RU2616351C1 - Loose material flow control - Google Patents
Loose material flow control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2616351C1 RU2616351C1 RU2016103934A RU2016103934A RU2616351C1 RU 2616351 C1 RU2616351 C1 RU 2616351C1 RU 2016103934 A RU2016103934 A RU 2016103934A RU 2016103934 A RU2016103934 A RU 2016103934A RU 2616351 C1 RU2616351 C1 RU 2616351C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- diameter
- bulk material
- nozzle
- flow
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F11/00—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it
- G01F11/10—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers moved during operation
- G01F11/12—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers moved during operation of the valve type, i.e. the separating being effected by fluid-tight or powder-tight movements
- G01F11/20—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers moved during operation of the valve type, i.e. the separating being effected by fluid-tight or powder-tight movements wherein the measuring chamber rotates or oscillates
- G01F11/24—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers moved during operation of the valve type, i.e. the separating being effected by fluid-tight or powder-tight movements wherein the measuring chamber rotates or oscillates for fluent solid material
Landscapes
- Filling Or Emptying Of Bunkers, Hoppers, And Tanks (AREA)
Abstract
Description
I. Область техники, к которой относится изобретениеI. The technical field to which the invention relates.
Изобретение относится к оборудованию для технологических процессов, где требуется непрерывная регулируемая с высокой точностью подача сыпучего мелкодисперсного материала, и может быть использовано в порошковой металлургии, в химической и атомной промышленности, в частности в производстве микротвэлов для ядерных реакторов.The invention relates to equipment for technological processes, where a continuous, highly accurate supply of granular fine material is required, and can be used in powder metallurgy, in the chemical and nuclear industries, in particular in the production of microfuel for nuclear reactors.
II. Уровень техникиII. State of the art
Ряд технологических процессов с сыпучими материалами требует повышенной точности их дозирования и возможности быстро изменять расход в соответствии с изменением параметров технологического процесса. Например, нанесение защитных покрытий из углеродных материалов на топливные керны при изготовлении микротвэлов ведется газофазным осаждением в кипящем слое, где необходимо постоянно и с высокой точностью поддерживать баланс между подачей сыпучего материала и расходом газовой смеси при меняющемся весе частиц.A number of technological processes with bulk materials require increased accuracy of their dosing and the ability to quickly change the flow rate in accordance with changes in the parameters of the technological process. For example, the application of protective coatings of carbon materials on fuel cores in the manufacture of microfuel is carried out by gas-phase deposition in a fluidized bed, where it is necessary to constantly and with high accuracy to maintain a balance between the flow of bulk material and the flow rate of the gas mixture with changing particle weight.
Дозированная подача сыпучего материала в зависимости от технологического процесса может быть дискретной или непрерывной, объемной или весовой. Объемное дозирование основано на заполнении мерных емкостей (патент RU №1518677 «Питатель-дозатор сыпучих полимерных материалов», МПК G01F 11/40, В65В 1/24, опубл. 30.10.1989) с последующей подачей материала из емкостей в зону обработки материала или подачей из бункера с помощью лопаточных машин (патент RU №2114399 «Дозирующее и шлюзующее устройства», МПК G01F 11/24, опубл. 27.06.1998). Точность дозирования объемными методами невысока. Для лопаточных машин требуется прецизионная точность изготовления сопряженных подвижных и неподвижных элементов для исключения заклинивания устройств при попадании мусора или мелких частиц в щели между лопатками и корпусом, возможно истирание частиц материала. Более точное весовое дозирование (патент RU №2485450 «Весовой дозатор дискретного действия для порошкообразных материалов», МПК G01F 11/00, опубл. 20.06.2013) включает операцию взвешивания, устройство не позволяет быстро изменять расход при необходимости.The metered supply of bulk material depending on the process can be discrete or continuous, volumetric or weight. Volumetric dosing is based on filling measuring tanks (patent RU No. 1518677 "Feeder-batcher of bulk polymeric materials", IPC G01F 11/40, B65B 1/24, publ. 10/30/1989) with subsequent supply of material from the tanks to the material processing zone or feeding from the hopper using spatula machines (patent RU No. 21114399 "Dosing and locking devices", IPC G01F 11/24, publ. 06/27/1998). Volume dosing accuracy is low. For blade machines, precision precision manufacturing of paired movable and fixed elements is required to prevent jamming of devices when debris or small particles get into the cracks between the blades and the casing; abrasion of material particles is possible. More accurate weight dosing (patent RU No. 2485450 "Discrete-weight weighing batcher for powder materials", IPC G01F 11/00, publ. 06/20/2013) includes a weighing operation, the device does not allow to quickly change the flow if necessary.
