Устройство для дозирования порошков

Устройство для дозирования порошков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соеетскик

Социалистическив

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) 3вявлено 041(180 (21) 2990459/22-02 {5 () М. Кд.з

В 22 F 1/00

G 01 F 13/00 с присоединением заявки N9 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам иэобретеннй и открытий

Опубликовано 150682. Бюллетень МВ 22

Дата опубликования описания 150682 (531 УДК 621. 762. .073(088.8) (72) Авторы изобретения

A.×.

Машек, В.И. Ходкин и В.И. Саут

В с (-": (. (71) За яв итель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ПОРОШКОВ

Изобретение относится к порошко,вой металлургии, в частности к устройствам для дозирования порошков при заполнении технологических емкостей и пресс-форм.

Известно устройство для дозирования порошков, включающее бункер и вибрирующий элемент, установленный внутри бункера (1) .

К недостаткам данного устройства относятся сложность конструкции,низкая производительность и отсутствие возможности его применения в вакууме или вязкой среде.

Наиболее близкйм к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату, является устройство для дозирования порошков, включающее бункер с каналом транспортировки и систему верхних и нижних электродов, связанных с источником высокого напряжения. При этом .электроды выполнены в виде плоско-параллельных пластин, разделенных диэлектрическими перегородками (2) °

К недостатку данного устройства относится низкая производительность процесса дозирования порошков в вакууме или вязкой диэлектрической среде, что обусловлено малой продолжительностью воздействия электрического поля на частицы порошка в процессе их дозирования.

Целью изобретения является увеличение производительности процесса дозирования порошков в вакууме или вязкой диэлектрической среде.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для дозирования порошков, включающем бункер с каналом транспортировки и систему верхних и нижних электродов, связанных с источником высокого напряжения, нижний электрод выполнен с тремя участками различного наклона и рабочей поверхностью, профилированной зубчатым контуром с глубиной впадины, составляющей 0,1-10 максимальных толщин порошкового слоя, причем угол наклона к горизонтальной плоскости первого и третьего участков составляет 0,81,8 угла естественного откоса порошка, угол наклона второго участка не превышает 0,9 угла откоса, верхние электроды, расположенные над первым и вторым участками, изолированы друг от друга, а электроды, расположенные над третьим участком, объединены в изолированные друг от друга и чередующиеся между собой подгруппы, 935212

)О при этом источник высокого напряжения выполнен с независимыми выходами, а электроды, расположенные над первым и вторым участками, и электроды, объединенные в подгруппы, подсоединены к независимым выходам источника высокого напряжения.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство, схема; на фиг.2 — схема распределения порошкового слоя 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, состоящего из участков различного наклона, обозначенных индексами I, II,è III рабочая поверхность 4 которого профилирована зубчатым контуром, системы верхних электродов 5 и источника 6 высокого напряжения, выполненного с независимыми выходами, обозначенньми буквами

A В и С. Для выгрузки порошка в технологическую емкость (не показана предусмотрен разгрузочный канал 7.

Буквами Π— (фиг .2) обозначены структура порошковых слоев, образующихся на поверхности нижнего электрода в зависимости от угла его накло на. Глубина впадин зубчатого контура составляет 0,1-10 максимальнух толщин порошкового слоя ° Угол наклона к горизонтальной плоскости первого и третьего участков нижнего электрода составляет 0,8-1,8 угла естественного откоса порошка, угол наклона второго участка не превышает 0,9 угла откоса.

Верхние электроды, расположенные над участками I u II подключены к выходам A источника, а верхние элект роды, расположенные над участком III разделены на две группы, одна из которых подключена к выходу В источника, а другая — к выходу С, причем обе группы разбиты на подгруппы, соответственно обозначенные как В, B . B и C„ С ...С„ и чередующиеся между собой в последовательности

В,С„,В 1, С,1,.....В,,С

Канал транспортировки порошка представляет собой зазор между верхними и нижними электродами (не обозначен) . устройство работает следующим образом.

Из бункера порошок через канал ввода самотеком поступает на участок

1 нижнего электрода, а затем в виде тонкого слоя доходит до участка 11 нижнего электрода. В месте сопряжения участков I u II слой порошка немного увеличивается (в 1,5-2 раза) по высоте,, а его механическое перемещение прекращается (за счет наличия зубчатого контура на рабочей поверхности нижнего электрода).

Структура Ь (см. Фиг.2) образуется в случае, когда угол наклона участка I близок к углу естественного откоса дозируемого порошка (eL< = 0,9l,1 cL ). Структура r образуется на участке при а(y = 0-0,9с „При д Q )C 9 с(,о х структуры Г является неустойчивой и порошковый слой может самопроизвольно перемещаться. При уменьшении ale до нуля устойчиность слоя порошка максимальна, однако при этом образуется его утолщение, что нежелательно при обработке порошка. Участок III рабочей поверхности является основным участком обработки. При увеличении наклона д-3(например, для увеличения производительности дозирования) до величины, Равной 1,2-1 8 Авто, можно получить порошковую структуру (фиг.2). Таким образом, наличие зубчатого контура рабочей поверхности позноляет управлять формой и структурой порошкового слоя.

