RU2054163C1 - Pneumatic weighing machine for powder material, mainly for weighing amounts of aluminum oxide or aluminum fluoride - Google Patents

Abstract

FIELD: weighing machines. SUBSTANCE: device has tank 1 with upper chamber 2 and lower chamber 4. Fluidizing unit, which is designed as fluidized-bed tarpaulin wall 3, is mounted in lower or bottom part of upper chamber 2. Lower chamber 4 is connected to air source through pipe 5. Tank has inlet hole 6 for entrance of powder material from supplying tank or receiving funnel 8 to upper chamber 2. In addition tank 1 has outlet hole 7 for dumping chamber 2. At least one fluidizing channel or pipe 9 is mounted between supplying tank 8 and tank 1. Said fluidizing channel 9 has fluidized-bed wall or tarpaulin 11, which is connected to air source through pipe 12. Chamber 2 is loaded and dumped by means of solenoid valves 13 and 14, which are located in pipe 3 for tank 1 and in pipe 12 for channel 9, correspondingly. Mode of operations for solenoid valves is controlled by PLS regulator or processor in order to supply channel 9 and tank 1 with air according to program, which determines duration and frequency. EFFECT: increased functional capabilities. 4 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к пневматическому дозиметру для дозировки порошкообразных материалов, например для подачи фторида и оксида алюминия в электролитические ячейки для производства алюминия. The invention relates to a pneumatic dosimeter for dispensing powdered materials, for example, for supplying fluoride and alumina to electrolytic cells for aluminum production.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является известное устройство дозиметр для порошкообразных материалов, принцип работы которого основывается на механическом дозировании порошкообразных материалов. Этот дозиметр содержит резервуар, стенки которого сходятся в направлении к выпускному отверстию, расположенному в нижней или донной части резервуара. Порошкообразный материал разгружается через расположенное в донной части отверстие с помощью механического устройства, которое содержит блок цилиндр/поршень. Хотя этот механический дозиметр обеспечивает относительно точное дозирование материалов, однако, он обладает рядом существенных недостатков. Среди этих недостатков прежде всего следует указать на быстрый механический износ основных блоков дозиметра, что неизбежно связано с большими затратами на техобслуживание и профилактический ремонт. Далее, порошкообразный материал в зависимости от своей консистенции может легко и просто засорять и блокировать выпускное отверстие загрузочной воронки или резервуара. Более того, поскольку этот дозиметр состоит из нескольких различных блоков, а его высота будет довольно значительной, то все это удорожает и усложняет процесс изготовления такого дозиметра. Closest to the proposed technical solution is the known device dosimeter for powder materials, the principle of which is based on the mechanical dosing of powder materials. This dosimeter contains a reservoir, the walls of which converge towards the outlet located at the bottom or bottom of the reservoir. The powdery material is discharged through a hole located in the bottom by a mechanical device that comprises a cylinder / piston unit. Although this mechanical dosimeter provides a relatively accurate dosage of materials, however, it has several significant drawbacks. Among these shortcomings, one should first of all point out the rapid mechanical deterioration of the main blocks of the dosimeter, which is inevitably associated with high maintenance and preventive maintenance costs. Further, the powdery material, depending on its consistency, can easily and simply clog and block the outlet of the loading funnel or tank. Moreover, since this dosimeter consists of several different blocks, and its height will be quite significant, all this makes it more expensive and complicates the manufacturing process of such a dosimeter.

