Шнековый дозатор

                                          Содержание 

1. Анализ  состояния вопроса.

 

2. Расчет  параметров шнекового рабочего органа.

 

2.1 Методика  расчета. 

2. Выбор и  расчет кинематической схемы привода.

 

3. Расчет  кинематических параметров клиноременной  передачи.

 

3. Общие выводы.

 

4. Список  литературы.

  

 

 

1. Анализ  состояния вопроса.

 

                              

                               ДОЗАТОР 
 

Что такое дозаторы? 

Дозатор — это  устройство, обеспечивающее автоматическое дозирование определенной массы  или объема различных материалов или продуктов. В общем виде дозатор  представляет собой систему, состоящую  из:

питателя (дозатор);

датчика контроля массы;

оборудования  для подачи материала (ленточные, винтовые и др. виды конвейеров); системы управления расходом материала . 

Дозаторы отмеривают самые различные материалы: жидкие, пастообразные и сыпучие. Дозируемый материал измеряется в единицах массы (кг) или в единицах объема (м3). В зависимости от этого и определяют типы дозаторов: весовые дозаторы (кг) или объемные дозаторы (м3). Важным показателем всех дозаторов является их производительность, которая измеряется соотношением массы (объема) к единице времени (кг/ч или м3/ч).  

Типы  дозаторов 

Как мы указали  выше, дозаторы, в зависимости от единицы массы, подразделяются на весовые и объемные.  

Разработаны объемные дозаторы самых  разнообразных видов:

объемные дозаторы маятникового типа (для гранулированных  и легкосыпучих продуктов);

объемные дозаторы ротационного типа (для мелкодисперсных  сыпучих продуктов);

объемные дозаторы с телескопическими чашками (для  гранулированных и легкосыпучих продуктов) и некоторые другие. 

К достоинствами  объемных дозаторов можно отнести  их простоту, а к недостаткам —  недостаточную, в сравнении с  весовыми дозаторами, точность. Весовые дозаторы благодаря своей точности нашли широкое применение в сложных и точных технологические процессах.  

Разработаны весовые дозаторы нескольких видов:

роторные весовые  дозаторы;

ленточные весовые  дозаторы и некоторые другие. 

В зависимости от вида действия дозаторы подразделяются на:

периодического (дискретного) действия;

непрерывного  действия. 
 
 

В промышленности дозаторы дискретного действия используют, как правило, в процессах, предусматривающих  размещение оборудования на высоте, а  дозаторы непрерывного действия применяют  в процессах с горизонтальным размещением оборудования и конвейерной транспортировкой материала. Для дискретных дозаторов характерна конструкция бункерного типа, а для дозаторов непрерывного действия — бункерного и ленточного.  

Дозаторы  также подразделяются на типы в зависимости  от числа дозируемых материалов:

однокомпонентные  дозаторы;

многокомпонентные дозатора. 

Однокомпонентные  дозаторы работают с одним материалом, а многокомпонентные с несколькими  материалами. И однокомпонентные, и  многокомпонентные дозаторы могут  быть и непрерывного, и порционного  действия. Однокомпонентные дозаторы более просты, так как работают только с одним материалом, а вот  многокомпонентные включают в себя возможность автоматического регулирования  и поддержания соотношений материалов.  

Следует отметить, что дозаторы разрабатываются для  различных групп материалов. Существуют группы материалов, которые достаточно сложно поддаются дозированию:

трудносыпучие;

материалы поштучного дозирования;

крупнодисперсные  материалы. 

Для дозирования этих типов применяют  следующие виды дозаторов:

шнековый дозатор (для порошкообразных и трудносыпучих продуктов);

вибрационный  дозатор (для поштучного дозирования  — упаковка таблеток, семян);

кассетный дозатор (для крупнодисперсных продуктов). 

Для всех типов дозаторов  характерно наличие  системы управления, которая подразделяется на:

ручную;

автоматическую. 

Ручная система  применяется в простых технологических  процессах и не подходит для сложных  многокомпонентных и высокопроизводительных систем.  

Современные производители  дозаторов и фасовочного оборудования разработали уникальные автоматические системы управления. Данные системы  позволяют осуществлять управление с сенсорных дисплеев, которые  позволяют устанавливать и запоминать все параметры рабочего цикла  дозатора, а также отображать аварии и данные самодиагностики. 
 
 
 
 
 
 
 

Дозаторы  в современном  фасовочно-упаковочном  оборудовании. 

Дозаторы являются одним из главнейших элементов любого фасовочного оборудования. Интересно  взглянуть, что же предлагают современные  производители этого оборудования. В качестве примера применения дозаторов в современном оборудовании для фасовки приведем фасовочный автомат модели «Омаг С3» с двумя дозаторами.  

В комплект однодорожечной машины входит дозатор с телескопическими чашками, предназначенный для гранулированных  и легкосыпучих продуктов. Дозатор  состоит из маятниковой подающей трубки и двухрядной системы дозирующих чашек.  

Скоростная микрометрическая регулировка дозатора сыпучих материалов может проводиться при работающем упаковочном автомате. Пределы регулировки  дозатора находятся в интервале  соотношения объемов + – 30 %. Наличие  различных дополнительных устройств: ворошителей, вибраторов, системы обдува, аспирации и декомпрессии позволяет значительно расширить гамму продуктов, которые можно фасовать данным типом дозатора. 

Второй дозатор  — шнековый. Он предназначен для мелкодисперсных порошков и трудносыпучих продуктов.  

