SU935212A1

SU935212A1 - Device for metering-out powders

Info

Publication number: SU935212A1
Application number: SU802990459A
Authority: SU
Inventors: Александр Чеславович Машек; Владимир Иванович Ходкин; Виктор Иванович Саутин
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4361
Priority date: 1980-10-04
Filing date: 1980-10-04
Publication date: 1982-06-15

Description

1one

Изобретение относитс к порошке ,вой металлургии, в частности к устройствам дл дозировани порошков при заполнении технологических емкостей и пресс- форм.The invention relates to powder, metallurgy, and in particular to devices for dispensing powders when filling process containers and molds.

Известно устройство дл дозировани порошков, включающее бункер и вибрирующий элемент, установленный внутри бункера 1.A device for metering powders is known, comprising a hopper and a vibrating element mounted inside the hopper 1.

К недостаткам данного устройства относ тс сложность конструкции,низка производительность и отсутствие возможности его применени в вакууме или в зкой среде.The disadvantages of this device include the design complexity, low productivity and the lack of its applicability in a vacuum or viscous environment.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату, вл етс устройство дл дозировани порошков, включающее бункер с каналом транспортировки и систему верхних и нижних злектродов, св занных с источником высокого напр жени . При этом .электроды выполнены в виде плоско-параллельных пластин , разделенных диэлектрическими перегородками 2.Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device for dispensing powders, including a hopper with a transport channel and a system of upper and lower electrodes associated with a high voltage source. In this case, the electrodes are made in the form of plane-parallel plates separated by dielectric partitions 2.

К недостатку данного устройства относитс низка производительность процесса дозировани порошков в вакууме или в зкой диэлектрической среде, что обусловлено малой продолжительностью воздействи электрического пол на частицы порошка в процессе их дозировани . Целью изобретени вл етс увеличение производительности процесса дозировани порошков в вакууме или в зкой диэлектрической среде.The disadvantage of this device is the low productivity of the process of dosing powders in a vacuum or a viscous dielectric medium, which is due to the short duration of the action of an electric field on the powder particles in the process of dosing them. The aim of the invention is to increase the productivity of the dosing process of powders in a vacuum or viscous dielectric medium.

Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл дозировани по10 рошков, включающем бункер с каналом транспортировки и систему верхних и нижних электродов, св занных с источником высокого напр жени , нижний электрод выполнен с трем участками This goal is achieved by the fact that in a device for dispensing powders, including a bunker with a transport channel and a system of upper and lower electrodes connected to a high voltage source, the lower electrode is made with three sections

15 различного наклона и рабочей поверхностью , профилированной зубчатым контуром с глубиной впадины, составл ющей 0,1-10 максимальных толщин порошкового сло , причем угол накло20 на к горизонтальной плоскости первого и третьего участков составл ет 0,81 ,8 угла естественного откоса порошка , угол наклона второго участка не превышает 0,9 угла откоса, верхние 15 different inclinations and a working surface shaped by a jagged contour with a depression depth of 0.1-10 maximum thicknesses of the powder layer, the angle 20 on the horizontal plane of the first and third sections being 0.81, 8 the angle of repose of the powder, angle the slope of the second section does not exceed 0.9 angle of slope, the upper

