Микродозатор

Вихідними даними для технологічного розрахунку пристроїв дозування в’язкої продукції здебільшого є: технічна продуктивність Z, доз/хв; величина дози W, см3 (мм3); динамічна в’язкість продукції jit, Па*с висота стовпа продукції в бункері Н, м тиск повітря в надрідинному просторі бункера Ръ Па; геометричні параметри дозувального циліндра D, м; каналу насадки d0 і каналу крана. Розрахункова схема поршневого дозатора наведена на рис. 3. 110.

Рис. 3.110. Розрахункова схема поршневого дозатора: 1 — бункер; 2 — дозувапьний циліндр; 3 — поршень; 4 — кран; 5 — насадка; 6 — важіль привода

Тривалість кінематичного циклу роботи поршневого дозатора можна визначити як суму тривалостей:

Тк = tH + teun + 2 • tm,, (3.127)

де tH — тривалість наповнення дозувального циліндра продукцією; him — тривалість випорожнення дозувального циліндра від про­дукції;

tm — тривалість включення і спрацювання запірної арматури на наповнення і випорожнення дозувального циліндра.

Тривалість кінематичного циклу визначається із заданої про­дуктивності:

Тк — — — 60, с (3.128)

Z

Якщо прийняти припущення, що в’язка продукція в режимі

формування дози може характеризуватися як ньютонівська рідина, то

тривалість формування дози визначається:

(3.128)

де feijl — ефективна площа поперечного перерізу каналу крана, для

круглого перерізу

/і0 — коефіцієнт втрат швидкості переміщення продукції в дозаторі, на проектному етапі розрахунків можна приймати //„ в межах 0,6-0,8; g — гравітаційна стала, 9,81 м/с2;

АР — додатковий напор переміщення продукції, створений різницею тисків у надрідинному просторі бункера і ступенем розрідження в дозувальному циліндрі, ЛР=Р] Р2

Р{ — тиск в надрідинному просторі бункера;

Р2 — тиск розрідження, створюваний поршнем у дозувальному циліндрі;

р — питома маса продукції.

Для кранової запірної арматури teKJl ~ 0,5…0,6 с. Визначивши і прийнявши значення t„ і teKJI із формули (3.127) визначають тривалість випорожнення дозувального циліндра від продукції:

(3.129)

Якщо одержане значення teun є від’ємним, то здійснюють пошуки технічних рішень для зменшення tH. Деякі із них: підвищують тиск Рх збільшують до можливих значень [,ф, збільшують Н. У випадку, коли перераховані заходи не призводять до позитивного результату, приймають рішення про встановлення кількох дозаторів.

Якщо одержане значення teun є додатнім, то визначають необхідне зусилля, з яким буде діяти поршень на продукцію на стадії випорожнення дозувального циліндра.

п _ (Р3-Р4)-<4 128 • ju ■ І

Врахувавши прийняте припущення, що в’язка продукція на стадії фасування характеризується як ньютонівська, і додатково припустивши, що с/, ~ d0 та режим витікання є ламінарним, то можна використати формулу Пуазейля, яка функціонально зв’язує пропускну здатність насадки з тиском поршня на продукцію:
де Ръ — тиск на продукцію з боку поршня в дозувальному циліндрі;

Р4—тиск навколишньої о середовища, куди переміщається продукція, здебільшого приймають Р4 = 0,1 МПа;

/и — динамічна в’язкість продукції;

/ — довжина насадки.

Для визначення функціональної залежності між Р3 і tH прирівняємо пропускну здатність каналу насадки і дозувального циліндра.

гт

П2=—-и0, (3.131)

де П2 — пропускна здатність дозувального циліндра;

и0 — середня швидкість переміщення поршня на стадії випорожнення

S 4W дозувального циліндра, v0 = ;

вин

Кш ‘ t.

4 • W

S — хід поршня, визначається S =———— .

тЮ2

(3.132)

W (Р3-Р4)-^(

Кш 128 • /л • /

звідки

128 ■ и ■ I — W

рз= ^ — + /Y (3.133)

Я ‘ &0 ’ Km

Зусилля на штоку поршня, що з відповідним припущенням дорівнює зусиллю на штоку пневмоприводу або важеля електромеханічного приводу, визначимо:

(3.134)

R = Р

т£>2 тЮ2 (128fjlW Л

+ г4

У випадку застосування пневмоприводу, при заданому тиску повітря в магістралі, можна визначити, а потім по каталогах підібрати пневмоциліндр:

леї;

звідки

R=-^(PM-PJ, (3.135)

dn = J ————— ,——————- (3-136)

ШР.-Ра)

де dn — внутрішній діаметр пневмоциліндра;

Рм — тиск повітря в магістралі, здебільшого Рм = 0,5-0,6 МПа;

Ра — атмосферний тиск, приймають Ра~ 0,1 МПа.

У випадку застосування електромеханічного приводу доцільно визначати витрати електроенергії:

128 flW „ + Р,

W N = Rv=~—

Лоо Л

(3.137)

t.

ndU.

вип 0 віт J

На стадії визначення витрат енергії для випорожнення дозувального циліндра може також виникати потреба у прийнятті рішення щодо зменшення teu„ або встановлення кількох дозувальних пристроїв.

Точні розрахунки, або перевіркові, здійснюють за значно склад­нішими математичними моделями, в яких враховані фізико-механічні характеристики продукції, конструктивні виконання каналів пере­міщення продукції; точність руху виконавчих механізмів тощо. Такі розрахунки є спеціальними і їх методика приведена в наукових працях дослідників.