УДК 631. 363.

Дозирующее устройство

Гаврилов Н.В., к.т.н., доцент; Актанов Е.Р., магистрант, КГУ имени Ахмета Байтурсынова

Аннотация

Ғылыми жумысты қалтамасыз ету сатысын ұсыну. Мал азыгының қоспасын мөлшерлеп беру үшін әзірленген конструкивтік сызба.

Аннотация

В статье представлены обоснования научной работы. Разработана конструктивная схема дозатора для подачи кормосмеси.

Аbstract

The paper presents the study of scientific work. Developed a design scheme dispenser for supplying fodder.

Дозаторы - это устройства, предназначенные для отмеривания и выдачи заданной дозы кормового материала. В соответствии с принятым способом дозирования их делят на объёмные и массовые.

Дозирующие устройства обоих типов обеспечивают самотёчными или принудительными системами питания. Питание дозаторов самотёком возможны только при хорошо сыпучих материалов, поэтому материалы, подлежащие дозированию, хранятся в бункерах, силосах или других ёмкостях, расположенных обычно выше дозирующих устройств.

Принудительный метод подачи – это когда над дозатором устанавливают специальные устройства – побудители и питатели. В качестве побудителей используют различные ворошилки, рыхлители, вибраторы и другие устройства.

Питающие механизмы применяются для равномерной подачи дозируемых материалов к массовым дозаторам. Они могут быть транспортёрными, лотковыми, барабанными, шнековыми, тарельчатыми, вибрационными, аэрационными. Приготовление смесей из стебельных кормов и корнеклубнеплодов обеспечивается питающими механизмами(шнеки, транспортёры и другие) выполняющие функцию объёмных дозаторов.

Дозаторы кормов делятся по способу подачи дозируемого материала на непрерывные и порционные. Их различают также по назначению, конструкции рабочего органа, степени автоматизации, способу регулирования дозы и другим признакам.

Большое разнообразие конструкций имеют дозаторы, предназначенные для комбикормов и других сухих сыпучих кормов. Для приготовления смесей из концентрированных кормов в хозяйствах, как правило, применяют объёмные дозаторы: барабанные, тарельчатые, шнековые, мерные ёмкости и массовые – бункерные с противовесом. При дозировании готовых комбикормов при раздаче их животным получили распространение объёмные дозаторы: секторные, шиберные, плунжерные, грейферные, ленточные и мерные ёмкости.

Для дозирования влажных рассыпных кормов обычно используют ленточные или шнековые транспортёры, включаемые в работу на строго определённое время или имеющие средства для регулирования расхода.

Для объёмного дозирования жидких кормов используют мерные ёмкости разных конструкций.

По уровню автоматизации различают дозаторы: с ручным управлением, автоматизированные и автоматические.

У дозаторов с ручным управлением процесс дозирования выполняет оператор. В автоматизированных или полуавтоматических дозаторах часть работы оператора выполняется с помощью механизма (отсчёт числа порций, подача материала в дозатор и так далее).

Наибольшее распространение получили в сельском хозяйстве объёмные дозаторы непрерывного действия: барабанные, шнековые, тарельчатые, дисковые, массовые дозаторы порционного и непрерывного действия, но и они требуют дополнительной доработки, так как технологические линии продолжают совершенствоваться.

Изобретение, предлагаемое нами относится к устройствам для приготовления кормов и может быть использовано в сельском хозяйстве, в частности животноводстве для дозирования кормов, когда требуется непрерывная дозированная подача сыпучих материалов.

При необходимости непрерывного дозирования малыми дозами тонко измельченных материалов приходится решать сложные технологические задачи:

- обеспечение принудительного, равномерного, непрерывного и стабильного истечения сыпучих материалов из питающих бункеров;

- исключение влияния высоты засыпки материала в питающем бункере на дозирование;

- преодоление слипания трудносыпучих материалов;

- обеспечение одинаковой плотности дозируемого материала;

- обеспечение управляемости дозирования.

Известны дозаторы, защищенные авторскими свидетельствами №2117258; 870949; 964463, патент №2246700 [1, 2, 3, 4].

Дозатор по авторскому свидетельству 2117258 представляет собой питающий вибробункер, в конусной части которого установлен насадок с расположенным в нем щеточным шнеком из упругого материала.

Указанная конструкция дозатора не обеспечивает необходимой стабильности дозирования материала по следующим причинам:

- допускается неконтролируемое изменение истечения материала между ворсинками шнека при изменении частоты и амплитуды вибрации питающего бункера;

- существует большая зависимость количества дозируемого материала от высоты материала в питающем бункере;

- существует большая вероятность выпадения ворсинок из шнека (или их обламывание) и попадание выпавших ворсинок в дозируемый материал, что в дальнейшем может приводить к негативным последствиям.