25 электроды, расположенные над первым и вторым участками, изолированы друг от друга, а электроды, расположенные над третьим участком, объединены В изолированные друг от друга и че30 редующиес между собой подгруппы. при этом источник высокого напр жени выполнен с независимыми выходами , а электроды, расположенные над первым и вторым участками, и электроды , объединенные в подгруппы, под соединены к независимым выходам источника высокого напр жени . На фиг.1 показано предлагаемое устройство, схема; на фиг.2 - схема распределени порошкового сло по поверхности нижнего электрода в зависимости . от угла его наклона к горизонтальной плоскости. Устройство состоит из бункера 1 с каналом 2 ввода порошка, нижнего электрода 3, состо щего из участков различного наклона, обозначенных индексами Г, Г1,и Г11, рабоча поверхность 4 которого профилирована зубчатым контуром, системы верхних электродов 5 и источника б высокого напр жени , выполненного с независи мыми выходами, обозначенными буквам А, В и С. Дл выгрузки порошка в технологическую емкость {не показан предусмотрен разгрузочный канал 7. Буквами а - г (фиг.2) обозначены структура порошковых слоев, образую щихс на поверхности нижнего электрода в зависимости от угла его накл на. Глубина впадин зубчатого контур составл ет 0,1-10 максимальнух толщин порошкового сло . Угол наклона к горизонтальной плоскости первого и третьего участков нижнего электро да составл ет О, угла естественного откоса порошка, угол наклон второго участка не превышает 0,9 угла откоса. Верхние электроды, расположенные над участками Г и II, подключены к выходам А источника, а верхние элек роды, расположенные над участком II разделены на две группы, одна из ко торых подключена к выходу В источни ка, а друга - к выходу С, причем обе группы разбиты на подгруппы, соответственно обозначенные как В, BriВ и С,С..,Сп и чередующие с между собой в последовательности В,С,В, С,В,С„, Канал транспортировки порошка представл ет собой зазор между верх ними и нижними электродами (не обоз начен) . Устройство работает следующим образом. Из бункера порошок через канал ввода самотеком поступает на участо 1 нижнего электрода, а затем в виде тонкого сло доходит до участка 11 нижнего электрода. В месте сопр жени участков 1 и II слой порошка немного увеличиваетс (в 1,5-2 раза ) по высоте а его механическое перемещение прекращаетс (за счет наличи зубчатого контура на рабочей поверхности нижнего электрода). Структура ь (см. фиг.2) образуетс в случае, когда угол наклона учвстка Г близок к углу естественного откоса дозируемого порошка ( oL 0,9l ,ldp). Структура г образуетс на участке при air 0-0,9ci,oTf При dij С,9 oLpTX структуры г вл етс неустойчивой и порошковый слой может самопроизвольно перемещатьс . При уменьшении drj до нул устойчивость сло порошка максимальна , однако при этом образуетс его утолщение, что нежелательно при обработке порошка. Участок III рабочей поверхности вл етс основным участком обработки. При увеличении наклона oLj (например, дл увеличени производительнЬсти дозировани ) до величины , равной 1, 2-1,8 d-oTK можно получить порошковую структуру q (фиг.2). Таким образом, наличие зубчатого контура рабочей поверхности позвол ет управл ть формой и структурой порошкового сло . В предлагаемой конструкции существует активна форма управлени движением порошка путем воздействи на него электрическим полем, которое создаетс в транспортном канале между электродами и источником высокого посто нного или переменного (частота0-5000 Гц) напр жени (3-50 кВ). Под действием электрического пол возникают электрические токи, привод щие к электрической зар дке частиц порошкообразного материала. За нар ды частиц действуют электрические силы и отбывают порошковые гранулы от поверхности сло . При этом частицы начинают двигатьс колебательно, периодически отрыва сь от сло порошка и через некоторое врем пада на него оп ть, причем (вследствие наклона к горизонтали канала транспортировки ) частицы одновременно под действием веса смещаютс вниз по каналу, и поэтому двигаютс по дугообразным траектори м, подобным баллистичесжим (на фиг.1 показаны пунктиром). Максимальна высота подъема этих траекторий определ етс интенсивностью и частотой электрического пол . В результате над поверхностью неподвижного сло образуетс псевдокип щий слой частиц. Колебательна составл юща движени частиц обусловлена тем, что, во-первых, в посто нном поле зар женные частицы разгон ютс и накапливают энергию в межэлектродном зазоре транспортного канала , пролетают сквозь верхние электроды в надэлектродную область слабого пол и возвращаютс назад под действием электрических и гравитационных сил (наход сь над и между электродами гранулы частично тер ют, зар д). Во-вторых, в переменном поле в добавление к физическому fuvvu-ficTвню посто нного ПОЛЯ на зар женные частицы действуют знакопеременные силы, не только разгон нлцие, но и тормоз щие частицы, и поэтому прижи мающие их колебани к поверхности ;сло порошка. При достаточно большой частоте (100-500 Гц) и достаточно малой напр женности пол (5-10 кВ/см) псе ДОКИПЯ1ДИЙ слой не достигает верхних управл ющих электродов, а сосредото чен в межэлектродном зазоре d (d 5-50 мм), Увеличива интенсивнос пол и уменьша частоту, можно зас тавить колеблющиес частицы подн ть с до электродов и выше. Последнее возможно, так как рассто ние между соседними верхними управл ющими эле родами пор дка межэлектродного рассто ни (3,и сеть (р д стержней или полуколец) верхних электродов пропу кает сквозь себ частицы порошка. Управление движением сло порошка посредством управл ющих электродов производитс в следующей после довательности . ч Сначала на верхние электроды, на ход щиес над участками I и II поверхности транспортировки и подключенные к выходам А источника высо кого напр жени подаетс управл ющее напр жение в течение интервала времени, достаточно дл того, чтобы порошок с Запертого порошкового сло участков Г и II в результате образовани над слоем псевдокип щего сло стек бы на участок Г11 в количестве, доста точном дл заполнени на этом участ ке зоны, наход щейс под подгруппой В (зона В) группы верхних электро дов, подключенных к выводам В (груп па В) источника. При этом группа В находитс под нулевым потенциалом, и поле в зоне В (а также в зонах B,j,BjВр) отсутствует. Порошок за счет псевдокипени попадает на верхний участок зоны B-i и стекает по ней вниз уже под действием свое го веса, образу в этой зоне тонкий , рассредоточенный слой (посредством описанного выше механизма пассивного управлени слоем). После этого, как зона В заполнена полностью , на управл ющие электроды А и С подаетс нулевой потенциал,а на электроды В от источника подаетс управл ющее напр