RU2190835C2

RU2190835C2 - Process of microdosing pulverized material and device for its implementation

Info

Publication number: RU2190835C2
Application number: RU2000113747/28A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Жигарев; М.Б. Генералов; Л.А. Окаемов; А.В. Иванов; М.С. Сабиров; В.М. Петухов; А.В. Сасин; А.А. Алексеев
Original assignee: ГУП "Муромский приборостроительный завод"
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: volumetric metering of finely dispersed loose materials. SUBSTANCE: according to proposed process material is fed from vertical cylindrical tank through elements of hydraulic resistance. This tank is divided into zone of preliminary feed with set of hydraulic resistance and central cylindrical metering zone communicating with atmosphere. Vibration-fluidized material is directed from zone of preliminary feed into clearance between element of hydraulic resistance of discharge cylindrical tank and central cylindrical metering zone and layer of vibration-boiled material is formed from which metered discharge is carried out. Device for implementation of process includes hopper of preliminary feed coming in the form of cylindrical tank with elements of hydraulic resistance and discharge part linked to vibrator. Bottom of hopper is jointed to discharge cylindrical tank coated by element of resistance and central pipe communicating with atmosphere is mounted with clearance above hydraulic resistance. Elements of hydraulic resistance come in the form of set of horizontal grids. EFFECT: reliable and safe micrometered feed of pulverized material. 7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области объемного дозирования сыпучих материалов, конкретно - к способам и устройствам для микродозированной непрерывной подачи склонных к сводообразованию, чувствительных к трению мелкодисперсных материалов, и может быть использовано в машиностроении, химической электрохимической и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of volumetric dosing of bulk materials, specifically to methods and devices for continuous microdosed feeding prone to arching, friction sensitive fine materials, and can be used in mechanical engineering, chemical electrochemical and other industries.

Известны способы и устройства для непрерывной дозированной подачи порошков шнековым методом [1] и методом пневмотранспортирования [2]. Основным недостатком шнековых устройств в данном случае является интенсивное внешнее и внутреннее трение, испытываемое материалом при его транспортировании. При пневмотранспортировании склонных к слипанию мелкодисперсных материалов происходит интенсивное его налипание на стенки элементов устройства, связанное дополнительно с электризацией порошка. Следует также отметить, что данный метод может быть использован только при значительных расходах рабочей среды (воздуха). Указанные методы дозирования не могут быть использованы для подачи энергонасыщенных продуктов. Known methods and devices for continuous dosed supply of powders by auger method [1] and pneumatic conveying method [2]. The main disadvantage of screw devices in this case is the intense external and internal friction experienced by the material during its transportation. During pneumatic transportation of fine-dispersed materials prone to sticking together, it intensively sticks to the walls of the device elements, additionally associated with the electrification of the powder. It should also be noted that this method can be used only at significant costs of the working medium (air). The indicated dosing methods cannot be used to supply energy-saturated products.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению устройством является дозатор-питатель мелкодисперсных материалов [3], состоящий из загрузочного бункера, запорно-дозирующей заслонки со штоком, приемной камеры, в которой с помощью колеблющейся мембраны создается пылевзвесь, удаляемая через транспортную трубку нагнетаемым в приемную камеру азотом. Устройству присущи те же основные недостатки, что и приведенным выше [1, 2]. Удаление взвеси в устройстве [3] также осуществляется методом пневмотранспортирования. Следует при этом отметить, что устойчивое истечение трудносыпучих порошков в области загрузочного бункера и запорно-дозирующей заслонки вследствие интенсивного затухания вибро- и акустического воздействия в массе порошка следует считать на наш взгляд проблематичным. Closest to the proposed invention, the device is a dispenser-feeder of finely dispersed materials [3], consisting of a loading hopper, a shut-off and metering shutter with a rod, a receiving chamber, in which a dust suspension is created using an oscillating membrane, which is removed through the transport tube by nitrogen injected into the receiving chamber. The device has the same basic disadvantages as the above [1, 2]. Suspension in the device [3] is also carried out by the method of pneumatic transportation. It should be noted that the steady outflow of loose powders in the area of the loading hopper and the shut-off and dosing shutter due to the intense attenuation of vibration and acoustic effects in the mass of powder should be considered problematic in our opinion.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание надежного и безопасного способа и устройства для микродозированной подачи (с интегральным массовым расходом до 0,5 г/мин) чувствительных энергонасыщенных и сходных с ними продуктов. The technical task of the invention is the creation of a reliable and safe method and device for microdosing (with an integrated mass flow rate of up to 0.5 g / min) of sensitive energy-saturated and similar products.