) В предлагаемой конструкции существует активная Форма управления движением порошка путем воздействия на него электрическим полем, которое создается н транспортном канале между электродами и источником высокого постоянного или переменного (частота 0-5000 Гц) напряжения (3-50 кВ). Под действием электрического поля возникают электрические токи, приводящие к электрической зарядке частиц порошкообразного материала. 3а наряды частиц действуют электрические силы и открывают порошковые гранулы от поверхности слоя. При этом частицы начинают днигаться колебательно, периодически отрываясь от слоя порош-40 ка и через некоторое время падая на него опять, причем (вследствие наклона к горизонтали канала транспортировки) частицы одновременно под действием веса смещаются вниз по каналу, 45 и поэтому двигаются по дугообразным траекториям, подобным баллистичевким (на фиг.1 показаны пунктиром).

Максимальная высота подъема этих траекторий определяется интенсивностью и частотой электрического поля. В результате над поверхностью неподнижного слоя образуется псевдокипящий слой частиц. Колебательная составляющая движения частиц обусловлена тем, чтО, вО-первых, В ЛОстОянном поле заряженные частицы разгоняются и накапливают энергию в межэлектродном зазоре транспортного канала, пролетают сквозь верхние электроЛы в надэлектродную область слабого поля и возвращаются назад под действием электрических и гравитационных сил (находясь над и между электролами гранули частично теряют заряд). Во вторых, B переменном поле

65 в добавление к физическому я<.;)и йс,—

935212 вию постоянно) о полн на заряженные частицы действуют знакопеременные силы, не только разгоняющие, но и тормоз ящие частицы, и поэтому прижимаюшие их колебания к поверхности слоя порошка. 5

При достаточно большой частоте (100-500 Гц) и достаточно малой напряженности поля (5-10 кВ/см) псевдокипящий слой не достигает верхних управляющих электродов, а сосредото- 10 чен в межэлектродном зазоре cf (d = — 5-50 мм). Увеличивая интенсивность поля и уменьшая частоту, можно заставить колеблющиеся частицы подняться до электродов и выше. Последнее возможно, так как расстояние между соседними верхними управляющими электродами порядка межэлектродного расстояния d,и сеть (ряд стержней или полуколец) верхних электродов пропускает сквозь себя частицы порошка.

Упра вле н ие дв иже нием ело я порошка посредством управляющих электродов производится в следующей последовательности °

Другим положительным качеством предлагаемого изобретения является усиление эффекта деэагрегирования скомковавшихся и слипшихся в исходном порошке частиц, что достигается не только взаимным расталкиванием одноименно заряженных частиц и частей агломератов, но также и многократными ударными воздействиями на них в процессе колебательного движения порошка вдоль канала транспортировки.

K положительным свойствам преДлагаемого изобретения следует отСначала на верхние электроды, находящиеся над участками I u II поверхности транспортировки и подключенные к выходам A источника высокого напряжения подается управ- З0 ляющее напряжение в течение интервала времени, достаточно для того, чтобы порошок с Запертого порошкового слоя участков I u

II в результате образования над 35 слоем псевдокипящего слоя стек бы на участок III в количестве, достаточном для заполнения на этом участке эоны, находящейся под подгруппой

В 1 (эона В ) группы верхних электро- 40 дов, подключенных к выводам В (группа В) источника. При этом группа В находится под нулевым потенциалом, и поле в зоне В 1 (а также в зонах

В,В .....Вд) отсутствует. Порошок эа счет псевдокипения попадает на верхний участок эоны В и стекает по ней вниз уже под действием саоего веса, образуя в этой зоне тонкий, рассредоточенный слой (посред)ством описанного выше механизма пассивного управления слоем). После этого, как зона В1 заполнена полностью, на управляющие электроды А и С подается нулевой потенциал,а на электроды В от источника подается управляющее напряжение, в результате чего в зонах В,В ...,B> действует электрическое поле. Порошок аналогичныч описанному способам перетекает из эоны В в зону нуле- 60 вого поля С.„ тем самьм очищая зону l31 от порошка и освобождая ее

jl/Ifl новой его порции. Затем, после

Iv ",и п перемещения порошка из эоны и II .iII|IAãî заполHPíèÿ эоны С 1 на электроды А и С опять подается управляющее напряжение, а на электроды  — нулевой потенциал. В этом интервале времени порошок из эоны

С переходит в зону BI2, и одновременно опять из эоны А в освобожденную зону В .