жение, в результате чего в зонах B,B....Bf, действует электрическое поле. Порошок аналогичным описанному способа перетекает из зоны В в зону нулеBoto пол С, тем самьм очища зону 1Ц от порошка и освобожда ее длп iKiuon его порции. Затем, после пмщого перемещени порошка из зоны 1. и пом ого заполнени зоны С, на электроды А и С оп ть подаетс управл ющее напр жение, а на электроды В - нулевой потенциал. В этом интервале времени порошок из зоны С переходит в зону В, и одновременно оп ть из зоны А в освобожденную зону В. Таким образом, непрерывно подава управл ющее напр жение последовательно то на электроды группы А и С, то на электроды группы В, можно обеспечить движение тонкого сло порошка вдоль поверхности транспортировки , причем слой порошка будет стратированным (прерывистым) вдоль длины канала транспортировки. В разгрузочный канал порошок поступает периодически (через равные промежутки времени) порци ми, масса которых равна массе порошкового сло , помещающегос в зонах В,С,В,Сп,. Положительным свойством описываемого устройства вл етс увеличение максимальной производительности дозировани по сравнению с известной конструкцией. Более интенсивный съем порошка посредством воздействи электрического пол в предлагаемом устройстве можно обеспечить за счет того, что, во-первых, можно неограниченно увеличивать площадь сло , т.е. поверхность порошковой массы, на которую воздействуем полем, вовторых , верхние электроды имеют дискретную и практически проницаемую дл порошка структуру, и поэтому в режиме сильного низкочастотного (в пределе - посто нного) пол , подн .имающего псевдокип щий слой порошка над этими электродами, веро тность соударени с ними, гранул будет мала, и следовательно мало обратное отражение частиц в слой; в-третьих, обеспечение электрического контакта сло частиц непосредственно с нижним электродом дает возможность интенсифицировать зар дку частиц, котора происходит здесь значительно лучше , чем через диэлектрический слой за счет емкостных переменных токов, и использовать медленно мен ющеес (лучше посто нное) поле, позвол ющее максимально подн ть .скорость частиц. Другим положительным качеством предлагаемого изобретени вл етс усиление эффекта дезагрегировани скомковавшихс и слипшихс в исход- ном порошке частиц, что достигаетс не только взаимным расталкиванием одноименно зар женных частиц и частеП агломератов, но также и многократными ударными воздействи ми на них в процессе колебательного двиЖйнип порошка вдоль канала транспортировки . К положительным свойствам предлагаемого изобретени следует отнести также и возможность лучшей очистки воздействием электрического пол деталей канала транспортировки от оставшихс от предыдущей партии порошковых гранул, удаление которых крайне необходимо при переходе от дозировани одной партии порошка к другой, особенно когда предъ вл ютс требовани предельной стерильности процесса. Указанное качество достигаетс в результате того, что электрическое поле, которое можно в процессе очистки еще больше усилить вследствие отсутстви порошковой массы, проникает во все впадины мелкоструктурного профил нижнего элект рода и извлекает оттуда случайно застр вшие гранулы.25, the electrodes located above the first and second sections are isolated from each other, and the electrodes located above the third section are combined into insulated from each other and alternating subgroups. the high voltage source is made with independent outputs, and the electrodes located above the first and second sections, and the electrodes combined into subgroups, are connected to the independent outputs of the high voltage source. Figure 1 shows the proposed device, the scheme; Fig. 2 is a diagram of the distribution of the powder layer on the surface of the lower electrode, depending on. from the angle of its inclination to the horizontal plane. The device consists of a bunker 1 with a channel 2 for inputting powder, a lower electrode 3 consisting of sections of different inclination, indicated by the indices Г, Г1, and Г11, the working surface 4 of which is profiled by a serrated circuit, a system of upper electrodes 5 and a high voltage source b, made with independent outputs, marked with letters A, B and C. To unload the powder into the process tank {not shown, a discharge channel 7 is provided. Letters a - g (Fig.2) indicate the structure of powder layers forming on the surface of the lower el. ktroda depending on the angle of its paste on. The depth of the dents of the toothed contour is 0.1-10 maximum thickness of the powder layer. The angle of inclination to the horizontal plane of the first and third sections of the lower electrode is 0, the angle of repose of the powder, the angle of inclination of the second section does not exceed 0.9 of the angle of inclination. The upper electrodes located above sections G and II are connected to the outputs A of the source, and the upper electrons located above section II are divided into two groups, one of which is connected to the output B of the source and the other to output C, both of which the groups are divided into subgroups, respectively designated as B, BriB and C, C .., Cn and alternating with each other in the sequence B, C, B, C, B, Cn, the powder transport channel is the gap between them and lower electrodes (not specified). The device works as follows. From the bunker, the powder through the input channel by gravity enters part 1 of the lower electrode, and then, as a thin layer, reaches section 11 of the lower electrode. At the junction of sections 1 and II, the powder layer slightly increases (1.5–2 times) in height, and its mechanical movement stops (due to the presence of a jagged contour on the working surface of the lower electrode). The structure (see Fig. 2) is formed in the case when the angle of inclination of the section G is close to the angle of repose of the metered powder (oL 0.9l, ldp). The structure g is formed at the site when air is 0-0.9ci, oTf At dij C, 9 o LpTX, the structure g is unstable and the powder layer can spontaneously move. When reducing drj to zero, the stability of the powder layer is maximum, however, at the same time its thickening is formed, which is undesirable when processing the powder. The work area area III is the main treatment area. By increasing the slope of oLj (for example, to increase the productivity of dosing) to a value of 1, 2-1.8 d-oTK, it is possible to obtain a powder structure q (Fig. 2). Thus, the presence of the toothed contour of the working surface makes it possible to control the shape and structure of the powder layer. In the proposed design, there is an active form of controlling the movement