RU2082607C1

RU2082607C1 - Dosing apparatus (variants)

Info

Publication number: RU2082607C1
Application number: RU93029706/25A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Дерюжов; А.К. Денисов; В.Ю. Захаров; ков А.И. Масл; А.И. Масляков; И.Б. Угланов; В.И. Овечкин; А.А. Колногоров; Ю.В. Шальнов; А.С. Дедов; Ю.Б. Насонов; Ф.И. Новоселов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа Кирово-Чепецкий химический комбинат им.Б.П.Константинова
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1997-06-27

Abstract

FIELD: devices for dosing of materials with a high sensitivity to shear deformations, in particular, devices for dosing of fine-disperse polytetrafluoroethylene and can find application in chemical, chemopharmaceutical and food industries. SUBSTANCE: according to the first variant of dosing apparatus, spiral blade is made in the form of element of the Archimedean spiral. The Archimedean spiral is limited by the first ray emerging from pole at an angle of 40 deg towards side opposite the direction of spiral rotation and crossing spiral in point of its limitation. Spiral is limited by the second ray passing along radius of casing equal to it. The second ray is 40 deg away from the first one towards side opposite direction of spiral rotation. Solid substance is discharged through pipe-line with radius equal to 1/12 of casing radius. Pipe-line is arranged in central axis of casing over its entire length. Upper cut of pipe-line is located at level of lower edge of spiral blade. Branch pipe for liquid discharge is located on casing bottom. According to the second variant of dosing apparatus, curvilinear blades are made in the form of semiellipses, whose larger axis equals 2/3 and smaller axis, to 1/2 of casing radius. Pipe-line for discharge of solid substance has a radius equal to 1/2 of casing radius over its entire length. Upper cut of pipe-line is located at bevel of lower blade edges. In addition, apparatuses of both variants have floating perforated ring and additional pipe branch to feed solid substance suspension. Perforated ring adjoins casing wall and pipe-line wall. Additional branch pipe is positioned above blades of discharge device. Lower blade edges have triangular cut-outs. Spacing of cut-outs relates to their height as δ/h =(4-6):3. EFFECT: improved design. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для дозирования материалов с повышенной чувствительностью к сдвиговым деформациям, а именно к устройствам для дозирования тонкодисперсного политетрафторэтилена и может найти применение в химической, химико-фармацевтической или пищевой промышленности. The invention relates to devices for dispensing materials with increased sensitivity to shear deformations, in particular to devices for dispensing finely dispersed polytetrafluoroethylene and can find application in the chemical, chemical-pharmaceutical or food industries.

Известно устройство для дозирования порошка суспензионного политетрафторэтилена в плунжерный экструдер, включающее вибропитатель, питающую тарелку и размещенные в ней подающие вращающиеся скребки (Пугачев А.К. Росляков О.А. Переработка фторопластов в изделия, Л. Химия, 1987, с. 37 44). A device is known for dispensing a suspension of polytetrafluoroethylene powder into a plunger extruder, including a vibratory feeder, a feeding plate and rotating feed scrapers placed therein (Pugachev A.K. Roslyakov O.A. Processing fluoroplastics into products, L. Chemistry, 1987, p. 37 44) .

