Бункер для сыпучих материалов

 

Изобретение относится к устройствам для хранения и последующей выдачи трудносыпучих материалов и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства. Бункер для сыпучих материалов содержит сводообрушитель с дисками 3. Диски наклонно закреплены на охватывающей вал 2 цилиндрической опорной втулке 4. Сводообрушитель снабжен вибровозбудителем, который содержит косозубую центральную шестерню 5 и входящие с ней в зацепление неуравновешенные сателлиты 8. Оси 10 сателлитов соединены с корпусом 11 вибровозбудителя через механизм 6 свободного хода. Между корпусом 11 вибровозбудителя и косозубой центральной шестерней 5 установлены упругие элементы 12 и 13. Диски 3 совершают сложное движение: на вращательное движение накладывается возвратно - вращательное и возвратно-поступательное осевые движения. Геометрические характеристики траектории движения, динамика и направленность силового воздействия дисков 3 на материал способствуют эффективному сводообрушению. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для хранения и последующей выдачи трудносыпучих материалов, склонных к слеживанию и сводообразованию, и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства.

Известно бункерное устройство для сыпучих материалов, содержащее корпус и вмонтированный в его стенки приводной вал, снабженный сводообрушителем, выполненным в виде дисков, на поверхности которых имеются фигурные приливы [1] Однако такое бункерное устройство обеспечивает ограниченную зону сводообрушения.

Известен также бункер, содержащий корпус и механизм сводообрушения, включающий горизонтальный вал с закрепленными на нем дисками с отверстиями [2] В данном устройстве зона рыхления материала расширена. Однако, вследствие того, что сводообрушитель установлен вблизи стенки корпуса, его воздействие на свод имеет местное значение.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является бункер для сыпучих материалов, содержащий корпус и механизм для сводообрушения, включающий горизонтальный вал с закрепленными на нем дисками с отверстиями, при этом диски закреплены на валу под углом к его оси, равным или больше угла естественного откоса материала, причем смежные диски наклонены навстречу один другому. Диски на валу могут быть закрепленны эксцентрично [3] Такое техническое решение бункера для сыпучих материалов, по сравнению с рассмотренными выше, направлено на повышение эффективности сводообрушения. При этом, как показала практика использования, схемно-конструктивные особенности сводообрушителя бункера накладывают определенные условия на протекание процесса сводообрушения сыпучего материала и его выгрузки, причем он является глубоко зависимым от кинематики движения рабочих элементов сводообрушителя, физико-механических свойств перегружаемого материала, его фракционного состава и агрегатного состояния.

Так, сводообрушитель с наклонно расположенными на валу по отношению друг к другу дисками обеспечивает удовлетворительную работу при выгрузке и хранении в бункере сыпучих материалов с неустойчивыми внутренними связями между частицами материала. При восстановлении сыпучести материала под воздействием сводообрушителя потоки материала свободно проходят через воронкообразные полости в каждой группе смежных дисков без уплотнения и заклинивания материала с пересыпанием его из полости в полость через отверстия в дисках сводообрушителя. При этом разгрузка бункера осуществляется равномерно при минимальных затратах энергии на побуждение материала к истечению.

Однако, в схемно конструктивном решении механизма сводообрушителя не в полной мере реализуется положительно доминирующий фактор сдвиговый характер движения рабочих элементов сводообрушителя и, следовательно, геометрические характеристики траектории движения, динамика и направленность силового воздействия наклонно расположенных дисков на материалы, склонные к образованию устойчивых сводов и зависанию. В особенности это относится к материалам, склонным к слеживанию и повышающим вязкость с увеличением влажности. Абсолютное большинство материалов, содержащих влагу, склонны к смерзанию и образованию пробок.

При наличии в объемной массе сыпучего материала отдельных крупнокусковых включений возможны случаи их заклинивания между смежными дисками с последующей напрессовкой материала и зарастанием проходного сечения на уровне наименьшего углового их смыкания под воздействием напорных усилий разрыхленной массы при вращении сводообрушителя. Это, в свою очередь, приводит к повышенным механическим нагрузкам на элементы сводообрушителя и энергетическим затратам.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности сводообрушения сильносвязных плохосыпучих материалов и надежности работы механизма для сводообрушения.

