, последнюю вводят в аэродинамическую емкость, производят объемное смешивание потоком воздуха, осуществляют контроль ее концентрации и дополнительным подпором воздуха распыленную смесь направляют на объект исследования в затравочную камеру. This goal is achieved by the fact that in the method of spraying bulk materials by exposing the granular material to vibrations, sifting the particles of the granular material through the grid and mixing the sifted particles with an air stream to form a weighed mixture of granular material, according to the invention, the latter is introduced into the aerodynamic tank, volume mixing by flow air, monitor its concentration, and with additional air pressure, the sprayed mixture is sent to the object of study in the seed chamber RU.

На чертеже представлено устройство для распыления порошков - электромеханический вибрационный дозатор с аэродинамической емкостью (усреднителем), представляющий собой конструкцию, в которой смонтированы механическая, электрическая и воздушная системы регулировки подачи пыли для достижения постоянства необходимых концентраций воздушных взвесей и удержания их в заданном интервале времени. Оно содержит подставку 1, на которой крепятся стойка 2 и кронштейн с прорезями 3, в которые входят винты для закрепления стоек с аналогичными прорезями 4, на верху которых устанавливаются вибраторы с бойками 5 и 6, предназначенные для создания вибрационных движений на сито 7, через закрепленные в стойке 2 плечо и направляющей трубки 8. Направляющая трубка 8 закреплена на упругой стальной пружине 9, угол наклона которой для регулирования скорости ссыпания порошка можно менять с помощью регулировочного винта 10, закрепленного в кронштейне 11. The drawing shows a device for spraying powders - an electromechanical vibration dispenser with an aerodynamic capacity (averager), which is a structure in which mechanical, electrical and airborne dust control systems are mounted to achieve the constancy of the necessary concentrations of air suspensions and to keep them in a given time interval. It contains a stand 1, on which the rack 2 and the bracket with slots 3 are mounted, which include screws for securing the racks with similar slots 4, on top of which vibrators with strikers 5 and 6 are installed, designed to create vibrational movements on the sieve 7, through fixed in the rack 2, the shoulder and the guide tube 8. The guide tube 8 is mounted on an elastic steel spring 9, the angle of inclination of which can be changed to regulate the rate of powder sprinkling using the adjusting screw 10, mounted in the bracket 11.

На кронштейне 11 закреплен бункер-воронка 12, куда засыпается и периодически подсыпается исследуемая пыль, бункер может перемещаться и регулировать зазор между узкой частью воронки и направляющей трубкой и таким образом регулировать подачу пыли, возможное комкование пыли устраняется механическим перемешиванием - мешалкой 13. The hopper-funnel 12 is fixed on the bracket 11, where the studied dust is poured and periodically poured, the hopper can move and adjust the gap between the narrow part of the funnel and the guide tube and thus control the dust supply, possible dust clumping is eliminated by mechanical mixing - the mixer 13.

В воронку 14 после сита ссыпается пыль и подхватывается воздухом через трубку 15 Вентури в аэродинамический усреднитель 16, предназначенный для создания равномерной концентрации пыли за счет перемешивания потоком воздуха. Dust is poured into the funnel 14 after the sieve and is picked up by air through the venturi 15 to the aerodynamic averager 16, which is designed to create a uniform concentration of dust by mixing with a stream of air.

Аэродинамический усреднитель концентрации представляет собой емкость из стекла или другого химически не активного материала, в которой имеется два отверстия 17 для подачи исследуемого вещества через дозатор 18 для установки затравочного блока 19. Для поддержания определенных концентраций веществ имеется система разбавления его воздушным потоком от компрессора 20, регулируемого с помощью воздуховодов 21 и кранов 22, подаваемых в емкость через форсунки 23. Количество форсунок может быть пять-шесть в зависимости от целевых установок эксперимента. Контроль концентрации осуществляется через отверстие 24 за счет отбора воздушной взвеси электроаспиратором (на рис. не показано) на фильтр и определяемого обычным методом, такой же контроль должен быть и после выхода аэрозолей из затравочной камеры 25. The aerodynamic concentration averager is a container made of glass or other chemically inactive material, in which there are two openings 17 for supplying the test substance through the dispenser 18 for installing the seed block 19. To maintain certain concentrations of substances, there is a system for diluting it with the air flow from the compressor 20, adjustable with the help of air ducts 21 and cranes 22 supplied to the tank through nozzles 23. The number of nozzles may be five or six depending on the experimental settings nta. The concentration control is carried out through the hole 24 due to the selection of the air suspension by an electric aspirator (not shown in the figure) to the filter and determined by the usual method, the same control should be after the aerosols exit the seed chamber 25.

Данный способ снижения концентраций от дозатора с аэродинамической емкостью позволяет получить широкий и устойчивый спектр необходимых воздушных взвесей от 0,05 до 1 мг/с и более. This method of reducing concentrations from a dispenser with an aerodynamic capacity allows you to get a wide and stable range of necessary air suspensions from 0.05 to 1 mg / s or more.

Вылевоздушная взвесь с заданной концентрацией пылевоздушной смеси при работе дозатора с аэродинамической емкостью обеспечивается при ее объеме до 10-15 л. The air suspension with a given concentration of the dust-air mixture during operation of the dispenser with an aerodynamic capacity is provided with its volume up to 10-15 liters.

