ВИБРАЦИОННЫЙ НАСТИЛ ДЛЯ СЫПУЧИХ ПРОДУКТОВ С КОНТРОЛЕМ АТМОСФЕРЫ Российский патент 2020 года по МПК B65G65/44 

Настоящее изобретение относится к вибрационному настилу (вибронастилу), предназначенному для разгрузки всех видов гранулированных и порошкообразных продуктов, включая сыпучие материалы, подверженные слёживанию, из всех типов контейнеров, силосов, ёмкостей, резервуаров, грузовых транспортных средств и бункеров. Обеспечивается защита от проникновения пыли внутрь вибромодулей.

Вибронастил включает один или более модулей вибрационных встряхивателей, смонтированных на наклонном поддоне контейнера для гранулированного или порошкового продукта. Вибронастил предназначен для чистового освобождения ёмкости от содержимого, т.е. – от остатков материала, не выгруженного самотёком.

Модуль вибровстряхивателя представляет собой стальную раму с поперечинами, между которыми помещён материал заполнителя. На поперечинах рамы размещены пружины сжатия, несущие металлический лист, на который посредством по крайней мере одного электродвигателя воздействует вибратор, а по периферии расположена уплотняющая мембрана. Под массой заполняющего ёмкость продукта металлический лист сжимает пружины и опускается, опираясь на материал заполнителя. При разгрузке пружины постепенно разжимаются до окончательного опорожнения, после чего лист металла поднимается и покоится на разжатых пружинах. В ходе этого процесса внутри вибромодуля возникает разрежение, компенсируемое объёмом воздуха или газа, проникающего между металлическим листом, материалом заполнителя и дном рамы.

Всасываемый таким образом воздух у основания бункера насыщен пылью. Пыль постепенно заполняет пространство между листом металла, материалом заполнителя и основанием рамы до тех пор, пока не начинает препятствовать сжатию пружин и работе вибровстряхивателей. Вибронастил полностью утрачивает работоспособность. Накопление пыли между металлическим листом и материалом заполнителя может вызвать разрыв уплотнительной мембраны, в результате чего вибровстряхиватели выходят из строя.

Более того, некоторые сыпучие материалы, подверженные интенсивному слёживанию, такие как соевые продукты, высокогидрофильньные материалы, такие как калий, могут затвердевать в ёмкостях. Давление, оказываемое слежавшейся массой, в особенности – в области кожуха работающего от электродвигателя вибратора, как правило препятствует выгрузке материалов такого типа с помощью коммерчески доступных в настоящее время виброподдонов.

Настоящее изобретение относится к вибрационному настилу, в котором учтены недостатки вибронастилов уровня техники, в особенности – в плане обеспечения заполнения модуля вибровстряхвателя только чистым воздухом в ходе циклов загрузки и разгрузки за счёт подвода к внутреннему объёму вибровстряхивателя источника чистого воздуха или иного газа, например, азота.

Изобретение также имеет целью обеспечить полную вызгрузку всех типов гранулированных и порошкообразных продуктов, включая высококогезивные материалы.

Для этого рассматриваемый модуль вибровстряхивателя оснащён трубкой, размещённой рядом с ним, и внешней трубкой, размещённой в кабелепроводе, через которые к вибратору с приводом от электродвигателя подведена электропроводка. Соединение между двумя трубками выполнено внутри модуля вибровстряхивателя посредством фитинга, имеющего по меньшей мере одно свободное отверстие. Кроме того, внешняя трубка и электрический кабель выходят из контейнера через дно контейнера, или через стенку контейнера, и входят в герметичный бокс, или же пролегают снаружи контейнера.

Герметизированный бокс предпочтительно снабжён воздушным фильтром, или патрубком, открытым во внешнюю атмосферу. Таким образом, внутренний объём модуля вибровстряхивателя сообщается с объёмом чистого воздуха – через отверстие в фитинге между трубками, затем – через внешнюю трубку и герметичный бокс, или из внешней среды контейнера.

В другом варианте технического решения изобретения внутренний объём вибромодуля соединён с боксом, сообщающимся с объёмом чистого воздуха, или с внешней атмосферой контейнера, трубкой, внутри которой не проходит электрокабель.

Возможен вариант реализации изобретения, в котором существенным признаком является бокс, сообщающийся с источником частичной или полной подачи какого-либо газа.

Другим существенным признаком изобретения может служить бокс, соединённый с объёмом воздуха или с источником другого газа, откуда воздух или газ подаются в бокс под давлением, превышающем давление внутри вибромодулей.

