БУНКЕР ДЛЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2008 года по МПК B65D88/68 

Изобретение относится к устройствам для хранения и последующей выдачи трудносыпучих материалов, например молотого мела, склонного к слеживанию и сводообразованию, и может найти применение в строительной и других отраслях народного хозяйства.

Известно бункерное устройство для сыпучих материалов, содержащее корпус и вмонтированный в его стенки горизонтальный вал, снабженный сводообрушителем, выполненным в виде дисков, на поверхности которых имеются фигурные приливы (Патент ФРГ №949936, кл. 81е 136, опубл. 1956).

Однако такое бункерное устройство обеспечивает ограниченную зону сводообрушения.

Известен также бункер для сыпучих материалов, содержащий корпус и механизм для сводообрушения, включающий горизонтальный вал с закрепленными на нем дисками с отверстиями (Патент Германии №700090, кл. 81е 136, опубл. 1940).

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 к предлагаемому является бункер для сыпучих материалов (авт. свид. СССР №1155512, кл. В65D 88/68, 1983), содержащий корпус и размещенный в нем механизм сводообрушения, включающий приводной горизонтальный вал с наклонно закрепленными на нем дисками, при этом смежные диски наклонены навстречу один другому.

Такое техническое решение бункера для сыпучих материалов, по сравнению с рассмотренными выше, направлено на повышение эффективности сводообрушения. При этом, как показала практика его использования, схемно-конструктивные особенности сводообрушителя 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 неустоучивыми 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, при этом разгрузка бункера осуществляется равномерно при минимальных затратах энергии на побуждение материала к истечению.

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 вращательном движении сводообрушителя. Это, в свою очередь, приводит к повышенным механическим нагрузкам на элементы сводоорушителя и энергетическим затратам.

Задача предлагаемого изобретения - повысить эффективность сводообрушения перегружаемого материала за счет дополнительного размещения на валу сводообрушителя рабочих элементов, структурно-кинематического перемещения каждого из них в междисковом пространстве и циклично повторяющихся силовых воздействий на свод слежавшегося материала.

Поставленная задача достигается тем, что в бункере для сыпучих материалов, содержащем корпус и размещенный в нем механизм сводообрушения, включающий приводной горизонтальный вал с наклонно закрепленными на нем дисками, причем смежные диски наклонены навстречу один другому, согласно изобретению механизм сводообрушения дополнительно снабжен цилиндрическими стержнями, каждый из которых расположен между смежными дисками на приводном валу посредством присоединительных элементов, при этом присоединительные элементы размещены с наружной стороны вала и выполнены в виде втулок со сквозными отверстиями, а цилиндрические стержни с закрепленными на их концах ограничительными элементами свободно установлены в отверстиях втулок с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно последних. Ограничительные элементы выполнены в виде прутков, имеющих форму дуги, изогнутой по винтовой линии и закрепленной на цилиндрических стержнях своими концами.

На фиг.1 показано предлагаемое бункерное устройство для сыпучих материалов, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - кинематическая схема движения вала с цилиндрическими стержнями, размещенными между смежными дисками.

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 продольной оси вращения, равным или больше угла естественного откоса сыпучего материала. Диски установлены на валу таким образом, что каждый последующий наклонен навстречу предыдущему, образуя полости, приближенные к форме воронки.

Сводообрушитель дополнительно снабжен цилиндрическими стержнями 4, каждый из которых размещен между смежными дисками 3 на приводном валу 2 посредством присоединительных элементов 5. При этом присоединительные элементы 5 размещены с наружной стороны вала 2 и выполнены в виде втулок со сквозными отверстиями 6, а цилиндрические стержни 4 с закрепленными на их концах ограничительными элементами 7 свободно установлены в отверстиях втулок с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно последних. Ограничительные элементы 7 выполнены в виде прутков, имеющих форму дуги, изогнутой по винтовой линии и закрепленной на цилиндрических стержнях 4 своими концами.

Закрепление дисков на валу под углом к его продольной оси вращения, равным или больше угла естественного откоса сыпучего материала, снижает коэффициент трения между материалом и поверхностью диска.

В дисках 3 могут быть образованы отверстия 8. Сечение каждого отверстия обеспечивает пропускную способность материала.