Известно устройство для равномерной непрерывной подачи тонкоизмельченного сыпучего материала (патент RU №2117258, «Дозатор», МПК G01F 11/24, опубл. 10.08.1998), состоящее из вибробункера с коническим дном, которое завершается цилиндрическим насадком с продольными ребрами на внутренней поверхности и размещенным в насадке шнеком в виде щетки из упругого материала со спиральным каналом. Материал подают по спиральному каналу шнека. Жесткие ворсинки шнека, при его вращении соприкасаясь с продольными ребрами, отряхивают с себя дозируемый материал в спиральный канал, не допуская тем самым неконтролируемые перетечки материала из бункера по зазору между шнеком и внутренней поверхностью насадка. Расход дозируемого материала может регулироваться изменением скорости вращения шнека.A device for the uniform continuous supply of finely divided bulk material (patent RU No. 2117258, “Dispenser", IPC G01F 11/24, publ. 08/10/1998), consisting of a vibratory hopper with a conical bottom, which ends with a cylindrical nozzle with longitudinal ribs on the inner surface and a screw placed in the nozzle in the form of a brush of elastic material with a spiral channel. The material is fed through the spiral channel of the screw. The rigid fibers of the auger, when it rotates in contact with the longitudinal ribs, shake off the dosed material into a spiral channel, thereby preventing uncontrolled flow of material from the hopper along the gap between the auger and the inner surface of the nozzle. The flow rate of the dosed material can be controlled by changing the speed of rotation of the screw.
Недостаток известного устройства - нарушение стабильности дозирования при изменении частоты и амплитуды вибрации питающего бункера, истирание материала и загрязнение из-за возможного выпадения ворсинок шнека. Кроме того, плотность сыпучего материала на дне бункера при отборе материала шнеком может зависеть от высоты материала в бункере и, следовательно, весовой расход будет изменяться по мере изменения загрузки бункера.A disadvantage of the known device is a violation of the dosing stability when changing the frequency and amplitude of the vibration of the feed hopper, material abrasion and contamination due to the possible loss of auger fibers. In addition, the density of the bulk material at the bottom of the hopper when selecting material with the screw may depend on the height of the material in the hopper and, therefore, the weight flow will change as the load on the hopper changes.
Известное устройство (патент RU №2246700, «Дозирующее устройство», МПК G01F 11/24, опубл. 20.02.2005) для непрерывной дозированной подачи порошкового материала лишено таких недостатков, как истирание порошка и загрязнение продуктами износа материала элементов конструкции. Дозирующий элемент, выполненный в виде ролика, размещен под выходным отверстием вибробункера. Материал под действием веса и вибрации заполняет зазор между дозирующим роликом и выходным отверстием и сбрасывается вращающимся роликом на сетку приемного устройства. Количество материала на сетку в единицу времени определяется зазором между роликом и выходным отверстием, диаметром отверстия, линейной скоростью вращающегося ролика.The known device (patent RU No. 2246700, "Dosing device", IPC G01F 11/24, published on 02.20.2005) for continuous dosed supply of powder material is devoid of such disadvantages as abrasion of the powder and contamination of wear of the material of structural elements. The metering element, made in the form of a roller, is placed under the outlet of the vibratory hopper. The material, under the influence of weight and vibration, fills the gap between the metering roller and the outlet and is discarded by the rotating roller onto the grid of the receiving device. The amount of material per grid per unit time is determined by the gap between the roller and the outlet, the diameter of the hole, the linear speed of the rotating roller.
Устройство улучшает регулирование расхода, однако громоздко и сложно в аппаратурном оформлении.The device improves flow control, however cumbersome and difficult in hardware design.
Известно устройство непрерывной дозированной подачи сыпучего материала, содержащее горизонтально расположенную трубу с диафрагмами на входе и выходе, привод вращения трубы и узел выдачи отдельных порций материала в трубу через входную диафрагму (патент RU №2138783 «Способ непрерывного дозирования сыпучих материалов», МПК G01F 11/00, опубл. 27.09.1999). Вращением трубы обеспечивается непрерывность потока сыпучего материала на выходе при дискретной (порционной) подаче материала на вход трубы, за счет чего повышается точность дозирования. Расход сыпучего материала определяется величиной порций и промежутком времени между их выдачей.A device for continuous dosed supply of bulk material containing a horizontally placed pipe with diaphragms at the inlet and outlet, a pipe rotation drive and a unit for dispensing individual portions of material into the pipe through the inlet diaphragm (Patent RU No. 2138783 "Method for the continuous dosing of bulk materials", IPC G01F 11 / 00, published on September 27, 1999). The rotation of the pipe ensures the continuity of the flow of bulk material at the output with a discrete (portioned) supply of material to the inlet of the pipe, thereby increasing the accuracy of dosing. The consumption of bulk material is determined by the size of the portions and the time interval between their issuance.