Указанное устройство успешно применяется при переработке политетрафторэтилена с достаточно высокой сыпучестью, для которого обеспечивается объемное дозирование. Это суспензионный политетрафторэтилен термически гранулированный (фторопласт-4Т) или агломерированный (фторопласт-4А). Для дозирования материалов с повышенной чувствительностью к сдвиговым деформациям, каким является дисперсионный политетрафторэтилен (фторопласт-4Д), устройство не пригодно, поскольку этот материал комкуется при перемешивании скребками, теряя способность к переработке. The specified device is successfully used in the processing of polytetrafluoroethylene with a sufficiently high flowability, for which volumetric dosing is provided. This suspension polytetrafluoroethylene is thermally granulated (fluoroplast-4T) or agglomerated (fluoroplast-4A). For dispensing materials with increased sensitivity to shear deformations, such as dispersive polytetrafluoroethylene (fluoroplast-4D), the device is not suitable, since this material crumbles when mixed with scrapers, losing its processability.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для дозирования, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости и суспензии твердого вещества, размещенными в нижней части корпуса, и патрубком для отвода жидкости, выгрузное устройство для твердого вещества, размещенное в верхней части корпуса и включающее расположенный соосно корпусу вал, на нижем конце которого закреплена по меньшей мере одна спиральная лопасть, отогнутая в сторону вращения вала, и деталь для отвода твердого вещества (SU, авт. св. N 1030009, кл. В 01 J 47/02, 1983). Closest to the technical nature of the invention is a dispensing device comprising a vertical cylindrical body with nozzles for supplying liquid and a suspension of solid substance located in the lower part of the body, and a nozzle for draining liquid, an unloading device for solid substance located in the upper part of the body and comprising a shaft located coaxially with the housing, at the lower end of which at least one spiral blade is bent, bent in the direction of rotation of the shaft, and a part for removing solid eschestva (SU, author. binding. N 1,030,009, cl. B 01 J 47/02, 1983).

Указанное устройство используется для отделения твердой фазы от системы, в которой протекает процессы адсорбции или флотации, при которых твердая фаза всплывает, захватывается с поверхности жидкости лопастями и подается к выгружающему шнеку. The specified device is used to separate the solid phase from the system in which adsorption or flotation processes take place, in which the solid phase floats up, is captured from the surface of the liquid by the blades and fed to the unloading screw.

Однако известное устройство может быть использовано только для отделения всплывающей на поверхность жидкости твердой фазы, что ограничивает область его применения. Кроме того, шнековое выгрузное устройство не может быть использовано в случае обработки материалов, чувствительных к сдвиговым деформациям, так как именно шнеки создают наибольшие усилия сдвига. However, the known device can only be used to separate the solid phase floating on the surface of the liquid, which limits its scope. In addition, the screw discharge device cannot be used in the case of processing materials sensitive to shear deformations, since it is the screws that create the greatest shear forces.

Техническим результатом изобретения является обеспечение дозирования материалов, чувствительных к сдвиговым деформациям. The technical result of the invention is the provision of dosing of materials sensitive to shear deformations.

Для достижения технического результата в устройстве для дозирования, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости и суспензии твердого вещества, размещенными в нижней части корпуса, и патрубком для отвода жидкости, выгрузное устройство для твердого вещества, размещенное в верхней части корпуса и включающее расположенный соосно корпусу вал, на нижнем конце которого закреплена по меньшей мере одна спиральная лопасть, отогнутая в сторону вращения вала, и деталь для отвода твердого вещества, согласно первому варианту изобретения, спиральная лопасть выполнена в виде элемента спирали Архимеда, ограниченной первым лучом, выходящим из полюса под углом 40^o в сторону вращения спирали и пересекающим спираль в точке ее ограничения, и вторым лучом, проходящим по радиусу корпуса, равным ему и отстоящим от первого луча на 40^o в сторону, противоположную направлению вращения спирали, а деталь для отвода твердого вещества выполнена в виде трубопровода с радиусом, равным 1/12 радиуса корпуса, причем трубопровод размещен по центральной оси корпуса по всей его длине и его верхний срез расположен на уровне нижней кромки спиральной лопасти, а патрубок для отвода жидкости размещен на днище корпуса.To achieve a technical result, in a dispensing device comprising a vertical cylindrical body with nozzles for supplying liquid and a suspension of solid substance located in the lower part of the housing and a nozzle for draining liquid, an unloading device for solid matter located in the upper part of the housing and including located coaxially a shaft housing, at the lower end of which at least one spiral blade is bent, bent in the direction of rotation of the shaft, and a part for removing solid matter, according to th embodiment of the invention, the helical blade is made as a member Archimedes spiral bounded by the first beam emerging from a pole angle of 40 ^o in the direction of rotation of the helix and intersecting spiral at its limit, and a second beam extending along the radius of the housing, equal to it and spaced from a first beam 40 ^o in the opposite direction of rotation of the helix, and the part for removing the solid formed as a pipe with a radius equal to 1/12 of the radius of the housing, wherein the conduit is placed along the central axis of the housing across e and the length of its upper section is located at the lower edge of the helical blade, and an outlet for removing a liquid is placed on the bottom of the housing.