of the powder by applying an electric field to it, which is created in the transport channel between the electrodes and a source of high constant or alternating (frequency0-5000 Hz) voltage (3-50 kV). Under the action of an electric field, electric currents arise, leading to an electric charge on the particles of a powdery material. Electric forces act on particle particles and serve powder granules from the surface of the layer. At the same time, the particles begin to oscillate, periodically separating from the powder layer and after some time falling on it again, and (due to the inclination of the transport channel to the horizontal), the particles simultaneously move down the channel under the action of weight, and therefore move along arcuate trajectories, similar ballistic (in figure 1 shown by the dotted line). The maximum lifting height of these trajectories is determined by the intensity and frequency of the electric field. As a result, a fluidized bed of particles is formed above the surface of the fixed bed. The oscillatory component of the particle motion is due to the fact that, firstly, in a constant field, the charged particles accelerate and accumulate energy in the interelectrode gap of the transport channel, fly through the upper electrodes into the super electrode region of the weak field and return back under the influence of electric and gravitational forces (located above and between the electrodes, the granules are partially lost, charged). Secondly, in an alternating field, in addition to the physical fuvvu-fict of a constant FIELD, charged particles act on alternating forces, not only acceleration, but also braking particles, and therefore pressing them to the surface; a layer of powder. With a sufficiently large frequency (100–500 Hz) and a sufficiently low voltage, the field (5–10 kV / cm) in the dockup layer does not reach the upper control electrodes, and is concentrated in the interelectrode gap d (d 5–50 mm), Intensity of the field and decreasing the frequency, it is possible to set oscillating particles to rise from the electrodes to above. The latter is possible, since the distance between adjacent upper control electrons of the order of the interelectrode distance (3, and the network (a series of rods or half-rings) of the upper electrodes passes through the powder particles. The motion of the powder layer is controlled by means of control electrodes of the following sequence. First, a control voltage is applied to the upper electrodes, to the transportation surfaces above sections I and II and connected to the high voltage source outputs A during the interval time was sufficient to ensure that the powder from the Locked powder layer of sections G and II, as a result of the formation of the fluidized bed above the layer, would stack onto the section G11 in an amount sufficient to fill the area below the subgroup B (area C) the group of upper electrodes connected to the terminals B (group B) of the source. In this case the group B is under a zero potential, and the field in zone B (as well as in zones B, j, BjBr) is absent. Due to the pseudo-peak, the powder falls on the upper part of the B-i zone and flows down it already under the influence of its weight, forming a thin, dispersed layer in this zone (using the passive control mechanism described above). After that, as zone B is completely filled, a zero potential is applied to control electrodes A and C, and a control voltage is applied to electrodes B from the source, as a result of which an electric field acts in zones B, B ... Bf. A powder similar to the described method flows from zone B to the zone of zero Boto C field, thereby cleaning the 1C zone from the powder and freeing it for iKiuon of its portion. Then, after moving the powder from zone 1. and filling the zone C, a control voltage is applied to electrodes A and C, and zero potential is applied to electrodes B. In this time interval, the powder from zone C goes to zone B, and at the same time again from zone A to the released zone B. Thus, by continuously supplying a control voltage to the electrodes of groups A and C, then to the electrodes of group B, to ensure the movement of a thin layer of powder along the transport surface, and the powder layer will be stratified (intermittent) along the length of the transport channel. The powder enters the discharge channel periodically (at regular intervals) in portions, the mass of which is equal to the mass of the powder layer placed in zones B, C, B, Cn. A positive feature of the device described is an increase in the maximum metering capacity as compared with the known construction. A more intense removal of the powder through the effect of an electric field in the proposed device can be ensured by the fact that, firstly, it is possible to increase the area of the layer, i.e. secondly, the upper electrodes have a discrete and practically permeable powder structure, and therefore, in the mode of a strong low-frequency (constant - in the limit) field raising the fluidized powder layer above these electrodes, the probability colliding with them, the granules will be small, and therefore the reverse reflection of particles in the layer is small; thirdly, the provision of electrical contact of the layer of particles directly with the lower electrode makes it possible to intensify the charge of particles, which occurs much better here than through the dielectric layer due to capacitive alternating currents, and use a slowly varying (better constant) field that allows maximize particle speed. Another positive feature of the invention is to enhance the disaggregation effect of the particles, which are crumpled and stuck together in the initial powder, which is achieved not only by mutual repulsion of the same charged particles and part of the agglomerates, but also by repeated impact on them during the oscillatory motion of the powder along the channel transportation. The positive properties of the proposed invention also include the possibility of better cleaning by the effect of the electric field of the transport channel parts from the remaining batch of powder granules, the removal of which is extremely necessary during the transition from dosing of one batch of powder to another, especially when the requirements are extremely sterile. This quality is achieved as a result of the fact that the electric field, which can be further strengthened during the cleaning process due to the absence of powder mass, penetrates into all the cavities of the lower-profile fine-grained profile and extracts randomly stuck granules from there.