В дозирующем устройстве по авторскому свидетельству №964463 в питающем бункере соосно с ним установлена мешалка-ворошитель, предупреждающая слипание материала, но такое решение не исключает налипание продукта на стенки выходного канала, не обеспечивает равномерности подачи материала, которая также зависит от высоты засыпки материала в бункере.

Более близко по конструктивным признакам к решению вышеуказанных задач устройство по авторскому свидетельству №870949, в котором на выходе питающего бункера установлен вращающийся барабан с лопастями, которые предназначены для захватывания сыпучего материала и порционного его вывода из бункера

Такая конструкция не исключает попадания комков в выводимый материал, к тому же она неприемлема в технологии с равномерной непрерывной подачей материала.

Дозатор по патенту №2246700 имеет в нижней части питающего бункера конус, который за счет своих геометрических параметров не исключает создание прерывающегося потока материала.

Задача, решаемая изобретением - создание дозирующего устройства, обеспечивающего точное, стабильное и непрерывное дозирование трудносыпучих материалов с высокой равномерностью их истечения.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном дозаторе, содержащем питающий конусообразный вибробункер и размещенный под выходным отверстием бункера дозирующий элемент, последний выполнен в виде ролика, а в нижней части вибробункера над выходным отверстием на упругой подвеске с возможностью восприятия вибрации бункера размещен элемент, не допускающий уплотнения материала в зоне выходного отверстия и имеющий форму шарика, не препятствующий стечению материала с его поверхности.

Дозирующий элемент 4, выполнен в виде ролика и расположен под выходным отверстием питающего бункера 1, имеющий возможность смещаться на определенный зазор (δ), между дозирующим роликом и выходным отверстием бункера. Кроме того, «дозирующее устройство» имеет устройство съема материала с поверхности ролика – ракель 5, и электромагнит 6 для создания режима вибрации (см. рисунок 1).

Питающий бункер и направляющая воронка установлены каждый на системе из трех электромагнитных вибраторов, имеющих одинаковые параметры, расположенных под углом 120° относительно друг друга.

Использование ролика в качестве дозирующего элемента обеспечивает непрерывную и равномерную подачу материала и исключает неконтролируемое истечение материала. Диаметр ролика должен превышать диаметр выходного отверстия.

Введение в питающий бункер шарика на упругой подвеске, который совершает в процессе работы колебания, вызываемые вибрацией бункера, исключает уплотнение материала над выходным отверстием и обеспечивает меньшую зависимость дозируемого материала от высоты материала в бункере.

Рисунок 1. Дозирующее устройство: 1 - питающий бункер, 2 – рассеивающий шарик, размещенный в нижней части бункера 1 над выходным отверстием, закрепленный с помощью упругой подвески 3 на стенке бункера, 4 - дозирующий ролик, расположенный под выходным отверстием питающего бункера 1, 5 - устройство съема материала с поверхности ролика - ракель, 6 - электромагнит.

Конец упругой подвески может выходить из основания конуса для лучшего разрыхления материала в выходном отверстии питающего бункера.

Электромагнитные вибраторы позволяют подобрать оптимальный режим вибрации в зависимости от параметров дозируемого материала и обеспечивают стабильное поддержание выбранного режима.

Электромагнитные вибраторы используемой конструкции обеспечивают следующие режимы вибрации питающего бункера и направляющей воронки: строго вертикальное, описывающие траекторию "оси" вращающегося волчка, по часовой и против часовой стрелки, чередовать вертикальное направление с вращающимся направлением, со сменой направления вращения.

Дозатор работает следующим образом:

В дозирующий бункер загружают определенное количество материала, включают электромагнитные вибраторы питающего бункера в выбранном режиме, включают привод дозирующего ролика. Материал под действием силы тяжести и вибрации заполняет установленный зазор (δ) между дозирующим роликом и выходным отверстием бункера. Слой материала, определяемый величиной зазора, захватывается вращающимся роликом, выносится из-под бункера и сбрасывается из воронки, прилипшие на ролик частицы материала снимаются ракелем. Так как зазор между бункером и роликом постоянно заполняется материалом, а вращение ролика происходит со стабильной скоростью, то сбрасывание материала происходит непрерывным потоком.

Количество материала определяется величиной зазора между бункером и дозирующим роликом, диаметром выходного отверстия бункера, линейной скоростью вращения дозирующего ролика.

Источники информации

1. Патент №2117258, 06.06.1997. МПК 6 G 01 F 11/24.

2. Авторское свидетельство №870949, МПК G 01 F 11/24, 1981.

3. Авторское свидетельство №964463, МПК G 01 F 11/24, 1982.

4.Патент №2246700. МПК G01F11/24, 2011.