По второму варианту в устройстве для дозирования, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи жидкости и суспензии твердого вещества, размещенными в нижней части корпуса, и патрубком для отвода жидкости, выгрузное устройство для твердого вещества, размещенное в верхней части корпуса и включающее расположенный соосно корпусу вал, на нижнем конце которого закреплены две криволинейные лопасти, отогнутые в сторону вращения вала, и деталь для отвода твердого вещества, согласно изобретению криволинейные лопасти выполнены в виде полуэллипсов, большая ось которых равна 2/3, а малая ось 1/2 радиуса корпуса, размещенных на противоположных от центра вращения сторонах и смещенных от него на расстояние, равное 1/6 радиуса корпуса, а деталь для отвода твердого вещества выполнена в виде трубопровода с радиусом, равным 1/2 радиуса корпуса, причем трубопровод размещен по центральной оси корпуса по всей ее длине, и его верхний срез расположен на уровне нижних кромок лопастей, а патрубок для отвода жидкости размещен на днище корпуса. According to the second embodiment, in a dispensing device comprising a vertical cylindrical body with nozzles for supplying liquid and a suspension of solid substance located in the lower part of the housing, and a nozzle for discharging liquid, an unloading device for solid matter located in the upper part of the housing and including located coaxially to the housing a shaft, at the lower end of which two curvilinear blades are fastened, bent in the direction of rotation of the shaft, and a part for removing solid matter, according to the invention, curvilinear blades you filled in the form of semi-ellipses, the major axis of which is 2/3, and the minor axis 1/2 of the radius of the body, placed on opposite sides from the center of rotation and offset from it by a distance equal to 1/6 of the radius of the body, and the part for removing solid material is made in the form of a pipeline with a radius equal to 1/2 of the radius of the body, and the pipe is placed along the central axis of the body along its entire length, and its upper section is located at the level of the lower edges of the blades, and a pipe for draining the liquid is placed on the bottom of the body.

По обоим вариантам. For both options.

Устройство дополнительно включает плавающее перфорированное кольцо, прилегающее к стенке корпуса и стенке трубопровода и дополнительный патрубок для суспензии твердого вещества, размещенный выше лопасти(ей) выгрузочного устройства. The device further includes a floating perforated ring adjacent to the wall of the housing and the wall of the pipeline and an additional pipe for the suspension of a solid substance located above the blade (s) of the discharge device.

На нижних кромках лопастей выполнены треугольные вырезы, шаг δ которых относится к их высоте h, как d/h= (4-6):3. Triangular cuts are made on the lower edges of the blades, the pitch δ of which refers to their height h, as d / h = (4-6): 3.

На фиг.1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 и 3 разрез по А-А, варианты лопастей; на фиг. 4 лопасть с треугольными вырезами, вид сбоку. Figure 1 shows a device, a longitudinal section; in FIG. 2 and 3 section along AA, blade options; in FIG. 4 blade with triangular cuts, side view.

Устройство для дозирования содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, в верхней части которого расположен привод 2. В верхней части корпуса размещено выгрузное устройство для твердого вещества, включающее закрепленную на нижнем конце вала привода по меньшей мере одну лопасть, отогнутую в сторону вращения вала. Вал привода расположен соосно корпусу 1. The dispensing device comprises a vertical cylindrical housing 1, in the upper part of which the drive 2 is located. In the upper part of the housing there is a solid material discharge device comprising at least one blade fixed to the lower end of the drive shaft and bent in the direction of rotation of the shaft. The drive shaft is aligned with the housing 1.