Недостаток известного устройства - неудовлетворительная точность дозирования в процессах, где расход сыпучего материала связан с технологическими параметрами процесса, например температурой и давлением в аппарате, в который подают материал. Большое время выхода на заданный расход в пусковом режиме (в начале подачи материала) и низкая скорость изменения расхода при его корректировке не соответствуют быстрым изменениям параметров в аппарате и не позволяют обеспечивать оптимальный расход сыпучего материала.A disadvantage of the known device is the unsatisfactory dosing accuracy in processes where the flow of bulk material is associated with technological parameters of the process, for example, temperature and pressure in the apparatus into which the material is supplied. A long time for reaching a given flow rate in the start-up mode (at the beginning of the material supply) and a low rate of change in flow rate during its correction do not correspond to rapid changes in the parameters in the apparatus and do not allow for optimal flow rate of bulk material.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому при использовании изобретения техническому результату является устройство (авторское свидетельство SU №371154 «Питатель сыпучих материалов», МПК B65G 65/30, опубл. 22.11.1973), состоящее из бункера и регулятора расхода сыпучего материала. Регулятор расхода состоит из установленной в бункере трубы, соединяющей зону истечения материала из бункера с атмосферой, механизма перемещения трубы и телескопического патрубка для выгрузки сыпучего материала. Известное устройство выбрано в качестве прототипа.Closest to the claimed invention by its technical nature and the technical result achieved by using the invention is a device (copyright certificate SU No. 371154 "Feeder of bulk materials", IPC B65G 65/30, published on 11/22/1973), consisting of a hopper and a flow regulator of bulk material . The flow regulator consists of a pipe installed in the hopper connecting the zone of material outflow from the hopper with the atmosphere, a pipe moving mechanism and a telescopic pipe for unloading bulk material. The known device is selected as a prototype.
Регулирование расхода сыпучего материала в известном устройстве осуществляют изменением давления в зоне истечения за счет осевого перемещения трубы в бункере (изменением толщины слоя сыпучего материала между зоной истечения и атмосферой) и изменением длины телескопического патрубка.Regulation of the flow of bulk material in a known device is carried out by changing the pressure in the expiration zone due to the axial movement of the pipe in the hopper (changing the thickness of the layer of bulk material between the expiration zone and the atmosphere) and changing the length of the telescopic pipe.
Недостаток известного устройства - ограниченная возможность применения для разных сыпучих материалов, в частности для материалов из частиц округлой (сферической и близкой к сферической) формы размером более 0,1 мм. Такие материалы составляют преобладающую долю в используемых сыпучих материалах. Засыпки из округлых частиц имеют высокую проницаемость для газов, поскольку порозность, т.е. доля не занятого твердыми элементами объема слоя, таких засыпок составляет не менее 30%. Поэтому управление давлением в зоне истечения перемещением трубы, связывающей зону истечения с атмосферой, эффективно лишь при большой высоте слоя сыпучего материала в бункере, когда перепад давления на слое становится существенным. Компенсация роста давления в зоне истечения с понижением уровня материала в бункере возможна лишь увеличением расстояния между зоной истечения и торцом трубы, то есть при движении трубы вверх навстречу снижающемуся уровню сыпучего материала в бункере. В тот момент, когда торец трубы оказывается выше слоя материала, управление расходом прерывается. Поддержание равномерности расхода в этом случае возможно лишь непрерывным изменением длины телескопического патрубка, которая ограничена размерами конструкции.A disadvantage of the known device is the limited possibility of application for various bulk materials, in particular for materials from particles of a rounded (spherical and close to spherical) shape larger than 0.1 mm. Such materials constitute the predominant share in the bulk materials used. Fillings of rounded particles have a high permeability to gases, since porosity, i.e. the fraction of the volume of the layer not occupied by solid elements, such fillings is at least 30%. Therefore, the control of pressure in the expiration zone by moving the pipe connecting the expiration zone with the atmosphere is effective only when the layer of bulk material in the hopper is high, when the pressure drop across the layer becomes significant. Compensation for the increase in pressure in the outflow zone with a decrease in the level of material in the hopper is possible only by increasing the distance between the outflow zone and the end of the pipe, that is, when the pipe moves upward towards the decreasing level of bulk material in the hopper. At the moment when the end of the pipe is above the layer of material, flow control is interrupted. Maintaining a uniform flow rate in this case is only possible by continuously changing the length of the telescopic pipe, which is limited by the size of the structure.
