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, который выполнен в виде группы дисков 3, жестко закрепленных на валу 2 под углом к его оси, причем смежные диски наклонены один к другому. Сводообрушитель со стороны привода снабжен импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом. Импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма с центральным зубчатым колесом 4 и находящихся с ним в зацеплении неуравновешенных сателлитов 6. Сателлиты расположены на водиле 5, которое кинематически связано с валом 2 сводообрушителя. Инерционный механизм установлен на валу сводообрушителя и выполнен в виде кривошипа, с которым соединены шатуны 8, а с последними связаны ползуны 9. Ползуны, в свою очередь, соединены с упругими элементами 11, закрепленными в корпусе 12. 4 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 закреплены 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, склонных к образованию устойчивых сводов и зависанию. Так, исключение подвижности наклонных дисков в угловых направлениях при вращательном движении сводообрушителя значительно снижает эффективность их динамического воздействия на свод слежавшегося материала и механического разрушения его структурных образований. Существенное влияние на процесс сводообрушения оказывает влажность материалов, склонных к налипанию.

При сводообрушении трудносыпучих материалов, в частности насыпных грузов неоднородной структуры, возможны случаи заклинивания крупнокусковых включений 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. Кроме того, наличие множества наклонных дисков на валу сводообрушителя обусловливает повышенное суммарное лобовое сопротивление при внедрении их в локально образованные слежавшиеся массы сыпучего материала. Это, в свою очередь, приводит к повышенным механическим нагрузкам на элементы сводообрушителя и энергетическим затратам.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности сводообрушения трудносыпучих материалов и снижение энергозатрат привода.

Решение поставленной задачи достигается тем, что бункер для сыпучих материалов содержит корпус и механизм для сводообрушения, включающий горизонтальный вал с закрепленными на нем дисками. Диски закреплены на валу под углом к его оси, равным или больше угла естественного откоса материала, причем смежные диски наклонены навстречу один к другому. Сводообрушитель со стороны привода снабжен последовательно установленными на его валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом. Импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма с центральным зубчатым колесом и контактирующих с ним смонтированных на водиле противофазно неуравновешенных сателлитов, при этом водило кинематически связано с валом сводообрушителя. Инерционный механизм установлен на валу сводообрушителя и выполнен в виде размещенного в корпусе кривошипа, который соединен посредством противоположно расположенных шатунов с ползунами. Ползуны смонтированы в направляющих и связаны с упругими элементами, закрепленными в корпусе механизма.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный бункер для сыпучих материалов отличается тем, что сводообрушитель со стороны привода снабжен последовательно установленными на его валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом, при этом импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма с центральным зубчатым колесом и контактирующих с ним смонтированных на водиле противофазно неуравновешенных сателлитов, причем водило кинематически связано с валом сводообрушителя, инерционный механизм установлен на валу сводообрушителя и выполнен в виде размещенного в корпусе кривошипа, соединенного посредством противоположно расположенных шатунов с ползунами, смонтированными в направляющих и связанными с упругими элементами, закрепленными в корпусе механизма.

В предлагаемом бункере для сыпучих материалов за счет пространственных угловых колебаний и вибрационного воздействия наклонно расположенных дисков сводообрушителя обеспечивается эффективный процесс сводообрушения трудносыпучих материалов и улучшение истечения их из бункера при снижении энергоемкости привода.

На фиг.1 показано предлагаемое бункерное устройство; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 и 4: варианты схем эксцентричного крепления сводообрушителя.

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 валу 2 под углом к его оси, равным или больше угла естественного откоса сыпучего материала.

Сводообрушитель со стороны привода снабжен последовательно установленными на валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом. Импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма, содержащего корпус, центральное зубчатое колесо 4 и находящихся с ним в зацеплении диаметрально расположенных на водиле 5 сателлитов 6 с противофазно неуравновешенными грузами 7. Водило 5 кинематически связано с валом 2 сводообрушителя. Инерционный механизм, установленный на валу 2 сводообрушителя, выполнен в виде кривошипа, с которым соединены шатуны 8, а с последними связаны ползуны 9, при этом ползуны смонтированы в направляющих 10 и соединены с упругими элементами 11, закрепленными в неподвижном корпусе 12.