Таким образом, непрерывно подавая управляющее напряжение последовательно то на электроды группы А и С, то на электроды группы В, можно обеспечить движение тонкого слоя порошка вдоль поверхности транспортировки, причем слой порошка будет стратированным (прерывистым) вдоль длины канала транспортировки. В разгрузочный канал порошок поступает периодически (через равные промежутки времени) порциями, масса которых равна массе порошкового слоя, помещающегося в зонах В„,С„,В С В С

-i i el Ill ill

Положительным свойством описываемого устройства является увеличение максимальной производительности дозирования по сравнению с известной конструкцией. Более интенсивный съем порошка посредством воздействия электрического поля в предлагаемом устройстве можно обеспечить эа счет того, что, во-первых, можно неограниченно увеличивать площадь слоя, т.е. поверхность порошковой массы, на которую воздействуем полем, вовторых, верхние электроды имеют дискретную и практически проницаемую для порошка структуру, и поэтому в режиме сильного низкочастотного (в пределе — постоянного) поля, поднимающего псевдокипящий слой порошка над этими электродами, вероятность соударения с ними rpaнул будет мала, и следовательно мало обратное отражение частиц в слой; в-третьих, обеспечение электрического контакта слоя частиц непосредственно с нижним электродом дает возможность интенсифицировать зарядку частиц, которая происходит здесь значительно лучше, чем через диэлектрический слой за счет емкостных переменных токов, и использовать медленно меняющееся (лучше постоянное) поле, позволяющее максимально поднять скорость частиц.

935212 нести также и воэможность лучшей очистки воздействием электрического поля деталей канала транспортировки от оставшихся от предыдущей партии порошковых гранул, удаление которых краЯне необходимо при переходе от дозирования одной партии порошка к другой, особенно когда предъявляются требования предельной стерильности процесса. Указанное качество достигается в результате того, что 10 электрическое поле, которое можно в процессе очистки еще больше усилить вследствие отсутствия порошковой массы, проникает во все впадины мелкоструктурного профиля нижнего элект-f5 рода и извлекает оттуда случайно застрявшие гранулы.

Предлагаемое устройство для управления процессом дозирования порошкообразных материалов имеет следующие2О параметры. Ширина нижнего электрода 3-100 мм, его длина — 1000 мм, длина участков I u II — 300 мм,межэлектродное расстояние 4 — 15 мм, длина зон В„С,...B«C„- 80 мм, количество укаэанных зон — 7, глубина впадины зубчатого профиля электрода — 2 мм, ее длина — 7 мм, наклоны

I u III участков — о < = d.p = 25o наклон участка ?Х о1 = 5О, максимальное напряжение источника 4-20 кВ.

Испытанйя проводят с порошком

ЭП-741 со средним размером частиц

100 мкм. достигается равномерное рассредоточение и движение порошка тонким, однородным по структуре в пределах каждой зоны слоем с максимальной высотой h = 3 мм.

Максимальная удельная производительность съема порошка с поверхности слоя электрическим полем дово- 40 дится до значения 36 кг/ч

Предложенное устройство для управления процессом дозирования порошкообразных материалов позволяет без использования механически движущих- 45 ся узлов обеспечить движение порошкообразного материала тонким, однородным, перемешивающимся слоем вдоль поверхности транспортировки неограниченной площади. Указанный характер движения порошка позволяет создать условия для обработки каждой порошковой гранулы непосредственно в транспортном канале дозатора.

Принцип работы устройства предопределяет эффективность его..использования в герметичных камерах в вакууме или в неподвижной вязкой диэлектрической среде, особенно повышенного давления.

Предложенное устройство позволяет в 2,5-3 раза повысить максимальную удельную производительность дозирования порошка электрическим полем по сравнению с известным.

Предлагаемое изобретение также усиливает эффект дезагрегирования скомковавшихся частиц, позволяет, если требуется, устранить контакт и натирание порошка о диэлектрический материал, обеспечивает лучшую очистку канала транспортировки дозатора от случайно оставшихся гранул предыдущей партии, повышает агрегативную устойчивость дозируемой порошковой массы при возникновении случайных электрических разрядов.

Формула изобретения

Устройство для дозирования порошков, включающее бункер с каналом транспортировки и систему верхних и нижних электродов, связанных с источником высокого напряжения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения производительности процесса дозирования порошков в вакууме или вязкой диэлектрической среде, нижний электрод выполнен с тремя участками различного наклона и рабочей поверхностью, профилированной зубчатым контуром с глубиной впадины, составляющей 0,1-10 максимальных толщин порошкового слоя, причем угол наклона к горизонтальной плоскости первого и третьего участков составляет 0,8-1,.8 угла естественного откоса порошка, угол наклона второго участка не превышает 0,9 угла откоса, верхние электроды, расположенные над первым и вторым участками, изолированы друг от друга, а электроды, расположенные над третьим участком, объединены в изолированные друг от друга и чередующиеся между собой подгруппы, при этом источник высокого напряжения выполнен с независимыми выходами, а электроды, расположенные над первым и вторым участками, и электроды, объединенные в подгруппы, подсоединены к независимыч выходам источника высокого напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 732675, кл. G 01 F 13/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 688829, кл. G 01 F 13/00, 1979 °