По первому варианту (фиг. 2) лопасть выполнена в виде элемента спирали Архимеда, ограниченной первым лучом ОВ, выходящим из полюса 0 под углом 40^o в сторону вращения спирали и пересекающим спираль в точке В' ее ограничения (первое ограничения спирали). Спираль Архимеда ограничена вторым лучом, проходящим по радиусу, равным ему и относящим от первого луча на 40^o в сторону, противоположную направлению вращения спирали.According to the first embodiment (Fig. 2), the blade is made in the form of an element of the Archimedes spiral, bounded by the first ray OB, emerging from the pole 0 at an angle of 40 ^o in the direction of rotation of the spiral and crossing the spiral at point B 'of its restriction (the first limitation of the spiral). The Archimedean spiral is limited by a second beam passing along a radius equal to it and relating from the first beam by 40 ^o in the direction opposite to the direction of rotation of the spiral.

Таким образом, лопасть 3 представляет собой часть спирали Архимеда, которая выходит не из центра (полюса 0), а из некоторой точки В', положение которой определяется лучом ОВ. Спираль Архимеда далее строится до точки В", положение которой на спирали ограничивается радиусом корпуса R_A (второе ограничение спирали Архимеда точкой В"). Устройство содержит деталь для отвода твердого вещества, выполненную в виде трубопровода 4, размещенного на центральной оси корпуса 1 по всей его длине. Корпус снабжен размещенными в его нижней части патрубком 5 для подачи суспензии, патрубком 6 для подачи жидкости и патрубком 7 с фильтром 8 для жидкости. Радиус трубопровода 4 равен 1/12 радиуса корпуса. Верхний срез трубопровода 4 расположен на уровне нижней кромки спиральной лопасти. Устройство снабжено также плавающим перфорированным кольцом 9, которое установлено внутри корпуса 1 на трубопровод 4. Кольцо 9 имеет перфорацию и закрыто сверху сеткой для исключения попадания мелкого продукта в нижнюю часть корпуса 1.Thus, the blade 3 is a part of the Archimedes spiral, which does not exit from the center (pole 0), but from some point B ', the position of which is determined by the ray OB. The Archimedes spiral is then built up to point B ", the position of which on the spiral is limited by the radius of the body R _A (the second limitation of the Archimedes spiral is point B"). The device contains a part for discharging solids, made in the form of a pipe 4, placed on the Central axis of the housing 1 along its entire length. The housing is equipped with a nozzle 5 for supplying a suspension placed in its lower part, a nozzle 6 for supplying a liquid, and a nozzle 7 with a filter 8 for liquid. The radius of the pipe 4 is equal to 1/12 of the radius of the housing. The upper section of the pipeline 4 is located at the level of the lower edge of the spiral blade. The device is also equipped with a floating perforated ring 9, which is installed inside the housing 1 on the pipe 4. The ring 9 has a perforation and is closed on top with a mesh to prevent small product from entering the lower part of the housing 1.

Кольцо 9 прилегает к стенке корпуса и к стенке трубопровода. В случае, когда устройство снабжено плавающим перфорированным кольцом 9, выполненным, например, из пенополистирола, оно дополнительно содержит патрубок 10 для подачи суспензии, размещенный выше лопастей выгрузочного устройства. Ring 9 is adjacent to the wall of the housing and to the wall of the pipeline. In the case when the device is equipped with a floating perforated ring 9 made, for example, of polystyrene foam, it further comprises a pipe 10 for supplying a suspension, placed above the blades of the discharge device.

На нижней кромке лопасти 3 (лопастей 3 во втором варианте) выполнены (фиг. 4) треугольные вырезы с шагом, относящиеся к их высоте как 4 6:3, например, 5:3. On the lower edge of the blade 3 (blades 3 in the second embodiment) there are made (Fig. 4) triangular cutouts with a pitch related to their height as 4 6: 3, for example, 5: 3.

Лопасти 3 во втором варианте (фиг. 3) выполнены в виде двух полуэллипсов, расположенных противоположно друг другу, причем большая ось полуэллипсов равна 2/3, а малая 1/2 радиуса корпуса. Полуэллипсы размещены на противоположных от центра вращения сторонах и смещенных от него на расстояние, равное 1/6 радиуса корпуса. The blades 3 in the second embodiment (Fig. 3) are made in the form of two half-ellipses located opposite to each other, with the major axis of the half-ellipses being 2/3 and the small axis 1/2 of the radius of the body. Semi-ellipses are placed on opposite sides from the center of rotation and offset from it by a distance equal to 1/6 of the radius of the body.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

1. Дозирование продуктов, имеющих плотность меньше плотности жидкости (для таких материалов устройство работает без плавающего кольца 9). 1. Dosing of products having a density less than the density of the liquid (for such materials, the device operates without a floating ring 9).