Таким образом, в известном устройстве расход сыпучего материала зависит от высоты материала в бункере и обеспечение равномерного расхода для ряда сыпучих материалов невозможно без специальных мер по поддержанию уровня материала в бункере постоянным.Thus, in the known device, the flow rate of bulk material depends on the height of the material in the hopper and ensuring a uniform flow rate for a number of bulk materials is impossible without special measures to maintain the material level in the hopper constant.
III. Раскрытие изобретенияIII. Disclosure of invention
Задача и достигаемый при использовании изобретения технический результат - обеспечение равномерности расхода, а следовательно - повышение точности дозирования сыпучего материала в процессах с изменяющимися во времени технологическими параметрами за счет улучшения регулирования расхода.The task and the technical result achieved by using the invention is to ensure uniformity of flow rate and, therefore, to increase the accuracy of dispensing bulk material in processes with time-varying technological parameters due to improved flow control.
Технический результат достигается тем, что в регуляторе расхода сыпучего материала, выполненном в виде трубы, верхний конец которой подсоединен ко дну бункера, а нижний конец открыт в зону истечения сыпучего материала, согласно изобретению труба состоит из трех частей: верхняя часть трубы выполнена в виде патрубка длиной не менее пяти его внутренних диаметров с установленной на дне патрубка диафрагмой диаметром не более 0,8 диаметра патрубка, средняя часть представляет собой соединенную с патрубком стационарную трубу с внутренним диаметром, равным диаметру диафрагмы, а нижняя часть выполнена в виде подвижной трубы, которая установлена снаружи стационарной трубы коаксиально с зазором, не превышающим размеры частиц сыпучего материала, и выполнена с возможностью перемещения относительно последней.The technical result is achieved by the fact that in the flow control of bulk material made in the form of a pipe, the upper end of which is connected to the bottom of the hopper, and the lower end is open to the zone of flow of bulk material, according to the invention, the pipe consists of three parts: the upper part of the pipe is made in the form of a pipe a length of at least five of its inner diameters with a diaphragm installed on the bottom of the nozzle with a diameter of not more than 0.8 of the nozzle diameter, the middle part is a stationary pipe connected to the nozzle with an inner diameter rum equal to the diameter of the diaphragm, and the lower part is made in the form of a movable pipe, which is installed outside the stationary pipe coaxially with a gap not exceeding the particle size of the granular material, and made with the possibility of movement relative to the latter.
Необходимость выполнения верхней части трубы в виде патрубка длиной не менее пяти его внутренних диаметров объясняется тем, что при таких соотношениях длины и диаметра давление перед диафрагмой и, соответственно, расход сыпучего материала через диафрагму не зависят от высоты слоя материала в бункере (П.И. Лукьянов. «Уравнение истечения сыпучих материалов из отверстий». Теоретические основы химической технологии. 1968, том 2, №2, с. 279).The need to make the upper part of the pipe in the form of a pipe with a length of at least five internal diameters is explained by the fact that, with such ratios of length and diameter, the pressure in front of the diaphragm and, accordingly, the flow rate of bulk material through the diaphragm do not depend on the height of the material layer in the hopper (P.I. Lukyanov. “The equation of the flow of bulk materials from holes. Theoretical foundations of chemical technology. 1968,
Условие непревышения диаметра диафрагмы (выпускного отверстия) величины, равной 0,8 от внутреннего диаметра патрубка, следует из экспериментальных данных по истечению сыпучих материалов из цилиндрических емкостей (труб) через донные отверстия различных площадей. При увеличении площади отверстия равномерное, безразрывное (без нарушения сплошности, или однородности, потока) истечение сыпучего материала в трубе, необходимое для стабильного дозирования, возможно лишь до определенных соотношений площадей диафрагмы и сечения трубы. Нарушение однородности потока сыпучего материала происходит при отношении площади диафрагмы к площади трубы, равном 0,65…0,70, поэтому предел отношений диаметров диафрагмы и патрубка для дозатора выбран равным 0,8.The condition for the diameter of the diaphragm (outlet) not to exceed 0.8 of the inner diameter of the pipe follows from experimental data on the flow of bulk materials from cylindrical containers (pipes) through bottom openings of various areas. With an increase in the area of the hole, a uniform, continuous (without breaking the continuity, or homogeneity, flow) outflow of bulk material in the pipe, necessary for stable dosing, is possible only up to certain ratios of the diaphragm area and the pipe section. The uniformity of the flow of bulk material is violated when the ratio of the diaphragm area to the pipe area is 0.65 ... 0.70, therefore, the limit of the ratio of the diameters of the diaphragm and the nozzle for the dispenser is chosen equal to 0.8.