Именно поэтому главной задачей настоящего изобретения является создание дозиметра, принцип работы которого основывался бы на соответствующем типе объемного дозирования с помощью особенностей технологии псевдоожижения, но который к тому же был бы свободен от отмеченных выше недостатков. Другими словами изобретение должно обеспечить следующие результаты:
малую высоту конструкции всего устройства,
гарантировать точное дозирование,
отсутствие механических закрывающих приспособлений для потока порошкообразного материала, проходящего через дозиметр,
минимальную чувствительность к изменениям в потоке воздуха и к изменениям в качестве обрабатываемого материала, одновременно дозиметр должен обладать следующими преимуществами:
простотой и легкостью изготовления, низкими расходами на техобслуживание и профилактический ремонт (в нем нет подвижных механических блоков) и легкостью электрического изолирования дозиметра, если конечно в этом возникает необходимость.That is why the main objective of the present invention is to create a dosimeter, the principle of which would be based on the appropriate type of volumetric dosing using the features of the fluidization technology, but which would also be free from the above disadvantages. In other words, the invention should provide the following results:
low construction height of the entire device,
guarantee accurate dosing,
lack of mechanical closures for the flow of powdered material passing through the dosimeter,
minimal sensitivity to changes in the air flow and to changes in the quality of the processed material, at the same time the dosimeter should have the following advantages:
simplicity and ease of manufacture, low maintenance and preventive maintenance costs (there are no movable mechanical blocks in it) and ease of electrical isolation of the dosimeter, unless of course this is necessary.

Упомянутый выше технический результат достигается с помощью дозиметра, выполненного по настоящему изобретению. The technical result mentioned above is achieved using a dosimeter made according to the present invention.

На фиг. 1 показан пневматический дозатор для порошкообразных материалов; на фиг. 2 то же, в другом варианте исполнения. In FIG. 1 shows a pneumatic dispenser for powdered materials; in FIG. 2 the same, in another embodiment.

Пневматический дозатор на фиг.1 содержит резервуар 1 с верхней камерой 2, размеры которой соответствуют объему материала, предназначенного для дозирования, псевдоожижающую стенку 3 из "парусины" или воздухо- и газопроницаемого материала, которая отделяет верхнюю камеру 2 от нижней камеры 4. Камера 4 соединяется с резервуаром для воздуха (не показан) через трубку подачи воздуха 5. На одном конце резервуара 1 образовано впускное отверстие 6, а на другом (левая сторона) выпускное отверстие 7. На противоположном конце резервуара 1 в его верхней части образовано впускное отверстие 6, которое соединено с питающим резервуаром 8 и используется для подачи порошкообразного материала через псевдоожижающий канал в виде трубы 9 или другого подобного же приспособления. Один конец псевдоожижающего канала 9 частично входит в резервуар 2, тогда как другой его конец соединяется с локально расположенным питающим резервуаром 8 или с питающей трубой, которая и предназначена для подачи порошкообразного материала из расположенного по центру бункера для хранения. Верхняя часть впускное отверстие 6 канала 9 отделена от нижней части (камеры 10 псевдоожижающей стенкой или "парусной"" 11, а камера 10 соединяется с резервуаром для воздуха через трубу 12, причем это соединение будет идентично соединению камеры 2 (резервуар для воздуха не показан). The pneumatic dispenser in figure 1 contains a tank 1 with an upper chamber 2, the dimensions of which correspond to the volume of the material intended for dispensing, a fluidizing wall 3 of "canvas" or air and gas permeable material, which separates the upper chamber 2 from the lower chamber 4. Chamber 4 connects to an air reservoir (not shown) through an air supply tube 5. An inlet 6 is formed at one end of the reservoir 1 and an outlet 7. At the other (left side), at the upper end of the reservoir 1 an inlet 6 is formed, which is connected to the supply tank 8 and is used to supply the powdered material through the fluidizing channel in the form of a pipe 9 or other similar device. One end of the fluidization channel 9 partially enters the tank 2, while the other end is connected to a locally located feed tank 8 or to a feed pipe, which is designed to supply powdered material from a centrally located storage hopper. The upper part of the inlet 6 of the channel 9 is separated from the lower part (chamber 10 by a fluidizing wall or “sail” 11), and the chamber 10 is connected to the air tank through the pipe 12, and this connection will be identical to the connection of the chamber 2 (air tank not shown) .

После псевдоожижения порошкообразного материала его поведения будет напоминать поведение жидкости, т.е. под влиянием гравитационной силы этот материал будет течь от более высокого к более низкому уровню. After fluidization of the powdery material, its behavior will resemble the behavior of a liquid, i.e. under the influence of gravitational force, this material will flow from a higher to a lower level.

