СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ЗАВИСАНИЙ И НАЛИПАНИЙ ВНУТРИБУНКЕРНОЙ МАССЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗГРУЗКИ ВНУТРИБУНКЕРНОЙ МАССЫ Российский патент 1997 года по МПК B65D88/64 

Изобретение относится к технологии разрушения сводов и зависших объемов дробленых и измельченных материалов, в частности к способам механического разрушения, и может быть использовано в горной, строительной, перерабатывающей, сельскохозяйственной и пищевой промышленности, например, для ликвидации зависаний дробленого угля в напольных складах или зерна в силовых банках.

Известен вибрационный способ и устройство ликвидации зависаний и сводообразований сыпучих материалов в емкостях [1] при котором вибрации передаются на стенки емкости, а через них на толщу материала.

Основными недостатками указанного способа являются:
1. Уплотнение материала, находящегося в статике в местах удаленных от эпицентра вибрации.

2. Постепенное вибрационное разрушение самих бункеров и их футеровок за счет вхождения в резонанс с нерегулируемым спектром частот вибрационных побудителей.

3. Необходимость почти непрерывной работы механизмов, создающих вибрацию, что приводит к увеличению энергопотребления при разгрузке бункеров.

4. Нарушение норм техники безопасности и промышленной санитарии из-за постоянного шума и вибраций действующих на здоровье и психику обслуживающего персонала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ ликвидации зависаний описанный в книге [2] заключающийся в размещении внутри бункеров гибкой воронкообразной корзины, которую выполняют из металлических цепей и располагают их по взаимно пересекающимся спиральным линиям. Верхние концы цепей соединяют с обечайкой, которую кинематически связывают с приводом.

Процесс ликвидации зависания заключается в следующем. Под действием силы тяжести взаимно связанные ветви цепей корзины в нижней части располагаются более плотно чем в верхней. При налипании транспортируемого материала на стенки корзины происходит уменьшение ее проходного сечения. Скапливающийся материал начинает давить на стенки и благодаря их гибкости проходное сечение расширяется. Одновременно привод задает обечайке и, следовательно, и корзине возвратно-поступательное движение. При этом происходит периодическое и переменное по направлению угловое смещение корзины, в результате чего угол закручивания одних ветвей цепей увеличивают, а других уменьшают. Этим достигают непрерывного смещения стенок корзины, а вместе с ними и материала.

Недостатками указанного способа являются:
слабая прочность ветвей цепей, что при больших массах выпускаемого материала и больших нагрузках может привести к разрыву, а следовательно, и к остановке процесса выпуска;
увеличенная степень сцепления сыпучей массы с поверхностью бункера в областях между стенками корзины и бункера, что приводит к уменьшению скорости вытекания массы;
необходимость непрерывной работы механизма для предотвращения разрывов звеньев цепи, что в свою очередь приводит к увеличению энергопотребления;
повышенная мощность привода корзины из-за необходимости устранения налипших объемов дробленых материалов и опор образования сводов сдвиговыми усилиями.

Задача изобретения усовершенствование способа и создания устройства для ликвидации зависаний и налипаний дробленого и измельченного сыпучего материала, а также увлажненной горной породы при котором осуществляется принципиально иной режим разгрузки путем одновременного воздействия различных усилий на разгружаемый материал, что обеспечивает равномерное разупрочнение материала по всему объему за счет снижения сил трения частиц материала с внутренней поверхностью бункера, а следовательно, и сопротивления движению разгружаемого материала под действием силы тяжести.

Технический результат изобретения достигается тем, что осуществляется принципиально иной режим выпуска сыпучей массы за счет формирования дополнительных зон ослабления давления у стенок пружины под воздействием осевых центральных нагрузок, а также возможность реализовать свдиговые растягивающие усилия для среза налипшей на стенки массы, за счет изменения высоты пружины при ее раскручивании. Причем ленточная пружина может находиться в бункере как в виде футеровки, так и заменять жесткие стенки. Это в значительной степени уменьшает количество налипаний и снижает энергопотребление, повышает производительность бункеров.

Задача решается тем, что в известном способе ликвидации зависания и налипания внутрибункерной массы механическим воздействием на него в процессе разгрузки согласно изобретению отличается тем, что разгружаемый материал подвергают одновременно воздействию растягивающих усилий в горизонтальной и сдвигающих усилий в вертикальной плоскостях; кроме того в известном устройстве, включающем корпус и привод согласно изобретению отличается тем, что корпус, жестко закрепленный в верхней части, выполнен из навитых внахлест витков ленточной пружины с возможностью перемещения ее соседних витков относительно друг друга в момент разгрузки, а привод соединен с подвижной нижней частью корпуса.

На фиг. 1 изображена схема бункера с футеровкой в виде ленточной пружины; на фиг. 2 схема процесса ликвидации зависания.

В корпус 1 бункера по всей или на требуемой высоте вводят ленточную пружину 2 и закрепляют верхний конец пружины на торцах обечайки 3, жестко связанной с корпусом бункера. Нижний конец пружины крепят на нижней обечайке 4, которую кинематически связывают с приводом электродвигателя 5.