Предлагаемое устройство дл управлени процессом дозировани порошкообразных материалов имеет следующи параметры. Ширина нижнего электрода 3-100 мм, его длина - 1000 мм, длина участков I и ГГ - 300 мм,межэлектродное рассто ние с - 15 мм, длина зон ,,...В, С j, - 80 мм, ко личество указанных зон - 7, глубина впадины зубчатого профил электрода - 2 мм, ее длина - 7 мм, наклоны I и III участков - oi-1 а1з 25, наклон участка И oLq 5°, максимальное напр жение источника 4-20 кВThe proposed device for controlling the dosing process of powder materials has the following parameters. The width of the lower electrode is 3-100 mm, its length is 1000 mm, the length of sections I and YY is 300 mm, the interelectrode distance is 15 mm, the length of the zones, ..., B, C j, is 80 mm, the number of zones - 7, the depth of the cavity of the serrated profile of the electrode is 2 mm, its length is 7 mm, the slopes of the I and III sections are oi-1 al 25, the slope of the area is And oLq 5 °, the maximum source voltage is 4-20 kV

Испытани провод т с порошком ЭП-741 со средним размером частиц 100 мкм. Достигаетс равномерное расредоточение и движение порошка тонким , однородньм по структуре в пределах каждой зоны слоем с максимальной высотой h 3 мм.The tests are carried out with an EP-741 powder with an average particle size of 100 microns. A uniform dispersion and movement of the powder is achieved by a thin, homogeneous structure within each zone with a layer with a maximum height of h 3 mm.