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, загруженный 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 (не показан), который сообщает валу 2 с дисками 3 и стержнями 4 вращательное движение. Сами же диски, закрепленные на валу под углом к его оси, совершают круговые движения по сложной пространственной траектории, в результате чего каждый из дисков торцовой и боковой поверхностями воздействует на массу уплотненного материала. Одновременно при вращательном движении вала 2 и угловом перемещении цилиндрических стержней 4 последние передают ударный импульс динамического воздействия на свод локально-слежавшихся масс сыпучего материала, насыпной груз переходит из статического состояния в состояние динамического движения, перемещаясь в полостях между дисками к выгрузному отверстию. По достижении вертикального положения стержни 4 под действием силы тяжести начинают перемещаться по отверстиям 6 присоединительных элементов 5 приводного вала 2 вниз. При этом верхние концы стержней 4 перемещаются по отверстиям 6 присоединительных элементов 5 вала вниз до соприкосновения верхнего ограничительного элемента 7 каждого из стержней с торцом присоединительного элемента 5 - втулки вала 2. Поскольку стержни расположены на присоединительных элементах с наружной стороны вала, то каждый стержень при своем угловом повороте при вращении вала проходит последовательно по траектории, показанной на фиг.3. То есть стержни 4 приводного вала 2 при угловом повороте на 180° при своем движении из начального нижнего положения, прохождении зоны образования статических и динамических сводов и по достижении ими вертикального положения совершают рабочий цикл воздействия на массу уплотненного материала с последующим возвращением стержней в нижнее положение. При дальнейшем своем угловом повороте стержни 4 также совершают рабочий цикл воздействия на массу уплотненного материала и при завершении полного оборота вала - 360° стержни, приближаясь к верхней точке траектории, снова опускаются вниз, то есть в исходное положение, и процесс их воздействия на массу уплотненного и слежавшегося материала в бункере повторяется. Таким образом, за один оборот приводного вала 2 стержни 4 совершает два рабочих цикла, что способствует более интенсивному ведению процесса сводообрушения перегружаемого материала. Причем кинематический режим движения стержней при схемно-конструктивном их расположении, то есть с эксцентриситетом относительно оси вала, одновременно расширяет границы воздействия их на поток перемещаемого материала в междисковом клиновидном пространстве и исключает заклинивание крупнокусковых включений.

Одновременно при вращательном движении дисков 2 стержни 4 при взаимодействии с материалом совершают и осевые колебательные движения, за счет того, что концы ограничительных элементов 7 выполнены в виде прутков, имеющих форму дуги, изогнутой по винтовой линии. Такое выполнение необходимо для создания постоянно действующей односторонне возмущающей силы как основного компонента устойчивого режима колебательного движения концов цилиндрических стержней, что, в свою очередь, позволяет интенсифицировать процесс нарушения связанности материала и рыхление его локальных структурообразований в междисковом пространстве.

Поскольку смежные диски 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 материала через выгрузное отверстие. Наличие цилиндрических стержней и кинематическая структура их перемещения исключают создание потока материала в междисковом пространстве закрученной структуры течения, при этом устраняется возможность налипания материала на боковые поверхности дисков и зарастания проходного сечения между смежными дисками на уровне их наименьшего углового раскрытия.

Благодаря отверстиям 8 в дисках 3 осуществляется пересыпание сыпучего материала из полости в полость между смежными дисками, способствуя интенсивному рыхлению материала и выталкиванию его из полости.

Сводообрушитель с наклонными дисками и цилиндрическими стержнями позволяет реализовать принцип двухуровневого энергетического воздействия на свод материала за счет круговых движений наклонных дисков и циклично повторяющихся ударных импульсов стержней, размещенных между дисками. Причем воздействие на структурно напряженное состояние сыпучего материала в области образования статических и динамических сводов со стороны стержней осуществляется импульсами большой интенсивности, что повышает эффективность сводообрушения перегружаемых материалов с высокой связанностью частиц и плотностью их упаковки.

Предлагаемое конструктивное решение бункера для сыпучих материалов по сравнению с известным устройством, принятым за прототип, обеспечивает эффективное сводообрушение материалов с низкой сыпучестью и высокой слеживаемостью, вследствие чего повышается производительность выгрузки из бункера при минимально возможных энергозатратах.

Устройство отличается надежностью в работе, простотой в изготовлении и эксплуатации.

Изобретение относится к устройствам для хранения и последующей выдачи трудносыпучих материалов и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства. Бункер содержит сводообрушитель, который выполнен в виде горизонтального вала с наклонно закрепленными на нем дисками. Сводообрушитель дополнительно снабжен цилиндрическими стержнями, каждый из которых размещен между смежными дисками на приводном валу посредством присоединительных элементов. Присоединительные элементы размещены с наружной стороны вала и выполнены в виде втулок со сквозными отверстиями. Цилиндрические стержни с закрепленными на их концах ограничительными элементами свободно установлены в отверстиях втулок с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно последних. Ограничительные элементы выполнены в виде прутков, имеющих форму дуги, изогнутой по винтовой линии и закрепленной на цилиндрических стержнях своими концами. Сводообрушитель обеспечивает разгрузку бункера при минимальных затратах энергии на побуждение материала к истечению. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Бункер для сыпучих материалов, содержащий корпус и размещенный в нем механизм сводообрушения, включающий приводной горизонтальный вал с наклонно закрепленными на нем дисками, причем смежные диски наклонены навстречу один другому, отличающийся тем, что механизм сводообрушения дополнительно снабжен цилиндрическими стержнями, каждый из которых расположен между смежными дисками и установлен на приводном валу посредством присоединительных элементов, при этом присоединительные элементы размещены с наружной стороны вала и выполнены в виде втулок со сквозными отверстиями, а цилиндрические стержни с закрепленными на их концах ограничительными элементами свободно установлены в отверстиях втулок с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно последних.2. Бункер по п.1, отличающийся тем, что ограничительные элементы выполнены в виде прутков, имеющих форму дуги, изогнутой по винтовой линии и закрепленной на цилиндрических стержнях своими концами.