Способ реализуют следующим образом. В случае образования зависания внутрибункерного материала 6 (фиг. 2) включают электродвигатель 5, который через привод и нижнюю обечайку 4 начинает раскручивать ленточную пружину 2, создавая тем самым сдвиговую деформацию растяжения (F₁) до тех пор пока она не ляжет на стенки бункера 1 (фиг. 2,а). Двигатель через привод и обечайку (4) может задавать ленточной пружине возвратно-поступательные движения, причем для возвращения пружины в первоначальное состояние используется помимо мощности двигателя потенциальная энергия деформации раскрученной ленточной пружины.

Ход пружины (Δ) выбран таким образом, что частицы теряют сцепление с футеровкой или стенками бункера, т.е. сила трения становится равна нулю и зависший столб дробленой массы под действием силы тяжести устремляется к выходному отверстию бункера (фиг. 2,б), что и реализует процесс нормальной разгрузки. При истечении сыпучего материала из бункера включают электродвигатель, который совместно с упругими силами раскрученной пружины через привод и нижнюю обечайку начинает закручиванием возвращать пружины в первоначальное состояние сжимая ее (F₂), что приводит к сдвиговой деформации (F₃), (фиг. 2,в,г) в оставшейся налипшей массе. Благодаря снижению нормального давления на стенки бункера при истечении разгружаемого материала ленточная пружина занимает свое первоначальное положение (фиг. 2,г). Затем цикл повторяют до тех пор пока вся зависшая масса не выйдет из бункера.

Таким образом, в замкнутом объеме зависшей массы создают сначала растягивающие, а затем сдвиговые напряжения за счет изменения проходных сечений бункеров по конфигурации которых возможно изготовить ленточную пружину. Вследствие больших деформаций ленточных футеровок или пружинных стенок бункеров разрушаются опоры образования сводов и выводятся из равновесного состояния налипшие объемы внутрибункерной массы.

Так как сводообразование и налипание носят случайный характер, жесткость витков ленточной пружины должна быть приблизительно равной для равномерного увеличения каждого проходного сечения бункера.

Если витки ленточной пружины или футеровки выполнены с жесткостью, отличающейся более чем на 50% то при закручивании ее возникают различные межвитковые напряжения, что приводит, во-первых, к переуплотнению внутрибункерной массы из-за чего могут возникнуть дополнительные зоны возможных сводообразований, во-вторых, к выворачиванию и разрыву витков ленточной пружины, что вызывает просыпи массы в пространство между пружиной и корпусом бункера и не позволяет достаточно полно использовать растягивающие усилия из-за уменьшения хода ленточной пружины при раскручивании или заклиниванию пружины, созданию дополнительных зон сводообразования переуплотненной массы подлежащей выпуску.

Как показывают результаты сравнительных экспериментов по ликвидации зависаний при помощи гибкой воронкообразной корзины и предложенного технического решения, во-первых, снижаются энергозатраты, во-вторых, ускоряется процесс выпуска внутрибункерной массы, что в свою очередь приводит к увеличению производительности бункера, рабочая поверхность которого представлена ленточной пружиной, в-третьих, повышается техника безопасности, в-четвертых, улучшается экологический аспект выпуска вредной или мелкодисперсной массы и, в-пятых, процесс выпуска реально автоматизируется.

Типичные результаты сравнительных испытаний бункеров конического сечения высотой 40 см, радиусом загрузки 15 см, радиусом выходного отверстия 5 см с предварительным суточным слеживанием материала приведены в таблице.

Для ликвидации каждого зависания во время испытаний использовался один цикл работы механизмов.

Как следует из таблицы, основным преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом является повышение производительности и отсутствие повторных залипаний и зависаний внутрибункерного материала, подлежащего выпуску.

Использование: в горной, строительной, перерабатывающей, сельскохозяйственной и пищевой промышленности, например, для ликвидации зависаний дробленого угля в напольных складах или зерна в силосных банках. Сущность изобретения: поверхность бункера на требуемой высоте выполнена в виде ленточной пружины, привод корпуса которой задает ей возвратно-вращательное движение, создавая тем самым в зависшей внутрибункерной массе растягивающие горизонтальные и сдвиговые вертикальные усилия, что обеспечивает равномерное разуплотнение материала по всему объему и, как следствие, нормальный режим разгрузки бункера. Способ исключает появление сводообразования, снижает время разгрузки бункера и в итоге повышает производительность процесса выпуска внутрибункерной массы. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ ликвидации зависаний и налипаний внутрибункерной массы, заключающийся в механическом воздействии на нее в процессе разгрузки, отличающийся тем, что разгружаемую массу подвергают одновременному воздействию растягивающих усилий в горизонтальной и сдвигающих усилий в вертикальной плоскостях. 2. Устройство для разгрузки внутрибункерной массы из бункеров, содержащее корпус, жестко укрепленные в его верхней части ложные стенки и привод, отличающееся тем, что оно снабжено подвижно установленной в нижней части корпуса обечайкой, ложные стенки выполнены из навитых внахлест витков ленточной пружины, расположенных с возможностью перемещения соседних витков относительно друг друга в момент разгрузки и укрепленных нижними концами на обечайке, при этом привод кинематически соединен с обечайкой.