С учетом всех этих фактов псевдоожижающие стенки канала 9 и камеры 2 выполняются чуть наклонными в сторону их выпускных концов. Угол наклона может колебаться от 4 до 7^о. Однако следует иметь в виду, что конкретный угол наклона зависит от типа предназначенного для обработки материала, и для некоторых материалов он может быть несколько большим, а для других несколько меньшим. Хотя в приведенном выше тексте говорится, что псевдоожижающие стенки могут иметь незначительный наклон (относительно горизонтальной плоскости), однако может оказаться целесообразным устанавливать псевдоожижающие стенки строго горизонтально по отношению к дозиметру, а сам дозиметр располагать чуть в наклонном положении.Given all these facts, the fluidizing walls of the channel 9 and the chamber 2 are made slightly inclined towards their outlet ends. The angle of inclination can vary from 4 to 7 ^about . However, it should be borne in mind that the specific angle of inclination depends on the type of material intended for processing, and for some materials it may be somewhat larger, and for others somewhat smaller. Although the text above says that the fluidizing walls may have a slight slope (relative to the horizontal plane), it may be appropriate to install the fluidizing walls strictly horizontally with respect to the dosimeter, and the dosimeter itself should be placed slightly in an inclined position.

Что касается подачи воздуха в камеру 4 и в камеру 10, то эта подача воздуха будет регулироваться с помощью соленоидных клапанов 13 и 14, которые располагаются в трубах 5 и 12 соответственно. Режим срабатывания самих соленоидных клапанов 13 и 14, в свою очередь, регулируется непосредственным образом регулятором PLS или компьютером (не показаны). Настоящее изобретение предлагает более простое решение по сравнению со всеми известными способами и устройствами, поскольку в предлагаемом устройстве нет необходимости использовать дополнительные реле и различные механические закрывающие приспособления, а следовательно, отпадает необходимость в использовании исполнительных механизмов для упомянутых приспособлений. As for the air supply to the chamber 4 and to the chamber 10, this air supply will be controlled by the solenoid valves 13 and 14, which are located in the pipes 5 and 12, respectively. The operating mode of the solenoid valves 13 and 14 themselves, in turn, is controlled directly by the PLS controller or a computer (not shown). The present invention offers a simpler solution compared to all known methods and devices, since in the proposed device there is no need to use additional relays and various mechanical closing devices, and therefore, there is no need to use actuators for the said devices.

Подаваемый в канал и резервуар воздух частично откачивается через откачивающее отверстие 15, расположенное в верхней части камеры 2, а частично откачивается через выпускное отверстие 8. Отверстие для откачивания воздуха 15 будет особенно важным в связи с процессом заполнения камеры 2, поскольку подаваемый в канал воздух будет находиться позади порошкообразного материала (верхней части порошкообразного материала в камере 2); находящийся здесь воздух будет свободно проходить через отверстие для откачивания, благодаря чему позади порошкообразного материала не будет образовываться избыточное давление, которое будет вынуждать порошкообразный материал перемещаться по направлению к выпускному отверстию. The air supplied to the channel and the tank is partially pumped out through the pumping hole 15 located in the upper part of the chamber 2, and partially pumped out through the exhaust hole 8. The hole for pumping the air 15 will be especially important in connection with the process of filling the chamber 2, since the air supplied to the channel be behind the powder material (the upper part of the powder material in the chamber 2); the air therein will freely pass through the pump out port, so that no excessive pressure will build up behind the powder material, which will cause the powder material to move toward the outlet.

Пневматический дозатор работает следующим образом. Pneumatic dispenser operates as follows.

