Устройство для дозирования порошков

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СоеетскикСоциалистическиаРеслублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 04.1080 (21) 2990459/22-02с присоединением заявки Йо(511 М. Кл.з В 22 Р 1/00С 01 Р 13/00 Государственный комитет СССР но делам иэобретеннй и открытий(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 каналомтранспортировки и систему верхних инижних электродов, связанных с источником высокого напряжения, нижнийэлектрод выполнен с тремя участкамиразличного наклона и рабочей поверхностью, профилированной зубчатымконтуром с глубиной впадины, составляющей 0,1-10 максимальных толщинпорошкового слоя, причем угол наклона к горизонтальной плоскости первогои третьего участков составляет 0,81,8 угла естественного откоса порошка, угол наклона второго участка непревышает 0,9 угла откоса, верхниеэлектроды, расположенные над первыми вторым участками, изолированы другот друга, а электроды, расположенные над третьим участком, объединеныв изолированные друг от друга и че редующиеся между собой подгруппы, 935212)О ком обработки. При увеличении наклона д.3(например, для увеличения производительности дозирования) до величины, равной 1,2-1,8 Аотк, можнополучить порошковую структуру 4(фиг.2), Таким образом, наличие зубчатого контура рабочей поверхностипозноляет управлять формой и структурой порошкового слоя.) В предлагаемой конструкции существует активная Форма управления движением порошка путем воздействияна него электрическим полем, котороесоздается н транспортном канале междуэлектродами и источником высокогопостоянного или переменного (частота 0-5000 Гц) напряжения (3-50 кВ). Поддействием электрического поля возникают электрические токи, приводящиек электрической зарядке частиц порошкообразного материала, За нарядычастиц действуют электрические силыи огрывают порошковые гранулы от поверхности слоя. При этом частицыначинают днигаться колебательно,периодически отрываясь от слоя порош- -40 ка и через некоторое время падая нанего опять, причем (вследствие наклона к горизонтали канала транспортировки) частицы одновременно под действием веса смещаются вниз по каналу, 45 и поэтому двигаются по дугообразнымтраекториям, подобным баллистичеаким(на фиг,1 показаны пунктиром).Максимальная высота подъема этихтраекторий определяется интенсивностью и частотой электрического поля. В результате над поверхностьюнеподнижного слоя образуется псевдокипящий слой частиц. Колебательнаясоставляющая движения частиц обусловлена тем, что, но-первых, в постоянном поле заряженные частицы разгоняются и накапливают энергию в межэлектродном зазоре транспортного канала, пролетают сквозь верхниеэлектроЛы в надэлектродную областьслабого поля и возвращаются назадпод действием электрических и гравитационных сил (находясь над и междуэлектролами гранули частично теряютзаряд). ВО-нтОРЫХ, В ПЕРЕМЕННОМ ПОЛЕ 65 в добавление к физическому .ел йстпри этом источник высокого напряжения выполнен с независимыми выходами, а электроды, расположенные надпервым и вторым участками, и электроды, объединенные в подгруппы, подсоединены к независимым выходам источника высокого напряжения.На фиг.1 показано предлагаемоеустройство, схема; на фиг.2 - схемараспределения порошкового слоя поповерхности нижнего электрода взависимости.от угла его наклона кгоризонтальной плоскости.Устройство состоит из бункера 1с каналом 2 ввода порошка, нижнегоэлектрода 3, состоящего из участковразличного наклона, обозначенныхиндексами 1, 11,и 111, рабочая поверхность 4 которого профилированазубчатым контуром, системы верхнихэлектродов 5 и источника 6 высокогонапряжения, выполненного с независимыми выходами, обозначенными буквамиА, В и С. Для выгрузки порошка втехнологическую емкость (не показанапредусмотрен разгрузочный канал 7.Буквами с( - Ъ (фиг .2) обозначеныструктура порошковых слоев, образующихся на поверхности нижнего электрода в зависимости от угла его наклона. Глубина впадин зубчатого контурасоставляет 0,1-10 максимальнух толщин порошкового слояУгол наклонак горизонтальной плоскости первогои третьего участков нижнего электрода составляет 0,8-1,8 угла естественного откоса порошка, угол наклонавторого участка не превышает 0,9угла откоса.Верхние электроды, расположенныенад участками 1 и 11, подключены квыходам А источника, а верхние электроды, расположенные над участком 111разделены на две группы, одна из которых подключена к выходу В источника, а другая - к выходу С, причемобе группы разбиты на подгруппы,соответственно обозначенные как В,В 1 Вп и С,С,1 С и чередующиеся между собой в последовательностиКанал транспортировки порошкапредставляет собой зазор между верхними и нижними электродами (не обозначен) .устройство работает следующимобразом,Из бункера порошок через каналввода самотеком поступает на участок1 нижнего электрода, а затем в видетонкого слоя доходит до участка 11нижнего электрода. В месте сопряжения участков 1 и 11 слой порошканемного увеличивается (в 1,5-2 раза) по высоте а его механическоеперемещение прекращается (за счетналичия зубчатого контура на рабочей поверхности нижнего электрода). Структура Ь (см. фиг.2) образуется в случае, когда угол наклона участ ка 1 близок к углу естественного откоса дозируемого порошка ( д= 0,91,1 с(.о ). Структура г образуетсяна участке при а( = 0-09 с"отк.