Решение поставленной задачи достигается тем, что бункер для сыпучих материалов содержит корпус и размещенный в нем сводообрушитель, включающий горизонтальный вал с дисками. Диски закреплены на цилиндрической опорной втулке, охватывающей приводной вал сводообрушителя, причем диски закреплены на цилиндрической втулке под углом к оси вала, равным или больше угла естественного откоса материала. При этом смежные диски наклонены навстречу один к другому. Сводообрушитель снабжен вибровозбудителем, который выполнен в виде косозубой центральной шестерни, жестко соединенной с цилиндрической опорной втулкой сводообрушителя, механизма свободного хода и неуравновешенных сателлитов. Оси сателлитов связаны с корпусом вибровозбудителя через механизм свободного хода. Между корпусом вибровозбудителя и косозубой центральной шестерней установлены упругие элементы.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый бункер для сыпучих материалов отличается тем, что сводообрушитель снабжен вибровозбудителем, выполненным в виде косозубой центральной шестерни, соединенной с охватывающей приводной вал втулкой, на которой закреплены диски, механизма свободного хода и неуравновешенных сателлитов. При этом оси сателлитов соединены с корпусом вибровозбудителя через механизм свободного хода, а между корпусом вибровозбудителя и косозубой центральной шестерней расположены упругие элементы.

При таком конструктивном решении бункера для сыпучих материалов, исполнительный механизм сводообрушителя совершает сложное движение: на вращательное движение накладываются возвратно-вращательное и возвратно-поступательные осевые движения. Геометрические характеристики траектории движения, динамика и направленность силового воздействия со стороны рабочих элементов дисков сводообрушителя на уплотненный и слежавшийся свод материала способствуют более эффективному сводообрушению при перегрузке сильносвязных плохосыпучих материалов.

На чертеже показано предлагаемое бункерное устройство для сыпучих материалов, общий вид.

Бункер содержит корпус 1 в форме усеченного конуса, пропущенный через стенки бункера приводной горизонтальный вал 2, расположенный в зоне возможного образования свода материала, и сводообрушитель, выполненный в виде группы дисков 3, жестко закрепленных на цилиндрической опорной втулке 4, охватывающей приводной вал 2. При этом диски 3 закреплены под углом к оси вала, равным или больше угла естественного откоса материала. Цилиндрическая втулка 4 сводообрушителя охватывает приводной вал 2 и смонтирована на валу посредством скользящего соединения "шпонка-паз" с возможностью перемещения вдоль него. Сводообрушитель снабжен вибровозбудителем, который выполнен в виде косозубой центральной шестерни 5, жестко соединенной с цилиндрической втулкой 4 сводообрушителя, механизма свободного хода 6 и размещенных на водиле 7 сателлитов 8, введенных в зацепление с косозубой центральной шестерней 5. При этом сателлиты снабжены противофазно неуравновешенными дебалансами 9, а оси 10 сателлитов связаны с корпусом 11 вибровозбудителя через механизм свободного хода 6. Между корпусом вибровозбудителя и косозубой центральной шестерней 5 установлены упругие элементы 12 и 13.

В дисках 3 сводообрушителя образованы отверстия 14. Сечение каждого отверстия обеспечивает пропускную способность материала.

Диски 3 установлены на цилиндрической втулке сводообрушителя таким образом, что каждый последующий наклонен навстречу предыдущему, образуя полости, приближенные к форме воронки.

Закрепление дисков на цилиндрической опорной втулке сводообрушителя под углом к его оси, равным или больше угла естественного откоса сыпучего материала, снижает коэффициент трения между мате-- риалом и поверхностью дисков.

В зависимости от физико-механических свойств конкретного сыпучего материала, формы и высоты бункера, в последнем могут быть смонтированы несколько сводообрушителей.

Устройство работает следующим образом.

Материал, загружаемый через верхнюю часть бункера с помощью транспортера (не показан) либо другим способом, в начальный период беспрепятственно проходит сводообрушитель и ссыпается через выгрузное окно. По мере увеличения слоя загружаемого в бункер материала происходит его уплотнение и сводообразование.