Подача воздуха в канал 9 и в резервуар 1 перекрывается. Находящийся в питающем резервуаре 8 порошкообразный материал свободно проходит в канал и заполняет его частично. После срабатывания соленоидного клапана 14 воздух подается в камеру 10 в канале 9. За счет этого материал псевдоожижается и течет в камеру 2 в резервуаре 1. После заполнения камеры 2, как это и показано, течение материала прекращается, причем это верно и для случая, когда будет поддерживаться подача воздуха в канал. The air supply to the channel 9 and to the tank 1 is blocked. The powder material located in the supply tank 8 freely passes into the channel and partially fills it. After the solenoid valve 14 is activated, air is supplied to the chamber 10 in the channel 9. Due to this, the material is fluidized and flows into the chamber 2 in the tank 1. After filling the chamber 2, as shown, the flow of material stops, and this is also true for the case when air supply to the channel will be maintained.

После заполнения камеры 2 и перекрытия соленоидного клапана 14 срабатывает соленоидный клапан 13, чтобы обеспечить подачу воздуха в камеру 4 в резервуаре 1. В этот момент находящийся в камере 2 материал будет псевдоожижаться, а сама камера 2 опорожняться. Сразу же после опорожнения камеры 2 соленоидный клапан 13 выключается и прекращается подача воздуха в камеру 2. К этому моменту завершен цикл заполнения/опорожнения и можно начинать новый цикл. After filling the chamber 2 and closing the solenoid valve 14, the solenoid valve 13 is activated to provide air to the chamber 4 in the tank 1. At this moment, the material in the chamber 2 will be fluidized and the chamber 2 itself will be emptied. Immediately after emptying the chamber 2, the solenoid valve 13 is turned off and the air supply to the chamber 2 is stopped. At this point, the filling / emptying cycle is completed and a new cycle can be started.

Что же касается времени, затраченного на заполнение и опорожнение дозиметра, то оно зависит от нескольких различных факторов, например, от объема камеры 2, длины и ширины канала 9, качества порошкообразного материала и т. д. Однако в этой связи следует упомянуть один важный момент, что подача воздуха в канал и резервуар 1 должна продолжаться достаточно долго, чтобы гарантировать полную загрузку и опорожнение камеры 2. Можно предположить, что длительность подачи воздуха за пределами строго необходимой будет оказывать незначительное влияние на разгружаемый материал. As for the time taken to fill and empty the dosimeter, it depends on several different factors, for example, on the volume of the chamber 2, the length and width of the channel 9, the quality of the powdered material, etc. However, one important point should be mentioned in this connection that the air supply to the channel and tank 1 should last long enough to guarantee full loading and emptying of the chamber 2. It can be assumed that the duration of the air supply outside the strictly necessary will have a slight effect on but unloaded material.

На фиг. 2 показан второй вариант пневматического дозатора по настоящему изобретению. В данном варианте вместо одного впускного отверстия в резервуаре 1 выполняется два впускных отверстия 17 и 18. Следовательно, мы имеем возможность подавать порошкообразный материал одного качества из первого питающего танка 19 через трубу 20 и в псевдоожижающий канал или трубу 9, а порошкообразный материал другого качества подавать из второго питающего танка 21 непосредственно в резервуар 1. В данном варианте питающий танк 21 выполняет две функции, а именно функцию танка для хранения порошкообразного материала и функцию псевдоожижающего канала (соответствует псевдоожижающему каналу 9). In FIG. 2 shows a second embodiment of a pneumatic dispenser of the present invention. In this embodiment, instead of one inlet in the tank 1, two inlets 17 and 18 are made. Therefore, we are able to supply the powder material of the same quality from the first feed tank 19 through the pipe 20 and into the fluidizing channel or pipe 9, and to supply the powder material of a different quality from the second feed tank 21 directly to the tank 1. In this embodiment, the feed tank 21 performs two functions, namely, the function of the tank for storing the powder material and the function of the fluidizing channel and (corresponds to the fluidizing channel 9).

Дозиметр по этому второму варианту работает следующим образом. The dosimeter according to this second option works as follows.

Порошкообразный материал подается из питающего танка 19 в резервуар 1 в результате предварительной подачи воздуха в танк 19 и канал 9 через трубы подачи воздуха 22 и 23 соответственно (соленоидные клапаны не показаны). Powdered material is supplied from the supply tank 19 to the tank 1 as a result of the preliminary air supply to the tank 19 and the channel 9 through the air supply pipes 22 and 23, respectively (solenoid valves not shown).