Для каждого конкретного сыпучего материала (со своим гранулометрическим составом, плотностью) патрубок с установленной на дне диафрагмой при соблюдении указанных выше геометрических соотношений обеспечивает стабильный (базовый) расход, величина которого определяется площадью выпускного отверстия (диафрагмы). Корректировать расход можно изменением давления на выходе из диафрагмы. Подвижная и неподвижная (стационарная) трубы образуют канал для сыпучего материала, длина канала изменяется при перемещении подвижной части трубы. После диафрагмы частицы сыпучего материала падают с ускорением, создавая разрежение вблизи диафрагмы подобно поршню насоса. Степень разрежения зависит от длины хода «поршня» из частиц, т.е. от длины образованного частями трубы канала. С уменьшением давления на выходе из диафрагмы (увеличением длины канала) расход возрастает.For each specific bulk material (with its granulometric composition, density), a nozzle with a diaphragm installed on the bottom, while observing the above geometric ratios, provides a stable (basic) flow rate, the value of which is determined by the area of the outlet (diaphragm). You can correct the flow by changing the pressure at the outlet of the diaphragm. The movable and fixed (stationary) pipes form a channel for bulk material, the length of the channel changes when moving the movable part of the pipe. After the diaphragm, particles of bulk material fall with acceleration, creating a vacuum near the diaphragm like a pump piston. The degree of rarefaction depends on the stroke length of the “piston” of particles, i.e. from the length of the channel formed by the parts of the pipe. With decreasing pressure at the outlet of the diaphragm (increasing the channel length), the flow rate increases.
Равенство диаметра диафрагмы и внутреннего диаметра стационарной (неподвижной) трубы оптимально для устройства, так как для труб с диаметром, большим или меньшим диаметра диафрагмы в месте перехода от диафрагмы к трубе, появляются возмущения потока.The equality of the diameter of the diaphragm and the inner diameter of the stationary (fixed) pipe is optimal for the device, since for the pipes with a diameter larger or smaller than the diameter of the diaphragm at the point of transition from the diaphragm to the pipe, flow disturbances appear.
Величина зазора между неподвижной и подвижной трубами определяется требованием безотказного перемещения подвижной трубы без применения значительных усилий. Требование выполняется при изготовлении труб с ходовой посадкой по сопрягаемым поверхностям не ниже второго класса, в этом случае зазор между трубами не превышает 10…20 мкм, что существенно меньше размеров частиц сыпучего материала.The gap between the fixed and movable pipes is determined by the requirement of trouble-free movement of the movable pipe without the use of significant forces. The requirement is fulfilled in the manufacture of pipes with a landing fit on mating surfaces not lower than the second class, in this case, the gap between the pipes does not exceed 10 ... 20 microns, which is significantly smaller than the particle size of the bulk material.
Данные о количественных соотношениях между расходом сыпучего материала и геометрией проточной части регулятора расхода получены экспериментально для материалов с различными гранулометрическим составом (0,06…3,0 мм) и насыпной плотностью (0,8…5 г/см3). Зависимость расхода от длины канала, образованного стационарной (неподвижной) и подвижной трубами, для исследованных материалов линейна. Прирост расхода с увеличением длины канала зависит от диаметра канала и возрастает с увеличением диаметра.Data on quantitative relations between the flow rate of bulk material and the geometry of the flow part of the flow regulator were obtained experimentally for materials with different particle size distributions (0.06 ... 3.0 mm) and bulk density (0.8 ... 5 g / cm 3 ). The dependence of the flow rate on the length of the channel formed by stationary (fixed) and movable pipes is linear for the materials studied. The increase in flow rate with increasing channel length depends on the diameter of the channel and increases with increasing diameter.
Для оценочных расчетов геометрии регулятора можно использовать эмпирическую зависимость расхода сыпучей среды G (г/с) с насыпной плотностью ρ (г/см3) от площади выпускного отверстия S (см) и изменения длины Δl (см) канала G=33ρ(S-0,52)±0,15Δl. Точные значения характеристик регулятора (величины и диапазона расхода конкретного материала) обеспечиваются метрологической аттестацией.For evaluating calculations of the geometry of the controller, you can use the empirical dependence of the flow rate of the granular medium G (g / s) with a bulk density ρ (g / cm 3 ) on the area of the outlet S (cm) and the change in the length Δl (cm) of the channel G = 33ρ (S- 0.52) ± 0.15Δl. The exact values of the characteristics of the regulator (size and flow range of a particular material) are provided by metrological certification.
IV. Краткое описание чертежейIV. Brief Description of the Drawings
Сущность изобретения поясняется фигурами графических изображений.The invention is illustrated by figures of graphic images.