При прекращении поступления материала из бункера, что свидетельствует об образовании свода, включают привод, который сообщает сводообрушителю с наклонными дисками 3 вращательное движение, каждый из которых торцовой и боковой поверхностями воздействует на массу уплотненного материала. Одновременно с вращением вала 2 сводообрушителя приводится во вращение и косозубая центральная шестерня 5, жестко соединенная с цилиндрической опорной втулкой 2 сводообрушителя. Косозубая центральная шестерня 5, в свою очередь, приводит во вращение неуравновешанные сателлиты 8. Возникающая от дисбаланса центробежная сила действует на ось 10. Водило 7 и оси 10 перемещаются только в сторону, противоположную вращению вала 2 сводообрушителя, что обеспечивается механизмом 6 свободного хода, таким образом, каждый оборот сателлитов 8 сообщает импульс водилу 7 (продолжительностью 1/2 оборота) в сторону, противоположную вращению вала и соответственно дискам 3 сводообрушителя.

Неуравновешенные сателлиты 8 совершают сложное движение относительное вокруг осей 10 и переносное вокруг оси вала 2. В результате переносного движения на сателлиты 8 действуют центробежные силы инерции, которые накладывают на косозубую центральную шестерню 5 возвратно-вращательные импульсы, носящие синусоидальный характер, причем полный цикл соответствует одному обороту неуравновешенных сателлитов 8. Под действием этих возвратно-вращательных импульсов в косозубом зацеплении возникают силы, смещающие косозубую центральную шестерню 5 в осевом направлении. Под действием положительного импульса косозубая центральная шестерня смещается вправо, а под действием отрицательного влево (или наоборот в зависимости от направления нарезки зубьев). Упругие элементы 12 и 13 обеспечивают плавность осевых перемещений цилиндрической втулки 4 с дисками 3 и ограничивают их.

Таким образом, сводообрушитель с дисками 3 совершает сложное движение на вращательное движение накладывается возвратновращательное и возвратно-поступательное осевые движения. Траектория движения дисков 3 является сложной кривой, носящей неравномерный синусоидальный характер. Геометрические характеристики траектории движения, динамика и направленность силового воздействия дисков сводообрушителя на массу насыпного груза способствуют более эффективному разрушению устойчивых связей материала и обрушению сводов.

Поскольку смежные диски сводообрушителя наклонены навстречу друг другу и образуют приближенные к форме воронки полости, они при вращении осуществляют одновременно подрезание свода, рыхление материала, захват его порциями и разбрасывание внутри бункера, увеличивая скорость высыпания через выгрузное окно бункера.

При циклично повторяющемся процессе движения сводообрушителя поток, материала в воронкообразных полостях наклонных дисков совершает более сложные пространственные перемещения, а его смежные слои имеют ступенчатые сдвиги по фазе; при контакте материала с поверхностью дисков и под воздействием с их стороны силовых импульсов имеет место разрыв сплошности потока, разрушение связанности составляющих его частиц и слоев и одновременно выравнивание потока за счет дополнительного перераспределения сыпучего материала по вертикали внутри каждой воронкообразной полости и горизонтали между соседними полостями через отверстия 14 в дисках 3 сводообрушителя. Пересыпание материала из полости в полость между дисками сводообрушителя способствует также интенсивному рыхлению материала и выталкиванию его из полости.

Интенсификация процесса воздействия сводообрушителя на перегружаемый материал сопровождается устранением застойных зон, налипания материала на диски и зарастания проходного сечения между смежными дисками на уровне их наименьшего углового раскрытия.

Конструктивная особенность предлагаемого устройства по сравнению с известными устройствами обеспечивает за счет угловых импульсных колебаний и осевых перемещений сводообрушителя эффективный процесс сводообрушения материалов, склонных к образованию устойчивых сводов и зависанию, и равномерное истечение материала из бункера в технологические установки и транспортно технологическое оборудование, что позволяет улучшить эксплуатационные возможности бункера, повысить производительность выгрузки при сравнительно небольшой энергоемкости привода.

Формула изобретения

Бункер для сыпучих материалов, содержащий корпус и размещенный в нем сводообрушитель, включающий горизонтальный вал с наклонно закрепленными дисками, смежные из которых наклонены навстречу один другому, отличающийся тем, что сводообрушитель снабжен вибровозбудителем, состоящим из косозубой центральной шестерни, соединенной с охватывающей приводной вал цилиндрической опорной втулкой с закрепленными на ней дисками, механизма свободного хода и сателлитов с закрепленными на них дебалансами, при этом оси сателлитов соединены с корпусом вибровозбудителя через механизм свободного хода, а вибровозбудитель снабжен упругими элементами, расположенными между корпусом вибровозбудителя и косозубой центральной шестерней.

РИСУНКИ

Рисунок 1