Сразу же после заполнения резервуара 1 прекращается подача воздуха через трубы 22 и 23, а соленоидный клапан (не показан) будет открываться и обеспечивать подачу воздуха через трубу 24. Теперь находящийся в резервуаре 1 порошкообразный материал будет выходить через выпускное отверстие 8 и после полного опорожнения резервуара 1 будет прекращаться подача воздуха через трубу 24. В этот момент из танка 19 будет взята одна доза порошкообразного материала. Если порошкообразный материал должен выгружаться из второго танка 21, тогда в этот танк через трубу подачи воздуха 25 будет подаваться псевдоожиженный воздух, а сам материал будет проходить через соединительную трубу 26 и будет частично заполнять резервуар 1. В итоге в резервуар 1 уже не будет больше подаваться материал и можно будет прекратить подачу воздуха через трубу 25. Чтобы опорожнить резервуар 1, достаточно будет подавать в него воздух в результате включения подачи воздуха через трубу 24. Immediately after filling the tank 1, the air supply through the pipes 22 and 23 is stopped, and the solenoid valve (not shown) will open and provide air through the pipe 24. Now the powder material in the tank 1 will exit through the outlet 8 and after the tank is completely empty 1, the air supply through the pipe 24 will stop. At this point, one dose of the powder material will be taken from the tank 19. If the powder material is to be discharged from the second tank 21, then fluidized air will be supplied to this tank through the air supply pipe 25, and the material itself will pass through the connecting pipe 26 and will partially fill the tank 1. As a result, the tank 1 will no longer be fed material and it will be possible to stop the air supply through the pipe 25. To empty the tank 1, it will be enough to supply air to it as a result of turning on the air supply through the pipe 24.

Подачу воздуха (через соленоидные клапаны) и скорость дозирования можно регулировать с помощью какого-то типа регулятора PLS или микропроцессора; на этом нет необходимости останавливаться подробно. Однако следует иметь в виду, что дозиметр по настоящему изобретению можно снабжать более чем одним или двумя впускными отверстиями, о чем уже упоминали выше. Следовательно, в данном случае материал может подаваться из трех или более питающих танков способом, который уже был описан выше. The air supply (through the solenoid valves) and the dosing rate can be controlled using some type of PLS controller or microprocessor; there is no need to dwell on this in detail. However, it should be borne in mind that the dosimeter of the present invention can be provided with more than one or two inlets, as already mentioned above. Therefore, in this case, the material can be fed from three or more feed tanks in a manner that has already been described above.

П р и м е р. Показанный на фиг.1 и выполненный по настоящему изобретению дозиметр прошел испытания с использованием оксида алюминия в качестве порошкообразного материала, причем использовали различные сорта оксида алюминия. Дозирующая камера 2 имела объем примерно в 0,5 дм³, а продолжительность загрузки и опорожнения камеры составляла 4 и 6 с соответственно. Дозы для различных сортов оксида алюминия измеряли при различном давлении воздуха. Полученные при этом результаты суммированы в нижеследующей таблице.PRI me R. The dosimeter shown in FIG. 1 and made according to the present invention has been tested using alumina as a powder material, with various grades of alumina being used. The dosing chamber 2 had a volume of about 0.5 dm ³ , and the loading and emptying times of the chamber were 4 and 6 s, respectively. Doses for various grades of alumina were measured at various air pressures. The results thus obtained are summarized in the following table.

Из данных таблицы можно сделать вывод, что количественное выражение материала (дозы) изменяются очень незначительно в зависимости от повышения давления воздуха, причем это верно и для случая удвоения давления воздуха. Этот вывод очевиден для всех четырех сортов проверенного оксида. From the data in the table it can be concluded that the quantitative expression of the material (dose) varies very slightly depending on the increase in air pressure, and this is also true for the case of doubling of air pressure. This conclusion is obvious for all four grades of proven oxide.