Если вибронастил выполнен из множества вибромодулей, эти модули размещают в один или более рядов вдоль наклона, составляя одну или более секций перпендикулярно уклону. Интервалы между секциями модулей могут иметь различную ширину, например, для размещения в них кабельных каналов для подачи питания на электродвигатели, приводящие в действие вибраторы.

В одной из реализаций предусмотрено размещение вибромодулей по окружности в один или более ярусов вокруг центрального выгружного проёма. При такой компоновке промежутки между вибромодулями могут располагаться радиально.

Множество вибромодулей составляет вибрирующие поверхности, в то время как промежутки между модулями образуют неподвижные, невибрирующие, участки.

Когда вибронастил предназначен для разгрузки некогезивных сыпучих материалов, остаточная груда после выгрузки самотёком имеет треугольную форму, вибронастил при этом может начать очистку ската от остатков по любому из сценариев.

При выгрузке когезивных материалов, таких как соевые продукты, древесные опилки, калий и тому подобные сыпучие, одиночный вибронастил не может самостоятельно начать очистку спрессованных остатков.

В компоновках с одиночным вибромодулем, одним рядом вибромодулей или одним круговым ярусом вибромодулей один или более дефлекторов размещают вблизи выгружного проёма, ограничивая таким образом нагрузку содержимого на крышку электровибратора, расположенного в нижней части модуля. Благодаря этому возможна очистка остаточной груды.

Задача усложняется в конфигурациях с несколькими рядами или несколькими круговыми ярусами модулей, когда очередь доходит до очистки второго модуля, второго ряда или второго кругового яруса модулей. Слежавшийся продукт фактически образует глыбу, масса которого, воздействуя на защитный кожух электровибратора, препятствует продолжению очистки от остатков груза. Процесс разгрузки прерывается, требуя применения альтернативных ручных или механизированных погрузо-разгрузочных средств, являющихся дополнительным источником повышенного риска для обслуживающего персонала.

Один из существенных признаков изобретения представляют два гребня на неподвижных элементах вибронастила, на которых установлена пластина против сдавливания.

Указанная противосдавливающая пластина является компонентом устройства противодействия сжатию и крепится преимущественно над кожухом электровибратора, предохраняя его от прямого сдавливания массой груза.

Другим существенным признаком изобретения являются гребни, несущие противосдавливающую пластину, которые могут иметь треугольную форму в вертикальном и горизонтальном направлениях и служат для рушения слежавшейся массы когезивного материала, затрудняющего самотёк продукта по вибрирующему листу металла. Эти гребни могут иметь профиль любой конфигурации, например, в виде двух сторон треугольника, или в виде зубчатого профиля, или иной.

Другие признаки вибронастила в соответствии с изобретением также будут рассмотрены в описании ниже с приведением иллюстрирующих неограничительных примеров реализации со ссылкой на сопроводительные фигуры, где:

– на фигуре 1 показан вид в продольном разрезе вибровстряхивателя под нагрузкой;

– на фигуре 2 показан тот же модуль вибровстряхивателя без нагрузки;

– на фигуре 3 представлен модуль вибровстряхивателя в пространственном покомпонентном виде;

– на фигуре 4 дана детализация фигуры 3;

– на фигуре 5 показан вид в перспективе варианта вибронастила;

– на фигуре 6 показан вид в перспективе другого варианта вибронастила;

– на фигуре 7 дан вид промежутка между модулями в разрезе по линии I – I на фигуре 6;

– на фигуре 8 дан вид вибронастила, загруженного сыпучим материалом, в продольном разрезе по линии II – II на фигуре 6;

– на фигуре 9 – дан вид продольного сечения по линии II – II на фигуре 6 вибронастила под нагрузкой сыпучего продукта после очистки нижних модулей;

– на фигуре 10 показан вид в перспективе устройства антисжатия;

– на фигуре 11 показан [изометрический] вид нижнего и верхнего гребней устройства антисжатия в разрезе по линии II – II фигуры 10;

– на фигуре 12 показан вариант [изометрического] вида нижнего и верхнего гребней устройства антисжатия в разрезе по линии II – II фигуры 10;

– на фигуре 13 показан специальный профиль гребня;

– на фигуре 14 показан вид в перспективе бункера с одной секцией модулей [вибровстряхивателей];

– на фигуре 15 показано устройство антисжатия специальной конструкции.