Устройство может работать в периодическом или непрерывном режиме. В периодическом режиме суспензию твердого вещества подают через патрубок 5 в корпус 1 в таком количестве, чтобы всплывший материал не достиг верхнего среза трубопровода 4. Избыток жидкости в таком случае отводится через патрубок 7, снабженный фильтром 8, использующимся для предотвращения уноса дозируемого материала. После окончания подачи суспензии включается привод 2 лопасти (лопастей) 3 и через патрубок 6 в аппарат подается жидкость. Происходит вытеснение жидкостью твердого вещества, плавающего на поверхности. При достижении им верхнего среза трубопровода 4, начинается выгрузка продукта лопастью (лопастями) 3, перемещающей твердое вещество от периферии к центру, в трубопровод 4. Наличие треугольных вырезов на нижней кромке лопасти (лопастей) препятствует захвату жидкости, находящейся в слое материала и попаданию ее в трубопровод 4. Дозирование регулируется скоростью подачи жидкости через патрубок 6. Подача жидкости контролируется и регулируется с достаточной точностью. The device can operate in batch or continuous mode. In periodic mode, a suspension of a solid substance is fed through the pipe 5 into the housing 1 in such an amount that the pop-up material does not reach the upper cut of the pipe 4. In this case, excess liquid is discharged through the pipe 7, equipped with a filter 8, which is used to prevent entrainment of the dosed material. After the suspension is completed, the drive 2 of the blade (s) 3 is turned on and liquid is supplied through the pipe 6 to the apparatus. The liquid is displaced by a solid floating on the surface. When it reaches the upper cut of the pipeline 4, the product begins to be unloaded with a blade (s) 3, which moves the solid from the periphery to the center, into the pipe 4. The presence of triangular cutouts on the lower edge of the blade (s) prevents the liquid in the material layer and its ingress into the pipeline 4. Dosing is regulated by the rate of fluid supply through the pipe 6. The fluid supply is controlled and regulated with sufficient accuracy.

В непрерывном режиме суспензию твердого вещества подают через патрубок 5, жидкость отводят через патрубок 7, и регулируют дозирование скоростью подачи суспензии; в остальном устройство работает так же, как и в периодическом режиме. In continuous mode, a suspension of a solid substance is fed through the pipe 5, the liquid is discharged through the pipe 7, and the dosage is controlled by the feed rate of the suspension; otherwise, the device operates in the same way as in periodic mode.

2. Дозирование плохо плавающих продуктов и продуктов, имеющих плотность, близкую к плотности жидкости. 2. Dosing of poorly floating products and products having a density close to the density of a liquid.

Устройство может работать в периодическом или непрерывном режиме. На трубопровод 4 внутри корпуса 1 устанавливается плавающее перфорированное кольцо 9. Кольцо 9 имеет перфорацию для протекания жидкости, закрытую сеткой для исключения провала продукта в нижнюю часть корпуса 1. Суспензия подается через патрубок 10. Жидкость уходит через перфорацию кольца 9 вниз. После окончания подачи суспензии продукт находится на плавающем кольце 9 ниже уровня верхнего среза трубопровода 4. Через патрубок 6 подают жидкость под кольцо 9 и за счет сопротивления слоя продукта и кольца 9 жидкость поднимает его вместе с продуктом до верхнего среза трубопровода 4. Включается привод лопасти (лопастей) 3 и продукт подается в трубопровод 4. Жидкость отводится через патрубок 7 с фильтром 8. Дозирование регулируется подачей жидкости через патрубок 6. The device can operate in batch or continuous mode. A floating perforated ring 9 is installed on the pipe 4 inside the housing 1. The ring 9 has a perforation for fluid flow, closed by a mesh to prevent product failure in the lower part of the housing 1. The suspension is fed through the nozzle 10. The liquid goes down through the perforation of the ring 9. After the suspension is completed, the product is on the floating ring 9 below the level of the upper cut of the pipe 4. Through the pipe 6, liquid is supplied under the ring 9 and due to the resistance of the product layer and ring 9, the liquid raises it together with the product to the upper cut of the pipe 4. The blade drive is turned on blades) 3 and the product is fed into the pipeline 4. The fluid is discharged through the pipe 7 with the filter 8. The dosage is controlled by the flow of fluid through the pipe 6.

