Сыпучий материал как объект механической переработки

Дозаторы твердых сыпучих материалов

 

В отличие от питателей, непрерывно подающих сыпучий материал, дозаторы обеспечивают автоматическое отмеривание его заданной массы или объема. Соответственно различают объемные и весовые дозаторы.

Объемные дозаторы просты по конструкции и удобны в эксплуатации, однако их применение сдерживается невысокой точностью дозирования. Наиболее распространенные дозаторы периодического действия - механические и камерные.

Принцип работы механического дозатора аналогичен шлюзовому питателю, см.рис.1.31а). За один оборот полого вращающегося цилиндра отмеривается объем материала, равный , где , - внутренний диаметр и длина цилиндра, - коэффициент его заполнения.

Рабочий элемент камерного дозатора (рис.1.31б)) - подвижная камера, перемещаемая по направляющим в опорной плите с помощью пневмоцилиндра. При движении влево камера заполняется материалом из бункера, а при движении вправо - опорожняется через выпускное отверстие. Производительность дозатора регулируется изменением объема камеры путем установки вкладышей.

Барабанный дозатор с лопастной насадкой (рис.1.32) используется для порционной и непрерывной подачи порошкообразных материалов. При вращении барабана-накопителя материал захватывается лопастями, поднимается вверх и ссыпается в приемный лоток. За один оборот барабана с каждой лопасти ссыпается определенный объем материала. Число лопастей, конструкция крышки приемного лотка и его положение могут быть подобраны так, что в лоток одновременно ссыпается материал только с одной лопасти (порционная подача), либо с двух (непрерывная подача).

В качестве объемных дозаторов непрерывного действия используют различные типы питателей (шнековые, тарельчатые, барабанные).

Весовые дозаторы отличает весьма высокая точность подачи материала, но конструктивно они намного сложнее объемных. Рассмотрим принцип действия весового дозатора непрерывного действия с ленточным питателем, см. рис. 1.33. Расход материала контролируется положением коромысла весов, на одном плече которого установлен подвижный противовес, а на другом - опора ролика, воспринимающего давление материала на ленту. При изменении заданного расхода коромысло весов через рычаги перемещает ползун реостата и изменяет ток в цепи регулятора. Регулятор запускает сервомотор, который поворачивает сектор заслонки питающего бункера и изменяет подачу материала на ленту.

 

 

Сыпучий материал как объект механической переработки

 

Сыпучий материал - это система, состоящая из твердых частиц произвольной формы, находящихся в контакте. Пространство между частицами заполнено газом или жидкостью. К сыпучим материалам относится продукция производств удобрений, строительных материалов (цемент), моющих средств, красителей. Их получают добычей из естественных карьеров, измельчением твердых веществ, выделением из суспензий, кристаллизацией. Рассмотрим некоторые физико-механические свойства сыпучих материалов, оказывающие влияние на процессы их переработки: измельчение, классификацию, смешение.

Технический сыпучий материал - это полидисперсная система, состоящая из частиц различной формы и размеров. Основным размером частицы неправильной формы принято считать эквивалентный диаметр , где - удельная поверхность частицы (отношение ее поверхности к объему). Значение обычно определяют с помощью специального прибора для порции сыпучего материала, поэтому значение - это обычно средний диаметр частиц исследуемой порции материала. Чаще всего в качестве среднего диаметра частиц порции сыпучего материала используют среднемассовый диаметр , где =5-12 - число фракций (классов), на которые рассеивается порция, - эквивалентный диаметр и масса частиц -й фракции. В зависимости от среднего диаметра частиц различают следующие состояния сыпучего материала: пылевидное ( 0.05 мм); порошкообразное (0.05< 0.5 мм); мелкозернистое (0.5< 2 мм); крупнозернистое (2< 10 мм); кусковое ( >10 мм).

Плотность сыпучего материала - это масса единицы объема вещества, из которого состоят частицы, а насыпная плотность - это плотность свободно насыпанного слоя материала (масса материала, свободно насыпанного в сосуд известного объема).

Порозность слоя сыпучего материала (доля пузырей) - это отношение объема свободного пространства между частицами к объему слоя. Значения , и связаны зависимостью . Порозность слоя материала, находящегося под воздействием рабочего органа машины, характеризуют коэффициентом разрыхления (отношение объема свободно насыпанного слоя к рабочему объему, занимаемому обрабатываемой порцией материала).

Параметры, характеризующие поведение сыпучего материала под действием внешней нагрузки:

- угол естественного откоса - угол наклона образующей конуса, полученного свободным высыпанием порции материала из воронки на горизонтальную поверхность;

- коэффициент внутреннего трения , определяющий характер движения и перемешивания частиц материала;

- коэффициент внешнего трения , характеризующий взаимодействие частиц с рабочими органами машин;

- начальное сопротивление сдвигу - давление, необходимое для преодоления сил сцепления частиц неподвижного слоя материала.

Значения , и для конкретных материалов определяют на специальных сдвиговых приборах. Вместо и в справочниках иногда приводят углы внутреннего и внешнего трения (, ).

Для классификации сыпучих материалов применительно к процессам их обработки используют следующие коэффициенты:

- коэффициент размалываемости , где - энергия, затраченная на измельчение, - вновь образованная удельная поверхность материала;

- коэффициент текучести , где - время истечения материала из калиброванной воронки, - масса материала, - радиус цилиндрической части воронки;

- коэффициент связности (движения) .

Значения принимаются во внимание при выборе оборудования для подачи и дозирования, измельчения, классификации и смешения сыпучих материалов.