На фиг. 1 схематично показано устройство регулятора расхода.In FIG. 1 schematically shows a flow control device.
На фиг. 2 представлены полученные экспериментально зависимости весового расхода сыпучего материала от длины канала при разных диаметрах канала.In FIG. Figure 2 shows the experimentally obtained dependences of the mass flow rate of bulk material on the channel length for different channel diameters.
Регулятор расхода сыпучего материала (фиг. 1) состоит из подсоединенного к нижней части бункера 1 патрубка 2 с размещенной на его дне диафрагмой 3, стационарной (неподвижной) трубы 4 и подвижной трубы 5 с подвижным уплотнительным узлом 6, соединенным с приводом перемещения 7, и крышки 8 на подвижной трубе 5. Патрубок 2, диафрагма 3, неподвижная 4 и подвижная 5 трубы размещены на одной общей оси.The flow controller of bulk material (Fig. 1) consists of a
Патрубок 2, заполненный сыпучим материалом, обеспечивает равномерную без нарушения сплошности подачу материала через диафрагму 3 в трубу 4 до полного освобождения бункера 1. В трубе 4 поток свободно падающих частиц под действием сил гравитации ускоряется, создавая разрежение под диафрагмой 3, за счет чего перепад давления на диафрагме и, соответственно, расход через диафрагму увеличиваются и остаются постоянными при неизменном положении трубы 5. Регулирование расхода осуществляют перемещением подвижной трубы 5. При выдвижении трубы 5 (удлинении канала) расход увеличивается, и наоборот, при сокращении длины канала расход уменьшается. Подача материала начинается при открытии крышки 8.The
Зависимость расхода от длины канала для разных диаметров канала показана на фиг. 2. Расход сыпучего гранулированного материала (диаметр гранул 0,7…1,0 мм, насыпная плотность 1,2 г/см3) увеличивается пропорционально росту длины канала. Прирост расхода от длины для каналов большего диаметра возрастает.The dependence of the flow rate on the channel length for different channel diameters is shown in FIG. 2. The flow rate of granular granular material (granule diameter 0.7 ... 1.0 mm, bulk density 1.2 g / cm 3 ) increases in proportion to the increase in the length of the channel. The increase in flow rate from length for channels of larger diameter increases.
V. Осуществление изобретенияV. The implementation of the invention
Примеры исполнения и применения устройстваExamples of execution and application of the device
Пример 1 - регулятор расхода порошкового топливного материала (кернов из диоксида урана) в аппаратах для нанесения защитных покрытий.Example 1 - a regulator of the consumption of powder fuel material (cores of uranium dioxide) in devices for applying protective coatings.
Получение качественных углеродных покрытий на кернах топливных материалов микротвэлов газофазным осаждением в псевдоожиженном слое возможно лишь при строгом соответствии количества сыпучего материала расходу ожижающей газообразной рабочей смеси, ее температуре и времени выдержки материала в слое. Изменение расхода и температуры смеси требуют корректировки расхода частиц так, чтобы частицы находились во взвешенном слое время, необходимое для осаждения покрытия заданной толщины.Obtaining high-quality carbon coatings on the cores of microfuel fuel materials by gas-phase deposition in a fluidized bed is possible only with the strict correspondence of the amount of bulk material to the flow rate of the fluidizing gaseous working mixture, its temperature and the exposure time of the material in the layer. Changes in the flow rate and temperature of the mixture require adjusting the flow rate of the particles so that the particles are in the suspended layer for the time required to deposit a coating of a given thickness.