При д.) )0,9 д,щХ структуры Г ЯВляется неустойчивой и порошковыйслой может самопроизвольно перемещаться. При уменьшении 11 до нуля устойчиность слоя порошка максимальна, однако при этом образуется егоутолщение, что нежелательно при обработке порошка. Участок 111 рабочей поверхности является основным участвию постоянного полн на заряженные частицы действуют знакопеременные силы, не только разгоняющие, но и тормозящие частицы, и поэтому прижимаюшие их колебания к поверхности слоя порошка. 5При достаточно большой частоте (100-500 Гц) и достаточно малой напряженности поля (5-10 кВ/см) псевдокипящий слой не достигает верхних управляющих электродов, а сосредото чен в межэлектродном зазоре 6 (с 3 = - 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 д,и сеть (ряд стержней или полуколец) верхних электродов пропускает сквозь себя частицы порошка.20Управление движением слоя порошка посредством управляющих электродов производится в следующей последовательности25 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.Е положительным свойствам предлагаемого изобретения следует отСначала на верхние электроды, находящиеся над участками 1 и 11 поверхности транспортировки и подключенные к выходам А источника высокого напряжения подается управ ляющее напряжение в течение интервала времени, достаточно для того, чтобы порошок с Запертого порошкового слоя участков 1 и 11 в результате образования над 35 слоем псевдокипящего слоя стек бы на участок 111 в количестве, достаточном для заполнения на этом участке эоны, находящейся под подгруппой В 1 (эона В) группы верхних электро 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 2,В,.Вп) отсутствует. Порошок эа счет псевдокипения попадает на верхний участок эоны В 1 и стекает по ней вниз уже под действием своего веса, образуя в этой зоне тонкий, рассредоточенный слой (посред)ством описанного выше механизма пассивного управления слоем). После этого, как зона В 1 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 4,В 1 В действует электрическое поле. Порошок аналогичньм описанному способам перетекает из эоны В в зону нуле вого поля С. тем самьм очищая зону В 1 от порошка и освобождая ее для ннюй его порции. Затем, после нгппперемещения порошка из эоны и и ионного заполнения эоны С, ь 5 на электроды А и С опять подается управляющее напряжение, а на электроды В - нулевой потенциал. В этом интервале времени порошок из эоны С переходит в зону В, 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 Сф и иПоложительным 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 гранул 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.нести также и воэможность лучшейочистки воздействием электрическогополя деталей канала транспортировкиот оставшихся от предыдущей партиипорошковых гранул, удаление которыхкраЯне необходимо при переходе отдозирования одной партии порошка кдругой, особенно когда предъявляются требования предельной стерильности процесса. Указанное качество достигается в результате того, что 10электрическое поле, которое можно впроцессе очистки еще больше усилитьвследствие отсутствия порошковоймассы, проникает во все впадины мелкоструктурного профиля нижнего элект рода и извлекает оттуда случайнозастрявшие гранулы,Предлагаемое устройство для управления процессом дозирования порошкообразных материалов имеет следующие 2 Опараметры. Ширина нижнего электрода 3-100 мм, его длина - 1000 мм,длина участков 1 и 11 - 300 мм,межэлектродное расстояние 4 - 15 мм,длина зон ВС,В, С - 80 мм, количество укаэанных зон - 7, глубинавпадины зубчатого профиля электрода - 2 мм, ее длина - 7 мм, наклоны1 и 111 участков - о = д,Э = 25 О,наклон участка 11 о 1 = 5 О, максимальное напряжение источника 4-20 кВ.Испытанйя проводят с порошкомЭПсо средним размером частиц100 мкм. достигается равномерное рассредоточение и движение порошка тонким, однородным по структуре в пределах каждой зоны слоем с максимальной высотой и = 3 мм.Максимальная удельная производительность съема порошка с поверхности слоя электрическим полем доводится до значения 36 кгч,Предложенное устройство для управления процессом дозирования порошкообразных материалов позволяет безиспользования механически движущихся узлов обеспечить движение порошкообразного материала тонким, однородньаа, перемешивающимся слоем вдольповерхности транспортировки неогра"ниченной площади, Указанный характердвижения порошка позволяет создатьусловия для обработки каждой порошковой гранулы непосредственно втранспортном канале дозатора.Принцип работы устройства предопределяет эффективность егоиспользования в герметичных камерах в вакууме или в неподвижной вязкой диэлектрической среде, особенно повышенного давления. Предложенное устройство позволяет в 2,5-3 раза повысить максимальнуюудельную 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 доза- тора от случайно оставшихся гранул предыдущей партии, повышает агрегативную устойчивость дозируемой порошковой массы при возникновении случайных электрических разрядов.формула изобретенияУстройство 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 независимьвч выходам источника высокого напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе11. Авторское свидетельство СССРВ 732675, кл. С 01 Г 13/00, 1979.2. Авторское свидетельство СССРВ 688829, кл. 6 01 Р 13/00, 1979