В непрерывном режиме устройство работает аналогично. In continuous mode, the device works similarly.

Из трубопровода 4 продукт равномерно поступает в перерабатывающие устройства или на ленту транспортера сушилки и тому подобное (не показаны). При любых способах подачи работа устройства может быть полностью автоматизирована и регулироваться с высокой точностью. From the pipeline 4, the product evenly enters the processing device or onto the conveyor belt of the dryer and the like (not shown). With any supply method, the operation of the device can be fully automated and regulated with high accuracy.

Устройство может использоваться для дозирования материалов с повышенной чувствительностью к сдвиговым деформациям, таким как тонкодисперсный политетрафторэтилен (фторопласт-4Д), некоторые виды лекарств и тому подобное, но может также использоваться для эффективного равномерного выделения материалов из суспензии и подачи их на сушку и переработку. К таким материалам относятся полимеры, шламы от флотации, например, при очистке сточных вод от ценных примесей, и тому подобное. The device can be used to dispense materials with increased sensitivity to shear deformations, such as finely dispersed polytetrafluoroethylene (fluoroplast-4D), certain types of drugs, and the like, but can also be used to efficiently uniformly isolate materials from the suspension and submit them for drying and processing. Such materials include polymers, flotation sludge, for example, when treating wastewater from valuable impurities, and the like.

Claims

1. A metering device comprising a vertical cylindrical housing with nozzles for supplying liquid and a suspension of solid substance located in the lower part of the housing, and a nozzle for draining liquid, an unloading device for solid matter located in the upper part of the housing and including a shaft located coaxially with the housing at the lower end of which at least one spiral blade is bent, bent in the direction of rotation of the shaft, and a part for removing solid matter, characterized in that the spiral blade is made a member Archimedes spiral bounded by the first beam emerging from a pole angle of 40 ^o in the direction of rotation of the helix and intersecting spiral at its limit, and the second beam passing through the housing radially, equal to it and spaced from the first beam by 40 ^o towards opposite the direction of rotation of the spiral, and the part for discharging solid matter is made in the form of a pipeline with a radius equal to 1/12 of the radius of the body, the pipe being placed along the central axis of the body along its entire length and its upper cut is located at the lower Romka helical blades, and an outlet for removing a liquid is placed on the bottom of the housing.

2. A metering device comprising a vertical cylindrical body with nozzles for supplying liquid and a suspension of solid substance located in the lower part of the housing, and a nozzle for draining liquid, an unloading device for solid matter located in the upper part of the housing and including a shaft located coaxially with the housing , on the lower end of which two curvilinear blades are bent, bent in the direction of rotation of the shaft, and a part for removing solid matter, characterized in that the curvilinear blades are made in the form of of ellipses, the major axis of which is 2/3, and the minor axis 1/2 of the radius of the body, placed on opposite sides from the center of rotation and offset from it by a distance equal to 1/6 of the radius of the body, and the part for removing solid material is made in the form of a pipeline with a radius equal to 1/12 of the radius of the body, and the pipeline is placed along the central axis of the body along its entire length and its upper section is located at the level of the lower edges of the blades, and the pipe for draining the liquid is placed on the bottom of the body.

3. The device according to p. 1 or 2, characterized in that it further includes a floating perforated ring adjacent to the wall of the housing and to the wall of the pipeline, and an additional pipe for supplying a suspension of solid substance, placed above the blades of the discharge device.

4. The device according to paragraphs. 1 3, characterized in that on the lower edges of the blades are made triangular cuts, the pitch of which δ refers to their height h as d / h = (4 - 6): 3.y