Для аппарата, предназначенного для нанесения на керны буферных защитных слоев из пирографита и рассчитанного на непрерывную подачу 30 г/с порошка (кернов диаметром 0,5 мм) топливного материала, регулятор расхода выполнен из трех частей - патрубка с диафрагмой, неподвижной и подвижной трубы из нержавеющей стали. Патрубок с внутренним диаметром 14 мм и высотой 80 мм подсоединен к бункеру с кернами. На дне патрубка установлена диафрагма с выпускным отверстием диаметром 10 мм. Неподвижная труба с внутренним диаметром, равным диаметру выпускного отверстия, и длиной 0,5 м соединена соосно с патрубком. Подвижная труба длиной 0,5 м выполнена с внутренним диаметром 12 мм. Внешняя поверхность неподвижной трубы обработана для обеспечения зазора с внутренней поверхностью подвижной трубы, равного 0,03-0,05 мм. Герметичность соединения неподвижной и подвижной трубы достигается применением подвижного уплотнения. Перемещение подвижной трубы осуществляется электроприводом, включающимся по сигналу датчика, отслеживающего один из параметров технологического процесса, например давление на входе ожижающей смеси в реакционную камеру аппарата. Снижение давления потребует снижения расхода сыпучего материала, чтобы поток смеси удерживал в псевдоожиженном слое встречный поток материала в течение времени, которое необходимо для нанесения покрытия.For an apparatus designed for applying buffer protective layers of pyrographite to cores and designed for continuous supply of 30 g / s powder (cores with a diameter of 0.5 mm) of fuel material, the flow regulator is made of three parts - a nozzle with a diaphragm, a fixed and a movable pipe of stainless steel. A pipe with an internal diameter of 14 mm and a height of 80 mm is connected to the bunker with core samples. At the bottom of the nozzle there is a diaphragm with an outlet 10 mm in diameter. A fixed pipe with an inner diameter equal to the diameter of the outlet and a length of 0.5 m is connected coaxially with the pipe. A movable pipe with a length of 0.5 m is made with an inner diameter of 12 mm. The outer surface of the fixed pipe is machined to provide a clearance with the inner surface of the movable pipe equal to 0.03-0.05 mm. The tightness of the connection of the fixed and movable pipes is achieved by using a movable seal. Moving the movable pipe is carried out by an electric drive, which is turned on by a signal from a sensor that monitors one of the process parameters, for example, the pressure at the inlet of the fluidizing mixture into the reaction chamber of the apparatus. Reducing the pressure will require lowering the flow rate of the bulk material so that the flow of the mixture keeps the counter flow of material in the fluidized bed for the time that is necessary for coating.
Наибольшая длина канала, образованного подвижной и неподвижной трубой, равна 0,98 м. Для снижения расхода материала подвижную трубу поднимают, уменьшая общую длину канала. Номинальный расход порошка топливного материала (30 г/с) обеспечивается при длине канала регулятора 0,75 м. Уменьшением или увеличением длины канала можно изменять расход в пределах 26-34 г/с, что превышает более чем на 10% отклонение от номинального значения. Для рассматриваемого в примере процесса с использованием регулятора такого диапазона изменения расхода достаточно, чтобы исключить снижение качества покрытия при отклонении технологических параметров от нормы.The greatest length of the channel formed by the movable and fixed pipe is 0.98 m. To reduce the consumption of material, the movable pipe is raised, reducing the total length of the channel. The nominal flow rate of the fuel material powder (30 g / s) is ensured with a regulator channel length of 0.75 m. By reducing or increasing the channel length, the flow rate can be changed within the range of 26-34 g / s, which exceeds the deviation from the nominal value by more than 10%. For the process considered in the example using the regulator, such a range of flow rate changes is sufficient to exclude a decrease in the quality of the coating when the process parameters deviate from the norm.
Пример 2 - регулятор расхода для аппаратов с кипящим слоем.Example 2 - flow regulator for apparatus with a fluidized bed.
В аппаратах для грануляции, графитизации, сушки, обжига сыпучих материалов термической обработкой в кипящем слое необходимо постоянно поддерживать верхнюю границу материала на одном уровне, например на уровне переточного устройства (полезная модель 108323, «Аппарат кипящего слоя», МПК B01J 8/18). Граница слоя может меняться с изменением условий обработки - расхода и температуры несущего (ожижающего) газа. Поддерживать верхнюю границу кипящего слоя на нужном уровне предпочтительно изменением расхода сыпучего материала, снижая его расход при низком уровне слоя и повышая при высоком.In apparatus for granulation, graphitization, drying, firing of bulk materials by heat treatment in a fluidized bed, it is necessary to constantly maintain the upper boundary of the material at the same level, for example, at the transfer device (utility model 108323, “Fluidized bed apparatus”,
Регулятор расхода, поддерживающий верхнюю границу слоя на постоянном уровне, состоит из патрубка диаметром 50 мм и высотой 250 мм, диафрагмы с выпускным отверстием диаметром 40 мм, соединенной с патрубком неподвижной трубы диаметром 40 мм и толщиной стенки 1 мм и подвижной трубы диаметром 42 мм. Длина неподвижной и подвижной труб 1 м, максимальная длина канала при полном раздвижении труб 1,98 м. Регулятор с указанными размерами обеспечивает возможность изменения расхода сыпучего материала с насыпной плотностью ~1 г/см3 в пределах 350-450 г/с и позволяет поддерживать верхний уровень кипящего слоя неизменным корректировкой расхода.The flow regulator, which maintains the upper boundary of the layer at a constant level, consists of a nozzle with a diameter of 50 mm and a height of 250 mm, a diaphragm with an