Максимальна удельна производительность съема порошка с поверхности сло электрическим полем дово дитс до значени 36 кг/ч.The maximum specific removal rate of the powder from the surface of the layer is brought to an electric field by an electric field to a value of 36 kg / h.

Предложенное устройство дл управлени процессом дозировани порокообразных материалов позвол ет без использовани механически движущихс узлов обеспечить движение порошкообразного материала тонким, однородньн , перемешивающимс слоем вдол поверхности транспортировки неограниченной площади. Указанный характе движени порошка позвол ет создать услови дл обработки каждой порошковой гранулы непосредственно в транспортнс канале дозатора.The proposed device for controlling the dosing process of porous materials allows, without using mechanically moving assemblies, to ensure the movement of the powdered material in a thin, uniform, mixing layer along the transport surface of unlimited area. The specified movement of the powder makes it possible to create conditions for the processing of each powder granule directly in the transport channel of the dispenser.

Принцип работы устройства предопредел ет эффективность его испол зовани в ге1 1етичных Кс1мерах в вакууме или в неподвижной в зкой диэлектрической среде, особенно повышенного давлени .The principle of operation of the device determines the efficiency of its use in geometrical X1 measures in a vacuum or in a fixed viscous dielectric medium, especially under increased pressure.

Предложенное устройство позвол ет в 2,5-3 раза повысить максимальную удельную производительность дозировани порошка электрическим полем по сравнению с известным.The proposed device allows for a 2.5 to 3-fold increase in the maximum specific productivity of powder dosing with an electric field as compared with the known.

Предлагаемое изобретение также усиливает эффект дезагрегировани скомковавшйхс частиц, позвол ет, если требуетс , устранить контакт и натирание порошка о диэлектрический материал, обеспечивает лучшую очистку канала транспортировки дозатора от случайно оставшихс гранул предыдущей партии, повышает агрегативную устойчивость дозируемой порошковой массы при возникновении случайных электрических разр дов.The present invention also enhances the effect of disaggregating loose particles, allows, if necessary, eliminating the contact and rubbing of the powder on the dielectric material, provides better cleaning of the dispenser transportation channel from randomly remaining granules of the previous batch, increases the aggregate stability of the dispensed powder mass when random electrical discharges occur.

Claims

Invention Formula

A device for dispensing powders, including a bunker with a transport channel and a system of upper and lower electrodes associated with a high voltage source, characterized in that, in order to increase the productivity of the process of dispensing powders in a vacuum or viscous dielectric medium, the lower electrode is made three sections of different inclination and a working surface profiled by a jagged contour with a depth of 0.1-10 maximum thickness of the powder layer, the angle of inclination to the horizontal pl The bones of the first and third sections are 0.8-1.8 of the angle of repose of the powder, the angle of inclination of the second section does not exceed 0.9 of the angle of inclination, the upper electrodes located above the first and second sections are insulated from each other, and the electrodes located over the third section, the subgroups are isolated from each other and alternating with each other, while the high voltage source is made with independent outputs, and the electrodes located above the first and second sections and the electrodes combined into subgroups are connected inens to independent high voltage source outputs.

Information sources,

taken into account during examination I

1, USSR Author's Certificate 732675, cl. G 01 F 13/00, 1979.

2. Authors certificate of the USSR 688829, cl. G 01 F 13/00, 1979.