CC BY
18
УДК 621.922; 621.921.34
МЕТОДИКА И ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА ЗАГРУЗКИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА СО ШЛЮЗОВЫМ БАРАБАНОМ
А.В. Евсеев, С.В. Чураков, А.Г. Паршина
Представлен экспериментальный стенд шлюзового дозатора с роторным питателем для дозирования сыпучих материалов, на примере металлических порошков методом временного отделения микродоз компонентов от выдаваемого дозатором потока. Предполагается использование дозатора в конвейерных, роторных и биро-торных смесительных установках. Предлагается методика проведения эксперимента выдачи микродоз для определения соответствия их масс определённому закону распределения, построения соответствующих регрессионных зависимостей и определения фактического коэффициента выдачи.
Ключевые слова: смесь, сыпучий материал, шлюзовый дозатор, смеситель, экспериментальный стенд, методика проведения эксперимента.
Методика проводимых исследований базируется на различии фактической и теоретической производительности, которые связываются безразмерным коэффициентом выдачи
к - Оф
кв - О '
т
где Оф - эмпирическое (фактическое) значение производительности приданной окружной скорости барабана Уокр; От - расчётное (теоретическое)
значение производительности.
Из приведённой формулы видно, что коэффициент выдачи представляет собой фактическую производительность, выраженную в долях от теоретической производительности.
Сущность используемой методики заключается в отборе (посредством пробоотборника) из квазинепрерывного потока материала (подаваемого шлюзовым барабанным питателем) дискретных доз за промежутки времени Аt, определении их масс m/, расчёте по ним фактической производительности Оф/ и сравнении её с теоретическим значением От, в результате чего вычисление коэффициента выдачи кв/ становится очевидным [1 - 3].
В опытах по исследованию фактической производительности МЗН со шлюзовым барабаном применялась следующая аппаратура.
1. Весы лабораторные квадрантно-торсионные общего назначения типа ВЛКТ-160г 4-го класса с погрешностью измерения ±0,005 г.
2. Мягкая кисть.
3. Электронный секундомер.
4. Экспериментальный стенд, специально разработанный и изготовленный авторами для данных исследований (рис. 1, 2).
50
Рис. 1. Схема экспериментального стенда: 1 - бункер; 2 - корпус питателя; 3 - шлюзовый барабан; 4 - выпускная воронка питателя; 5 - отсекатель пробоотборника; 6 - направляющая
воронка; 7 - контейнер для сбора порошка; 8 - привод питателя; 9 - привод пробоотборника; 10 - станина; 11 - карусель отсекателей;
12 - вал пробоотборника; 13 - карусель контейнеров
Стенд содержит следующие основные узлы: узел дозирования, узел отбора проб, аппаратуру управления.
Узел дозирования включает в себя пирамидообразный бункер; питатель со шлюзовым барабаном; привод питателя с механическими передачами, обеспечивающий плавное регулирование частоты вращения; бесконтактный оптический датчик, вырабатывающий импульсные сигналы пропорционально частоте вращения барабана. Опыты проводились на барабанах с различной нарезкой пазов (табл. 1.). Сектор захвата питателя равен »130°, сектор выдачи - »90°. В качестве упругого предохранительного элемента корпуса использовалась пластина из резины повышенной твёрдости типа ТМКЩ-П с поперечным сечением 5x50 мм, в состоянии покоя не пропускавшая даже тонкодисперсные порошки при полностью заполненном бункере. Углы наклона (от вертикали) задней и боковых стенок бункера - по 45°, передней - 30°. Стабилизация давления материала в бункере над барабаном питателя не применялась, сводообразование не наблюдалось.
Узел отбора проб содержит привод и собственно карусельный пробоотборник [4]. Пробоотборник включает в себя вал с закреплёнными на нём элементами привода и каруселью, содержащей диск с отсекателями и направляющими воронками, а также диск с контейнерами для сбора мате-
51
риала. Отсекатели представляют собой призмы треугольного профиля с углом при вершине 30°. Карусель имеет число позиций 2к = 18, из них пятнадцать - рабочие, а три - располагаются в секторе разгона-торможения. На одном из дисков карусели установлен специальный упор, воздействующий на концевой выключатель, что позволяет карусели совершать за цикл ровно один оборот. Пробоотборник установлен под выходным отверстием выпускной воронки питателя таким образом, что поток материала попадает в центр контейнера, вершины отсекателей проходят на минимально возможном расстоянии от края выпускного отверстия.
Параметры исслед
уемых барабанов
Номер барабана № 1м 2ср 3кр
Диаметр барабана Об, мм 30 30 30
Длина барабана Ьб 50 50 50
Число ячеек z 12 8 5
Радиус ячейки ^0, мм 2,5 4 6
Глубина ячейки и , мм 3 4 6
Площадь ячейки 2 5, мм2 12 24 52
Рабочий объём 3 Уб , мм3 7200 9600 13000
Таблица 1
Аппаратура управления включает: стабилизатор напряжения, блоки задания скоростей для привода питателя и привода пробоотборника, а также счётчик импульсов, регистрирующий сигналы, поступающие с оптического датчика узла дозирования.
Опыты проводились на материалах в воздушно-сухом состоянии в отапливаемой лаборатории при температуре окружающего воздуха 17...19 °С.
Проведение экспериментов осуществлялось в следующем порядке.Первый этап - настройка стенда. Частота вращения карусели регулировалась блоком задания скорости и настраивалась по секундомеру таким образом, чтобы один оборот совершался за 1 минуту, т.е. пк = 1 об/мин. Отсюда следует, что длительность отбора одной дозы составила
& = 60 = 60 = 3,33 с. Частота вращения барабана регулировалась по-пк 1 х 18
средством блока задания скорости и контролировалась по электронному табло счётчика импульсов. Каждая позиция карусели и каждый контейнер были пронумерованы, в дальнейшем соблюдалось строгое соответствие их номеров. Масса каждого контейнера была определена с точностью до 0,01 г и зафиксирована.