Предложенный регулятор расхода обеспечивает высокую равномерность расхода и отличается высокой точностью дозирования (отклонения от заданного расхода не более 0,5% весовых) при широком диапазоне расходов (от долей грамма до килограммов в секунду). Корректировка расхода под изменяющиеся технологические параметры в зоне обработки материала (температура, давление) или под программу расхода материала по времени в технологическом процессе занимает доли секунды. Конструкция регулятора проста в эксплуатации и для изготовления.The proposed flow regulator provides high flow rate uniformity and is characterized by high metering accuracy (deviations from the specified flow rate of not more than 0.5% by weight) with a wide range of flow rates (from fractions of a gram to kilograms per second). Correction of the flow rate for changing technological parameters in the material processing zone (temperature, pressure) or for the time-consuming material consumption program in the technological process takes fractions of a second. The design of the regulator is easy to operate and to manufacture.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016103934A RU2616351C1 (en) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | Loose material flow control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016103934A RU2616351C1 (en) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | Loose material flow control |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2616351C1 true RU2616351C1 (en) | 2017-04-14 |
Family
ID=58642959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016103934A RU2616351C1 (en) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | Loose material flow control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2616351C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2707201C1 (en) * | 2019-03-25 | 2019-11-25 | Федеральное казенное предприятие "Казанский государственный казенный пороховой завод" | Automated powder packing line |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU371154A1 (en) * | 1970-04-20 | 1973-02-22 | FEEDER BULK MATERIALS | |
| RU2138783C1 (en) * | 1998-06-04 | 1999-09-27 | Тамбовский государственный технический университет | Bulk material continuous dosing method |
| RU2293952C1 (en) * | 2005-10-14 | 2007-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Ставрон" | Batcher for free-flowing substances |
| WO2007031647A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-22 | Lesaffre Et Compagnie | Metering valve comprising a fixed inner conduit and a mobile outer sleeve |
-
2016
- 2016-02-08 RU RU2016103934A patent/RU2616351C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU371154A1 (en) * | 1970-04-20 | 1973-02-22 | FEEDER BULK MATERIALS | |
| RU2138783C1 (en) * | 1998-06-04 | 1999-09-27 | Тамбовский государственный технический университет | Bulk material continuous dosing method |
| WO2007031647A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-22 | Lesaffre Et Compagnie | Metering valve comprising a fixed inner conduit and a mobile outer sleeve |
| RU2293952C1 (en) * | 2005-10-14 | 2007-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Ставрон" | Batcher for free-flowing substances |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2707201C1 (en) * | 2019-03-25 | 2019-11-25 | Федеральное казенное предприятие "Казанский государственный казенный пороховой завод" | Automated powder packing line |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2602819B2 (en) | Automatic control of flowable material flow by continuous metering device | |
| RU2086931C1 (en) | Method for recording product flow and device for effecting the same | |
| US5469994A (en) | Apparatus and method for dosing a particulate phase present in a gas/particle flow from a fluidized bed | |
| CN102389742B (en) | High-precision dispensing equipment and control method thereof | |
| CN109126602A (en) | Powder liquid continuous mixer and continuous metering mixture manufacturing line | |
| US5538162A (en) | Apparatus and method for dosing | |
| CN110694544B (en) | Controller of direct-falling type material batching device based on variable speed learning | |
| RU2616351C1 (en) | Loose material flow control | |
| JPS61264111A (en) | Method and apparatus for packing shaft furnace with stock material | |
| US10989580B2 (en) | Apparatus and method for feeding doses of fluidisable materials | |
| US20170358376A1 (en) | Powder-transfer device with improved flow | |
| JP6094878B2 (en) | Powder input system | |
| RU2503932C2 (en) | Method for volume dosing of loose materials and device for its realisation | |
| CN205562000U (en) | Intermittent type formula decrement balance | |
| US5332337A (en) | Particle feeding device and method for pyrolytic carbon coaters | |
| RU2614682C2 (en) | Method and device for granulation with pressure regulation | |
| RU2133013C1 (en) | Pneumatic metering device for powdery materials | |
| JPH07163857A (en) | Apparatus and method for supplying solid existing in flow of gas and solid from fluidized bed | |
| JPS63201595A (en) | Method of coating granulated powder material | |
| PL172396B1 (en) | Proportioning method and apparatus | |
| Schulze et al. | Discharge of bulk solids | |
| RU57454U1 (en) | WEIGHT DOSER FOR THREE COMPONENT MIXTURE | |
| JP2003155124A (en) | Powder and granular material continuous and constant feed device | |
| CN213543754U (en) | Ordinary pressure hourglass metering device | |
| RU2679740C1 (en) | Vibration dispenser |