Особенностью  упаковочной машины «Омаг С3» является то, что она может быть оснащена самыми разнообразными дозаторами: 

объемный дозатор  маятникового типа (для гранулированных  и легкосыпучих продуктов);

объемный дозатор  ротационного типа (для мелкодисперсных  сыпучих продуктов);

объемный дозатор  с телескопическими чашками (для  гранулированных и легкосыпучих продуктов);

шнековый дозатор продуктов (для порошкообразных и трудносыпучих продуктов);

шнековый дозатор продуктов (для порошкообразных и трудносыпучих продуктов);

вибрационный  дозатор (для поштучного дозирования  — упаковка таблеток, семян);

кассетный дозатор (для крупнодисперсных продуктов). 

Оmag СЗ с двумя дозаторами имеет модификации с количеством дорожек 1 или 2 и позволяет производить упаковку широкой гаммы продуктов. Фасовка сыпучих продуктов и упаковка производится в пакеты, запаянные с четырех сторон. 

Шнековый дозатор 

Вид конструкции  дозатора, в котором дозирование  осуществляется с помощью прецизионного  винта (шнека).

Подача материала  осуществляется при приложении постоянного  давления к резервуару с дозируемым материалом, благодаря чему он перемещается по подающему патрубку. Материал входит в контакт со шнеком, который вращается  в течение заданного времени  с определенной постоянной скоростью. В процессе поворота шнека материалу  сообщается сдвигающее усилие, он захватывается  канавками шнека и перемещается вниз, к наконечнику дозатора. Как  только материал достигнет пространства между шнеком и наконечником, он начинает испытывать сопротивление  вследствие ограниченного объема. Шнек продолжает вращаться, создавая усилие, достаточное для проталкивания  пасты через наконечник. 

Винтовая поверхность известна человечеству много лет, недаром один из вариантов  такой поверхности носит название «спираль Архимеда». Достаточно давно  ее стали использовать для перемещения  продуктов. Винтовая поверхность, заключенная  в цилиндрический корпус и служащая для перемещения сыпучих грузов, называется винтовым конвейером. Винт, транспортирующий груз, чаще всего  носит название «шнек». Отсюда второе, реже употребляющееся, имя конвейера: шнековый конвейер. Кто и когда стал использовать шнек для дозирования сыпучих продуктов, пока установить не удалось. Скорее всего, шнековые дозаторы могли появиться в конце XIX — начале ХХ века, когда предпринимались первые попытки автоматического наполнения тары. До этого при ручном упаковывании в дозировании продуктов, для которых сейчас применяется шнек, проще было использовать мерную емкость. Следует отметить, что терминология, используемая в литературе, посвященной проблемам фасования и упаковывания продукции, в нашей стране имеет совершенно хаотичный характер. Как только ни называются одни и те же машины, автоматы и их составные части. Дозатору, здесь описываемому, в этом, несомненно, «повезло»: практически везде для него используется один термин — «шнековый дозатор». Шнековый дозатор относится к виду объемных дозаторов для сыпучих продуктов и используется практически всегда для дозирования трудносыпучих — порошкообразных и пылящих продуктов, например: муки, крахмала, ксилита и т. п. Для легкосыпучих продуктов шнековый дозатор использовать не стоит, за исключением редких случаев, ведь на дозаторах других видов и типов доза продукта будет точнее, да и производительность выше. 
 
 
 
 
 
 
 

Конструкции шнековых дозаторов 

Дозаторы с  вертикальным расположением шнека. Схема наиболее распространенного  исполнения шнекового дозатора представлена на рисунке 1.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1.Схема  шнекового дозатора: 1. Питающий шнек 2. Конический дункер 3. Датчик уровня продукта 4. Лопасти мешалки 5. Расположение шнеков шнек 6. Корпус дозирующего шнека 

Из конического  бункера 2 вертикальным дозирующим шнеком 5 при его включении отбирается и выдается доза продукта. Выше конического  бункера располагается питающий шнек 1, обычно горизонтально расположенный. Через патрубок в корпусе этого  шнека поступает дозируемый продукт. Иногда продукт поступает на питающий шнек через бункер для продукта, установленный на входном патрубке. Питающий шнек периодически включается, пополняя продукт в коническом бункере. Уровень продукта в коническом бункере  поддерживается датчиком 3, от сигнала  которого включается и выключается  питающий шнек. В коническом бункере  постоянно вращаются лопасти-мешалки 4. Они не дают продукту слеживаться  и нагнетают его на дозирующий шнек. Величина дозы определяется числом оборотов дозирующего шнека. Для  лучшего забора продукта из конического  бункера часто верхнюю часть  дозирующего шнека выводят из корпуса в бункер, изготавливая ее конической (позиция 7 рисунка 7).

Дозатор немецкой компании Optima оснащен коническим бункером, выполненным из прозрачной пластмассы. Можно увидеть лопасти-мешалки и коническую часть шнека. Прозрачный бункер позволяет оператору видеть продукт в бункере и визуально контролировать работу датчика и питающего шнека. Достаточно широко распространено исполнение дозатора, схематично показанное на рисунке 2. Отличия от предыдущего исполнения невелики. Между питающим шнеком 2 и коническим бункером 5 установлена промежуточная емкость 3. Необходимый уровень продукта поддерживается датчиком 4 уже в этой емкости. Наличие промежуточной емкости увеличивает столб продукта в дозаторе, соответственно, давление на нижние слои продукта (у дозирующего шнека), заполнение его и позволяет уменьшить размеры конического бункера. На рисунке 3 показан фасовочный  автомат вертикального воротникового типа со шнековым дозатором, имеющим промежуточную емкость.