Фигура 1 иллюстрирует модуль вибровстряхивателя 1, выполненный на раме 2, имеющей поперечные перекладины 3, на которых закреплены пружины 4, и пространство между которыми заполнено материалом заполнителя 5. Металлический лист 6 опирается на ребро жёсткости 7, вибратор с приводом от электродвигателя 8 опирается на раму 2 через посредство пружин 4. Периферическая мембрана 9 по периметру листа металла 6 обеспечивает соединение между ним и рамой 2. На фигуре 1 вибромодуль показан в загруженном положении. На фигуре 2 этот же вибромодуль показан без нагрузки с образованием в его внутреннем объёме прослойки воздуха 10, проникающего в ходе разгрузки.

На фигуре 3 изображён модуль 1, установленный в контейнере 11, например, в бункере, с покатым дном 12. Сквозь внутреннюю трубку 13 и внешнюю трубку 14 проведён кабель 15 вибратора 8 с приводом от электродвигателя (не показан). На фигуре 4 показано, что внутренняя трубка 13 через соединительную муфту 16 сообщается с внешней трубкой 14, которая крепится к той же муфте 16 с помощью кабельного сальника 17. Соединительная муфта 16 имеет по меньшей мере одно свободное отверстие 18, обеспечивающее сообщение внутреннего объёма 10 модуля 1 с внутренним объёмом внешней трубки 14, которая в свою очередь сообщается с объёмом чистого воздуха 19, как показано на фигуре 3. Диаметр трубки 14 превышает диаметр кабеля 15, что обеспечивает внутри неё достаточный воздухоток. На фигуре 3 показано, что снаружи контейнера 11, например, в канале 20 под ним, в боксе 21 содержится объём чистого воздуха 19, при этом к боксу 21 посредством кабельного сальника 22 присоединены трубка 14 и кабель 15. Кабель 15 выходит из бокса 21 через кабельный сальник 23 и входит во вторую, электрическую клеммную, коробку 24.

В другом варианте исполнения, также показанном на фигуре 3, внешняя трубка 14 прикреплена к стенке модуля 1 через кабельный сальник 25 и соединена таким же образом с объёмом чистого воздуха 19 в боксе 21 при отсутствии проходящего кабеля 15.

Бокс 21 включает воздушный фильтр 26 любой известной конструкции, цилиндрической, прямоугольной или иной формы, или патрубок 27, соединяющий внутренний объём бокса 21 с другим объёмом чистого воздуха 19 или чаще всего – с внешней атмосферой контейнера 11. Как вариант, трубка 27 может быть соединена с источником частичной или полной подачи какого-либо газа. Несколько боксов 21 могут быть соединены между собой трубкой 28.

На фигуре 5 показан частный вариант конструктивного решения, в котором защитные трубки 14 и кабели 15 проложены сквозь стенку 29. Стенка 29 отделяет внутреннее пространство ёмкости 11 от объёма чистого воздуха 19, в данном случае – от наружной атмосферы 19, с которой напрямую сообщаются трубки 14. Кабели 15 затем напрямую подходят к электрическому шкафу 30.

Таким образом внутреннее пространство вибромодулей 1 сообщается с объёмом чистого воздуха, фильтрованного воздуха или какого-либо газа.

На фигуре 6 изображён бункер 11 со стенками 29 и наклонным дном 12, вдоль которого бок о бок размещены секции 34 и 35 модулей вибровстряхивателей 1, из которых три модуля 31, 32 и 33 составляют секцию 34. Секция может включать любое количество модулей вибровстряхивателей без ограничения объёма данного изобретения. Интервал 36 между секциями 34 и 35, детализированный на фиг 7, может быть использован как кабельный канал 37, накрываемый крышкой 38 с профилем в виде сторон треугольника 39. Кабельный канал 37 с крышкой 38 образует неподвижный, не вибрирующий, элемент конструкции, внутри которого проходят защитные трубки 14 и кабели 15. Поверхность, образуемая совокупностью вибромодулей 1 и промежутков 36 между ними, составляет вибронастил 40.

На фигуре 8 показан выгружной просвет 41 у основания уклона 12. Бункер 11 заполнен сыпучим когезивным продуктом 42, потерявшим способность к самотёчной выгрузке. Навес со встречным наклоном 43 над крышкой 44 электровибратора 8 нижнего вибромодуля 31 создаёт вокруг электровибратора 8 свободное от компрессии пространство 45, что позволяет электровибратору 8 вибромодуля 31 преодолеть сцепление продукта.