Второй этап - собственно проведение опытов. В бункер узла дозирования аккуратно по центру засыпали исследуемый материал. Объём засыпаемого в бункер материала составил примерно 4500 см3. На нижний
диск карусели устанавливали контейнеры для сбора порошка. Далее включением питания запускали одновременно оба привода и начинался цикл дозирования материала. Считали, что при прохождении первых двух позиций карусели скорости барабана питателя и пробоотборника достигали своего установившегося значения и с третей позиции начинался нормальный отбор доз порошка. После прохождения одного оборота карусель на последней позиции своим упором воздействовала на концевой выключатель, осуществляя тем самым торможение и полную остановку приводов. Таким образом, получали 15 контейнеров, заполненных материалом при нормальной установившейся скорости как барабана, так и карусели. Частицы материала, осевшие на гранях отсекателей и на верхнем диске карусели вокруг направляющих воронок, мягкой кистью сметались в соответствующий контейнер. Далее аккуратно снимали с карусели заполненные контейнеры. После производилось взвешивание контейнеров с порошком на весах с точностью до 0,01 г, в результате чего определялась и фиксировалась в протоколе эксперимента собственная масса материала за вычетом массы контейнера.
Таблица 2
Количественные характеристики физико-технологических свойств
Характеристика Обозначение Материал
БЮ2 ГвТ1 70 кр. ГвТ1 70 млк.
Фракционный состав
Средний размер частицы, мм л X тА ¿ср" X т 0,36 0,99 0,24
Среднее квадратичное отклонение размеров частиц, мм =^ X {¿1 - л ср )2 т X т 0,18 0,43 0,13
Степень полидисперсности и 0,51 0,44 0,52
Насыпная плотность, г/см3
Среднее значение оср к нас 1,50 2,08 2,12
Наибольшее значение 0 max Рнас 1,50 2,10 2,14
Наименьшее значение 0 ™п нас 1,49 2,07 2,11
Плотность утряски, г/см3
Среднее значение ОсР утр 1,67 2,57 2,65
Наибольшее значение 0 max 0 утр 1,71 2,60 2,69
Наименьшее значение 0 ^ утр 1,66 2,54 2,61
Коэффициент утряски £ утр 1,12 1,24 1,24
Рис. 2. Общий вид экспериментального стенда:
1 - бункер; 2 - питатель; 3 - привод питателя; 4 - привод пробоотборника; 5 - станина; 6 - карусель пробоотборника
с контейнерами
Были произведены 9 экспериментов (серий опытов): 3 материала (см. табл. 2) на 3 барабанах. Каждый эксперимент состоял из нескольких групп опытов. Одной группе соответствовала своя окружная скорость барабана. Опыты проводились на 10 скоростях. В каждой группе для большей достоверности результатов опыт повторялся три раза. В одном опыте получалось по 15 зарегистрированных навесок, в одной группе - по 45, в сериях из 10 групп - по 450 значений. В результате опытов были получены более 4000 зарегистрированных значений навесок.
Список литературы
1. Евсеев А.В. Классификация нонмиксинговых смесевых продуктов и устройств // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2014. Вып. 3. С. 82 - 94.
2. Евсеев А.В., Чураков С.В. Роторный смесительный модуль // Теория, технология, оборудование и автоматизация обработки металлов давлением и резанием. Тула: ТулГУ, 1999. С. 268 - 272.
3. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. 216 с.
4. Видинеев Ю.Д. Дозаторы непрерывного действия. М.: Энергия, 1978. 184 с.
Евсеев Алексей Владимирович, канд. техн. наук, доцент, ews19 72@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чураков Сергей Витальевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Паршина Амайа Геннадьевна, студентка, ews19 72@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
METHODOLOGY AND PROCEDURE FOR THE STUDY OF THE MECHANISM OF LOADING BULK MATERIAL WITH A SLUICE DRUM OF ROTARY DOSING
MODULES
A. V. Evseev, S. V. Churakov, A. G. Parshina
The paper presents an experimental stand of a sluice dispenser with a rotary feeder for dosing bulk materials, for example, metal powders by the method of temporary separation of microdoses of components from the flow produced by the separator. It is planned to use the dispenser in conveyor, rotary and birotor mixing plants. The authors also propose a methodology for conducting the experiment of issuing microdoses to determine the correspondence of their masses to a certain distribution law, construct the corresponding regression dependences and determine the actual coefficient of issuance.
Key words: mixture, granular material, rotary dispenser, mixer, experimental stand, methodology of the experiment.
Yevseev Alexey Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, ews19 72@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Churakov Sergey Vitalievich, candidate of technical sciences, docent, ews19 72@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Parshina Amaya Gennadyevna, student, ews19 72@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.928.42
ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОЧНЫХ НАПИТКОВ НА ОСНОВЕ ОСВЕТЛЕННОЙ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ
И.В. Пузиков
Рассматриваются особенности производства ферментированных и нефер-ментированных молочных напитков на основе осветленной сыворотки, процесса осветления сыворотки, влияние числа тарелок, частоты вращения ротора и углов наклона образующей тарелки на производительность сепаратора-осветлителя.
Ключевые слова: молочная сыворотка, осветление, сепаратор-осветлитель.
При производстве некоторых молочных продуктов (например, сыр, творог) образуется молочная сыворотка, которая настолько уникальна по своему химическому и физическому составу, что целесообразно
55