Пульт управления 27 вибраторами вынесен на площадку 1. Электрическая схема вибраторов запитывается от сети 220 В через понижающий трансформатор. Частота вибрации бойков может меняться в широком диапазоне частот за счет подключения к ним низкочастотного генератора. Компрессор запитывается от 220 В и имет воздушную систему с воздуховодами, форсунками, кранами и трубками Вентури для регулирования подачи воздуха и отладки системы на заданную концентрацию. The control panel of 27 vibrators is placed on the platform 1. The electric circuit of the vibrators is powered from the 220 V network through a step-down transformer. The frequency of vibration of the strikers can vary over a wide range of frequencies by connecting a low-frequency generator to them. The compressor is powered from 220 V and has an air system with air ducts, nozzles, taps and venturi to control the air supply and debug the system at a given concentration.

Способ распыления сыпучих материалов реализован следующим образом. The method of spraying bulk materials is implemented as follows.

Вещество загружают в бункер 12, откуда оно попадает через зазор в направляющую трубку 8, величину зазора регулируют поднятием или опусканием бункера, во избежании слипания вещества его периодически вращательными движениями перемешивают за счет стержня. Включают блок управления 27, при этом направляющая трубка 8 начинает вибрировать от вибратора и вещество постепенно ссыпается к его нижнему концу, откуда попадает в сито 7. Сито также непрерывно вибрирует от своего вибратора 6, просеивая его до необходимых размеров за счет подбора ячеек, достигая таким образом необходимой дисперсности. Затем пылеобразное вещество попадает в воронку 14, а оттуда - в зону разреженного воздуха, создающего трубкой Вентури, которая направляет поток воздуха от компрессора 20 через соединительные шланги и краны 22 и втягивается в аэродинамическую емкость, где за счет организованного воздушного потока, создаваемого воздуховодами 21, кранами 22, форсунками 23 и трубкой Вентури, направляется в ствол затравочной камеры 25. The substance is loaded into the hopper 12, from where it enters the guide tube 8 through the gap, the size of the gap is controlled by raising or lowering the hopper, in order to prevent the substance from sticking together, it is periodically rotated by the rod. The control unit 27 is turned on, while the guide tube 8 begins to vibrate from the vibrator and the substance gradually pours to its lower end, from where it enters the sieve 7. The sieve also vibrates continuously from its vibrator 6, sifting it to the required size due to the selection of cells, reaching image of the necessary dispersion. Then the dusty substance enters the funnel 14, and from there into the rarefied air zone, which creates a venturi, which directs the air flow from the compressor 20 through the connecting hoses and taps 22 and is drawn into the aerodynamic tank, where due to the organized air flow created by the air ducts 21, cranes 22, nozzles 23 and a venturi, is sent to the barrel of the seed chamber 25.

Таким образом, для использования заявляемого способа по созданию концентраций воздушных взвесей в широком диапазоне имеют широкий диапазон регулировки за счет:
- расхода и подачи воздуха - воздушная система (20, 21, 22, 15, 26, 25);
- расположение отдельных элементов схемы (подпором зазора сужающей трубки бункера и направляющей трубки, ее угла наклона за счет винта 10, давящего на пружину 9, мест расположения вибраторов 5 и 6 вдоль трубки 8 и сита 7, передвигая горизонтально и вертикально по направляющим пазам кронштейна и стоек, фиксируя их положение винта - механическая система (12, 13, 8, 9, 7, 5, 6, 4).Thus, to use the proposed method for creating concentrations of air suspensions in a wide range have a wide range of adjustment due to:
- air flow and supply - air system (20, 21, 22, 15, 26, 25);
- the location of the individual elements of the circuit (by supporting the gap of the narrowing tube of the hopper and the guide tube, its angle of inclination due to the screw 10, pressing on the spring 9, the locations of the vibrators 5 and 6 along the tube 8 and sieve 7, moving horizontally and vertically along the guide grooves of the bracket and racks, fixing their screw position - mechanical system (12, 13, 8, 9, 7, 5, 6, 4).

- возможное изменение амплитуды и частоты вибрации направляющей трубки вследствие подключения вибратора через генератор низкой частоты, а также периодического включения вибратора направляющей трубки через реле времени, при этом вибратор для сита работает постоянно-электрическая схема (5, 6, 27), при этом используется инерционный момент для выравнивания подачи сыпучих навесок. - a possible change in the amplitude and frequency of vibration of the guide tube due to the connection of the vibrator through the low-frequency generator, as well as the periodic activation of the guide tube vibrator through the time relay, while the vibrator for the sieve operates on a constant-electric circuit (5, 6, 27), while the inertial moment for leveling the flow of bulk materials.

Использование способа распыления сыпучих материалов по сравнению с существующими позволяет:
- обеспечить необходимую точность заданной концентрации в широком диапазоне регулирования;
- достаточно точно смоделировать атмосферу исследуемого загрязнения;
- получить более объективные значения КПД и как следствие этого правильно оценить работоспособность человека и его санитарно-бытовые условия.Using the method of spraying bulk materials in comparison with existing allows you to:
- to provide the necessary accuracy of a given concentration in a wide range of regulation;
- sufficiently accurately simulate the atmosphere of the investigated pollution;
- to obtain more objective values of efficiency and, as a consequence of this, correctly assess the human performance and its sanitary conditions.

Claims

METHOD FOR SPRAYING OF BULK MATERIALS by exposing the granular material to vibration, sifting the particles of the granular material through a mesh and mixing the sifted particles with an air stream to form a suspended mixture of granular material, characterized in that the latter is introduced into the aerodynamic container, volumetric mixing is carried out by the air flow, its control concentration and additional air pressure sprayed mixture is sent to the object of study in the seed chamber.