Фигура 9 иллюстрирует возможный порядок операций, выполняемых вибромодулями 32 и 33 при выгрузке спрессованного сыпучего материала после опорожнения модуля 31. Без специальных предварительных мер электровибратор 8 вибромодуля 32, находящийся под действием очень большого давления, самостоятельно не может разрушить спрессованную груду. На фигуре 9 показаны устройства антисжатия 46 вибромодулей 32 и 33.

На фигуре 10 более подробно показано устройство антисжатия 46, включающее пластину против сдавливания 47, удерживаемую над кожухом 44 электровибратора 8 (не показан) с помощью двух гребней, нижнего 48 и верхнего 49. Минимальное расстояние между антисдавливающей пластиной 47 и верхом кожуха 44 составляет примерно 5 см, что не является ограничительным параметром под данному изобретению. Пластина против сдавливания 47 предохраняет кожух вибратора 8, приводимого электродвигателем, от прямого давления груза. Приводимый электродвигателем вибратор 8, свободный благодаря этому от сдавливания массой продукта 42, как показано на фигуре 9, может вибрировать и обрушать груду продукта 42.

Нижний гребень 48 содержит штангу 50 любого, предпочтительно круглого, сечения, на которой вдоль всей её длины или на некоторых отрезках её длины может быть жёстко закреплён треугольный профиль 51 таким образом, чтобы ось симметрии этого профиля 51 проходила вертикально, и вершина треугольника была направлена вверх. Профиль 51 предназначен для разрушения комков материала, падающего на устройство антисдавливания 46.

Верхний гребень 49 включает штангу 50 и – по усмотрению – такой же вертикально расположенный треугольный профиль 51, к которому могут быть добавлены сегменты 52 треугольного профиля с осью, параллельной наклону 12, и вершиной, направленной к вершине наклона, как показано на фигуре 11. Сегменты 52 предназначены для измельчения комков материала, скатывающихся под уклон, чтобы такие комки не могли помешать току продукта.

Пластина против сдавливания 47 закреплена в верхней части и на вершинах описанных двух гребней 48 и 49.

Противосдавливающая пластина 47 может быть размещена горизонтально, как показано на фигуре 11, или параллельно линии наклона 12, как показано на фигуре 12.

Как показано на фигуре 10, дефлектор 53 может быть помещён над пластиной против сдавливания 47, чтобы уменьшить давление на неё и, следовательно, на устройство антисжатия 46. Каждый из концов штанги 50 закреплён на опорной планке 54, которая имеет вертикальную часть 55 и наклонную зубчатую часть 56. Наклонная часть 56 закреплена винтами или болтами, или другим способом, на скате 39 крышки 38 кабельного канала 37. Вертикальная часть 55 опорной планки 54 скреплена болтами или любым другим способом с такой же вертикальной частью 55 соседнего устройства антисжатия.

На фигуре 13 показаны гребни 48 и 49, штанги 50 которых имеют профиль [звена] цепи в вертикальной плоскости, обеспечивающий особую прочность при вертикальных нагрузках.

На фигуре 14 приведён пример односекционного вибронастила. В этом случае опорная планка может состоять только из вертикальной части 55, крепящейся к стенке 29 бункера 11.

В вариантах компоновок с множеством секций все смежные вертикальные части 55 опорных планок 54 соединяют между собой болтовым или любым другим видом крепления. Вертикальные части 55 крайних опорных планок крепятся к стенкам 29 бункера 11.

В варианте конструктивного решения на фигуре 15, где интервал 36 между секциями заужен, опорная планка 54 сокращена до одной вертикальной пластины 55, опирающейся на наклонное дно 12 контейнера 11, при этом смежные пластины 55 соединены между собой болтовым или любым другим видом крепления. В этом случае пластины 55 снабжены планкой с проушиной 57 для их анкеровки на скате днища 12 с помощью анкеров 58.

Безусловно, изобретение не ограничено исключительно описанными и проиллюстрированными частными конструктивными решениями; напротив, оно охватывает все варианты. В частности, понятно, что подразумевается любая ёмкость для гранулированного и порошкообразного материала: силос, накопитель, железнодорожный вагон, контейнер, бункер, и т.п., и что прямоугольная или круглая форма ёмкости хранения не исключительна, и допускается любая другая её конфигурация, например, многоугольная, полусферическая куполообразная, с одними или более проходами, с одними или более просветами и т.д.

Благодаря применению системы антисдавливания, заявленной в изобретении, вибронастил позволяет удалять все сыпучие материалы при всех возможных конфигурациях вибронастила без дополнительного использования ручных или механизированных средств, полностью исключая опасность для обслуживающего персонала. Кроме того, данный новый тип вибронастила включает модули, не подверженные накоплению пыли в течение длительного времени, чем обеспечивается надёжность и долговечность в работе и обслуживании.