Дозиметр по настоящему изобретению можно изготавливать из различных типов материалов, например из стали, алюминия, пластических материалов и т.д. Однако очень важно, чтобы исходный материал был достаточно стойким против отрицательного воздействия на него таких внешних факторов, как тепло или коррозионные газы. The dosimeter of the present invention can be made from various types of materials, for example, steel, aluminum, plastic materials, etc. However, it is very important that the source material is sufficiently resistant against the negative effects of external factors such as heat or corrosive gases.

В этой связи следует добавить, что над "парусиной" и выпускным отверстием 7 можно установить поперечный порог или возвышение 16 с конечным образованием одного или нескольких дополнительных порожек, которые будут располагаться с определенным интервалом друг от друга вдоль парусины на внутренней стороне отверстия, чтобы какая-то часть порошкообразного материала оставалась позади и покрывала "парусину" с целью обеспечения ее надежной защиты. In this regard, it should be added that above the “canvas” and the outlet 7 it is possible to set a transverse threshold or elevation 16 with the final formation of one or more additional thresholds, which will be located at a certain interval from each other along the canvas on the inner side of the hole so that that part of the powder material was left behind and covered the “canvas” in order to ensure its reliable protection.

Claims (4)

1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДОЗАТОР ДЛЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ИЛИ ФТОРИДА АЛЮМИНИЯ, содержащий резервуар с псевдоожижающим устройством, выполненным в виде газопроницаемой перегородки, разделяющей резервуар на две камеры, нижняя из которых черех трубопровод с клапаном сообщена с источником воздуха, а верхняя выполнена с отверстием для выпуска воздуха, выпускным отверстием и с впускным отверстием для подачи материала из расходного бункера или загрузочной воронки, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным трубопроводом с дополнительным клапаном и расположенным между резервуаром и расходным бункером по крайней мере одним псевдоожижающим каналом или трубой с продольной дополнительной газопроницаемой перегородкой, разделяющей псевдоожижающий канал или трубу на две полости, нижняя из которых сообщена с дополнительным трубопроводом, и регулятором PLS или процессором, причем указанные клапаны выполнены соленоидными и связаны с регулятором PLS или с процессором, а газопроницаемые перегородки выполнены из нетканого материала или парусины. 1. PNEUMATIC DISPENSER FOR POWDERED MATERIALS, PRESENTLY FOR DOSING ALUMINUM OXIDE OR ALUMINUM FLUORIDE, containing a reservoir with a fluidizing device made in the form of a gas-permeable partition separating the reservoir into two chambers, the lower one of which has a pipe with an air outlet, an outlet and an inlet for supplying material from a feed hopper or feed hopper, characterized in that it is equipped with an additional pipeline with an additional valve and located between the tank and the feed hopper at least one fluidizing channel or pipe with a longitudinal additional gas-permeable partition separating the fluidizing channel or pipe into two cavities, the lower of which is connected to the additional pipe, and a PLS controller or processor, moreover, these valves are made solenoidal and connected to the PLS controller or to the processor, and the gas-permeable partitions are made of non-woven material la or canvas. 2. Дозатор по п.1, отличающийся тем, что выпускное отверстие верхней камеры снабжено поперечно расположенной преградой. 2. The dispenser according to claim 1, characterized in that the outlet of the upper chamber is provided with a transverse barrier. 3. Дозатор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в него введены дополнительные преграды, установленные на газопроницаемой перегородке перпендикулярно ее продольной оси на заданном расстоянии одна от другой между впускным и выпускным отверстиями. 3. Dispenser 1 and 2, characterized in that it introduces additional barriers installed on a gas-permeable partition perpendicular to its longitudinal axis at a predetermined distance from one another between the inlet and outlet openings. 4. Дозатор по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что резервуар выполнен с дополнительным впускным отверстием для подачи материала из дополнительнрого расходного бункера. 4. Dispenser 1 and 3, characterized in that the tank is made with an additional inlet for supplying material from an additional feed hopper.

Images