Указанная задача достигается тем, что в предлагаемом способе микродозированной подачи пылевидного материала его дозированную подачу осуществляют из вертикальной цилиндрической емкости через элементы гидравлического сопротивления, а сама цилиндрическая емкость разделена на две расположенные коаксиально друг другу зоны, - зону предварительной подачи и центральную цилиндрическую зону дозирования, при этом дозируемый материал в зоне предварительной подачи может находиться в виброожиженном состоянии, а в зоне дозирования - в виде "виброкипящего" слоя малой высоты, сообщающегося с атмосферой, из которого осуществляется его дозированная подача через вибрирующий элемент гидравлического сопротивления. Таким образом могут дозироваться многокомпонентные составы, не подлежащие разделению на отдельные фракции в процессе их подачи. Дополнительно достигается возможность регулирования производительности дозирующего устройства по предлагаемому способу как изменением гидравлического сопротивления элемента гидравлического сопротивления, например сетки, так и регулированием "вязкости" виброкипящего слоя посредством изменения частоты и амплитуды колебаний его колебаний. Для обеспечения неслеживания и исключения сводообразования дозируемого материала в зоне предварительной подачи, он может быть виброожижен посредством размещения в этой зоне регулярно структурированного набора элементов гидравлического сопротивления, например набора горизонтальных сеток, установленных друг над другом с определенным расстоянием (с определенным шагом). Для обеспечения равноплотности виброожиженного слоя в зоне предварительной подачи амплитуда колебаний элементов гидравлического сопротивления должна составлять предпочтительно 0,5-1,0 от расстояния между элементами гидравлического сопротивления в ней. Частота колебаний предпочтительно не должна превышать 100 Гц, поскольку при более высоких частотах происходит весьма интенсивное затухание амплитуды колебаний частиц материала, вызванное неупругой составляющей деформации среды (мелкодисперсный материал - воздух). This task is achieved by the fact that in the proposed method of microdosed feeding of pulverulent material, its metered supply is carried out from a vertical cylindrical container through hydraulic resistance elements, and the cylindrical container itself is divided into two zones coaxial to each other, a pre-feeding zone and a central cylindrical dosing zone, with In this case, the dosed material in the pre-feed zone can be in a vibro-fluidized state, and in the “dosing zone" fluidized "bed of small height, in communication with the atmosphere, from which it is carried out dosed supply through the vibrating element of the hydraulic resistance. Thus, multicomponent compositions that cannot be divided into separate fractions during their feeding can be dosed. Additionally, it is possible to control the performance of the dosing device according to the proposed method, both by changing the hydraulic resistance of the hydraulic resistance element, for example, the grid, and by adjusting the "viscosity" of the vibro-boiling layer by changing the frequency and amplitude of its vibrations. To ensure non-tracking and elimination of the bridging of the metered material in the pre-feed zone, it can be vibration-fluidized by placing in this zone a regularly structured set of hydraulic resistance elements, for example, a set of horizontal grids installed one above the other with a certain distance (with a certain step). In order to ensure equal density of the fluidized bed in the pre-feed zone, the oscillation amplitude of the hydraulic resistance elements should preferably be 0.5-1.0 from the distance between the hydraulic resistance elements in it. The oscillation frequency should preferably not exceed 100 Hz, since at higher frequencies there is a very intense attenuation of the oscillation amplitude of the particles of the material, caused by the inelastic component of the medium deformation (finely dispersed material - air).

Способ микродозированной подачи пылевидного материала конкретно реализуется в предлагаемом устройстве, состоящем из бункера предварительной подачи, выполненного в виде цилиндрической емкости, с размещенным в нем набором элементов гидравлического сопротивления и выпускной части, при этом днище бункера в выпускной центральной части сочленено с установленной коаксиально выпускной цилиндрической емкостью, соединенной с вибратором, и покрыто элементом или набором элементов гидравлического сопротивления, например сеткой или набором сеток, а над ним с зазором установлена центральная труба, сообщающаяся с атмосферой. Таким образом достигается образование тонкого постоянной высоты слоя "виброкипящего" материала, обеспечивающее постоянство его расхода при выпуске через элементы гидравлического сопротивления, которые установлены в выпускной цилиндрической емкости, жестко связанной с бункером предварительной подачи. Связь между бункером и вибрирующей выпускной цилиндрической емкостью может быть выполнена также гибкой. В этом случае выпускная цилиндрическая емкость должна быть выполнена подпружиненной. Для создания принципиально разных режимов "ожижения" материала в бункере предварительной подачи и выпускной цилиндрической емкости (соответственно режимов виброожижения и "виброкипения") сетки в бункере предварительной подачи могут быть выполнены с эквивалентным диаметром отверстий, составляющим 4-10 от эквивалентного диаметра отверстий сеток выпускной цилиндрической емкости. Дополнительно по нижнему срезу центральная труба устройства может быть перекрыта сеткой. The method of microdosing the supply of pulverulent material is specifically implemented in the proposed device, consisting of a pre-feed hopper made in the form of a cylindrical tank, with a set of hydraulic resistance elements and an outlet part placed in it, while the bottom of the hopper in the outlet central part is articulated with a coaxially mounted cylindrical outlet tank connected to the vibrator, and covered with an element or a set of elements of hydraulic resistance, for example a grid or a set of se current, and above it with a gap a central pipe is installed, communicating with the atmosphere. In this way, the formation of a thin constant height of the layer of "boiling" material is achieved, ensuring the constancy of its flow rate when discharged through the hydraulic resistance elements, which are installed in the outlet cylindrical container, rigidly connected with the pre-feed hopper. The connection between the hopper and the vibrating outlet cylindrical tank can also be made flexible. In this case, the outlet cylindrical container must be spring loaded. To create fundamentally different modes of “liquefying” the material in the pre-feed hopper and the outlet cylindrical tank (respectively, vibro-fluidization and “boiling” modes), the grids in the pre-feed hopper can be made with an equivalent hole diameter of 4-10 of the equivalent hole diameter of the exhaust cylindrical meshes capacities. Additionally, the central pipe of the device can be blocked by a grid along the lower cut.