Внутренний объём (10) каждого вибромодуля посредством трубной обвязки (14) сообщается с источником чистого воздуха или какого-либо газа (19). Каждый вибромодуль следующих после первого рядов вибронастила оснащён устройством противодействия сдавливанию (46), снабжённым пластиной против сжатия (47), размещённой над кожухом (44) электровибратора, закреплённой на двух гребнях (48) и (49), опирающихся на неподвижные элементы (39) с каждой стороны вибромодуля. Данная конструкция вибромодулей обеспечивает их пылезащиту и эффективную разгрузку любого сыпучего слёживающегося материала из любых видов ёмкостей, транспортируемых любым способом, без ручной или механизированной помощи. 14 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Вибронастил для размещения в емкости (11), включающий по меньшей мере один модуль вибровстряхивателя (1), при этом каждый модуль вибровстряхивателя снабжен по меньшей мере одним вибратором (8) с приводом от электродвигателя, установленным на металлическом листе (6), который опирается на материал заполнителя (5), когда вибронастил находится под нагрузкой, и который покоится на пружинах сжатия (4), когда вибронастил не загружен, характеризующийся тем, что увеличение внутреннего объема (10) каждого модуля вибровстряхивателя во время цикла опорожнения компенсируется с помощью внешней трубки (14) подачи чистого воздуха (19) или другого газа без принудительного воздействия из окружающей емкость атмосферы, при этом внешняя трубка (14) выполнена с возможностью открытия в атмосферу и соединяет внутренний объем (10) модуля с объемом чистого воздуха (19) или другого газа вне емкости (11).

2. Вибронастил по п. 1, характеризующийся тем, что внешняя трубка (14) служит защитным рукавом для проходящего внутри нее кабеля электропитания (15) вибратора с приводом от электродвигателя.

3. Вибронастил по п. 1 или 2, характеризующийся тем, что объем чистого воздуха содержится в боксе (21).

4. Вибронастил по п. 3, характеризующийся тем, что несколько боксов (21) соединены между собой трубкой (28).

5. Вибронастил по п. 1, характеризующийся тем, что объемом чистого воздуха является атмосфера снаружи емкости.

6. Вибронастил по п. 3, характеризующийся тем, что бокс снабжен воздушным фильтром (26).

7. Вибронастил по п. 1, характеризующийся тем, что по меньшей мере один вибромодуль снабжен устройством антисжатия (46), включающим пластину против сдавливания (47), установленную на гребнях (48) и (49) над кожухом (44) электровибратора.

8. Вибронастил по п. 7, характеризующийся тем, что опорные планки (54), к которым крепятся концы гребней, опираются на неподвижные участки (36) с обеих сторон данного модуля.

9. Вибронастил по п. 7 или 8, характеризующийся тем, что по меньшей мере две опорные планки, расположенные только с одной с гребнями стороны, включают лишь вертикальные пластины (55), удерживаемые анкерами на наклонном днище (12) емкости с помощью пластин с проушинами (57), сопряженных с вертикальными пластинами опорных планок, и анкеров (58).

10. Вибронастил по п. 7 или 8, характеризующийся тем, что опорные планки включают вертикальную часть и зубчатую наклонную часть (56), крепящуюся к скату (39) крышки (38) кабельного канала (37), при этом вертикальная часть опорной планки крепится болтами к вертикальной части опорной планки соседнего устройства антисжатия.

11. Вибронастил по п. 7 или 8, характеризующийся тем, что по меньшей мере две опорные планки, расположенные с одной стороны гребней, включают вертикальную часть, предназначенную для крепления к стенке (29) емкости.

12. Вибронастил по п. 7 или 8, характеризующийся тем, что штанги (50) имеют преимущественно круглое сечение и несут предпочтительно треугольные профили (51), ориентированные вершиной вертикально вверх.

13. Вибронастил по п. 7 или 8, характеризующийся тем, что верхний гребень (49) может быть снабжен треугольными сегментами (52), ось которых проходит параллельно наклону дна, и вершина направлена вверх ската.

14. Вибронастил по п. 7 или 8, характеризующийся тем, что пластина против сдавливания снабжена дефлектором (53).

15. Вибронастил по п. 7 или 8, характеризующийся тем, что штанги, несущие гребни, имеют зубчатый профиль в вертикальной плоскости.