В дисках 3 сводообрушителя образованы отверстия 13. Сечение каждого отверстия обеспечивает пропускную способность материала.

Диски 3 установлены на валу 2 таким образом, что каждый последующий наклонен навстречу предыдущему, образуя полости, приближенные к форме воронки.

Диски могут быть закреплены на валу 2 с эксцентриситетом 1 относительно геометрической оси вала сводообрушителя.

Закрепление дисков на валу под углом к его оси, равным или больше угла естественного откоса сыпучего материала, снижает коэффициент трения между материалом 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 иным 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 наклонно расположенными дисками 3 вращательное движение, каждый из которых торцовой и боковой поверхностями воздействуют на массу уплотненного материала. При этом вращение от привода на вал 2 сводообрушителя осуществляется через импульсатор крутильных колебаний, выполненный в виде планетарно-зубчатого механизма, ведущее центральное зубчатое колесо 4 которого передает вращение сателлитам 6. Противофазная неуравновешенность сателлитов 6 дебалансами 7 вызывает на водиле 5 знакопеременный вращающий момент его крутильные колебания, которые передаются валу 2 сводообрушителя. При этом размах крутильных колебаний ограничивается линейной деформацией упругих элементов 11, которые попеременно сжимаются-разжимаются от поворота кривошипа, движения шатунов 8 и ползунов 9, скользящих по направляющим 10. Деформация упругих элементов 11 позволяет создавать размах крутильных колебаний вала 2 и, соответственно, дисков 3 сводообрушителя до 90^o без применения ускоряющих механических передач. Оптимальность работы инерционного механизма предусматривает противоположное расположение направляющих 10.

Таким образом, вал 2 сводообрушителя с наклонно расположенными дисками 3 совершает, помимо вращательного движения вокруг своей оси, дополнительно еще и угловые колебания. Импульсные угловые колебания сводообрушителя и знакопеременные силовые воздействия наклонных дисков при угловом осциллирующем цикле движения ослабляют структуру локально слежавшихся масс сыпучего материала и способствуют интенсивному разрушению его структурных образований за счет создания в нем сложного напряженного состояния, так как помимо напряжений сжатия и растяжения, сконцентрированных в зоне вращения каждого из дисков сводообрушителя, возникают объемные напряжения изгиба, ускоряющие процесс расслоения и крошения слежавшейся массы материала. Режим угловых колебаний сводообрушителя, динамика и направленность силового воздействия наклонно расположенных дисков на массу насыпного груза способствует более эффективному разрушению устойчивых связей материала и обрушению сводов.

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

При циклично повторяющихся угловых колебаниях дисков в процессе вращательного 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 имеют 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 13 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.

Таким образом, схемно-конструктивное решение предлагаемого бункера для сыпучих материалов по сравнению с базовым объектом, принятым за прототип, обеспечивает за счет импульсных угловых колебаний сводообрушителя эффективный процесс сводообрушения материалов, склонных к образованию устойчивых сводов и зависаний, и равномерное истечение материала из бункера в технологические установки и транспортно-технологическое оборудование, что позволяет улучшить эксплуатационные возможности бункера.

Применение импульсного режима воздействия на слежавшуюся массу сыпучего материала при сводообрушении приводит к снижению на 15% сопротивления вращению сводообрушителя. Снижаются также пусковые моменты. Это позволяет на 20-25% снизить установочную мощность электродвигателя. Вследствие этого снижаются затраты и экономится электроэнергия.

Формула изобретения

Бункер для сыпучих материалов, содержащий корпус и размещенный в нем сводообрушитель, включающий горизонтальный вал с наклонно закрепленными дисками, причем смежные диски наклонены навстречу один другому, отличающийся тем, что сводообрушитепь со стороны привода снабжен последовательно установленными на его валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом, при этом импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма с центральным зубчатым колесом и контактирующих с ним смонтированных на водиле сателлитов с закрепленными на них в противофазе дебалансами, причем водило кинематически связано с валом сводообрушителя, инерционный механизм установлен на валу сводообрушителя и выполнен в виде размещенного в корпусе кривошипа, соединенного посредством противоположно расположенных шатунов с ползунами, смонтированными в направляющих и связанными с упругими элементами, закрепленными на корпусе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4