На чертеже изображено устройство для подачи пылевидного материала, состоящее из бункера предварительной подачи 1, выполненного в виде цилиндрической емкости, с размещенным в нем набором элементов гидравлического сопротивления 2 и выпускной части, состоящей из выпускной цилиндрической емкости 3, соединенной с вибратором (не показан) и покрытой элементом 4 или набором гидравлического сопротивления, например сеткой или набором сеток, а над ним с зазором установлена центральная труба 5, сообщающаяся с атмосферой. Отвод материала из дозатора может осуществляться через разгрузочную камеру с трубкой на конце 6. The drawing shows a device for feeding a pulverized material, consisting of a pre-feed hopper 1, made in the form of a cylindrical tank, with a set of hydraulic resistance elements 2 and an outlet part, consisting of an exhaust cylindrical tank 3 connected to a vibrator (not shown) and covered with an element 4 or a set of hydraulic resistance, for example a grid or a set of grids, and above it with a gap a central pipe 5 is installed, communicating with the atmosphere. The removal of material from the dispenser can be carried out through the discharge chamber with a tube at the end 6.

Устройство работает следующим образом. Из бункера предварительной подачи сквозь элементы гидравлического сопротивления виброожиженный материал поступает через зазор между элементом гидравлического сопротивления выпускной цилиндрической емкости и центральной трубой, создавая слой "виброкипящего" материала, из которого происходит его дозированный выпуск. The device operates as follows. From the pre-feed hopper through the hydraulic resistance elements, the fluidized material enters through the gap between the hydraulic resistance element of the outlet cylindrical tank and the central pipe, creating a layer of “vibro-boiling” material from which its metered release occurs.

Приведенные варианты конкретного исполнения устройства в различных сочетаниях могут быть использованы для дозированной подачи широкой номенклатуры сыпучих материалов с различными физико-механическими свойствами. The given variants of a specific embodiment of the device in various combinations can be used for dosed supply of a wide range of bulk materials with various physical and mechanical properties.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 500183, 1976 г.Sources of information
1. USSR Copyright Certificate 500183, 1976

2. Авторское свидетельство СССР 618640, 1978 г. 2. Copyright certificate of the USSR 618640, 1978

3. Патент РФ 2107264, опубл. В 1998 г. 3. RF patent 2107264, publ. In 1998

Claims

1. The method of microdosed supply of pulverulent material, which consists in the fact that the metered supply of pulverulent material is carried out from a vertical cylindrical container through hydraulic resistance elements, characterized in that the vertical cylindrical container is divided into two zones located coaxially to each other - the pre-supply zone with it a set of hydraulic resistances and a central cylindrical dosing zone, communicating with the atmosphere, while vibro-fluidized material apravlyayut of preliminary feeding zone in the gap between the hydraulic resistance element cylindrical discharge vessel and the central cylindrical zone pose dosing and layer "vibrated" material from which the metered release is performed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the dosing apparatus as a whole is subjected to vibration with an amplitude of 0.5-1 from the distance between the elements of the hydraulic resistance.

3. The device for implementing the method according to claim 1 or 2, comprising a pre-feed hopper made in the form of a cylindrical tank, with a set of hydraulic resistance elements placed therein and an outlet connected to a vibrator, characterized in that the bottom of the hopper is articulated with the coaxial an outlet cylindrical tank coated with at least one element of hydraulic resistance, for example, a grid, and a central pipe connected to the atmosphere is mounted above it with a gap.

4. The device according to p. 3, characterized in that the exhaust cylindrical tank is covered with a set of hydraulic resistance elements.

5. The device according to p. 3 or 4, characterized in that the elements of hydraulic resistance are made in the form of a set of horizontal grids placed one above the other.

6. The device according to claim 5, characterized in that the nets in the pre-feed hopper are made with an equivalent hole diameter of 4-10 equivalent hole diameters of the cylindrical outlet containers.

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the distance between adjacent grids in the pre-feed hopper and the outlet cylindrical tank is constant.