Способ упаковки монодисперсных сферических предметов в объеме Советский патент 1987 года по МПК B65B5/10 

Изобретение относится к технике загрузки сыпучих зернистых материалов в виде шаров одинакового разме- ра в емкости, технологические аппараты, контейнеры, бункеры и может быть использовано в химической, неф- те :имической, горно-рудной отраслях промышленности и на транспорте.

Цель изобретения - уменьшение тру- доёмкости процесса.

На фиг. 1 изображена схема расположения монодисперсных сферических предметов в нижйем ряду при упаковке в объеме; на фиг.2 - решетка для фиксации предметов нижнего ряда ; на фиг.З - бункер с контейнером для упаковки сферическргх предметов в объеме.

Способ осуществляют следующим обг, разом.

Для упаковки используют контейнер 1. На дно его помещают матрицу 2 в ввде сотовой решетки с гнездами квадратного сечения.5 х 5 мм, со- .бранной из металлических полос толщиной 1 мм. Предметы из бункера 3 засыпают в контейнер 1 через шибер 4 с высоты 150 мм. Для -равномерного распределения предметов в контейне- ре 1 бункер 3 установлен с возмож- ностью перемещения.

Нгокний слой укладывают параллельными рядами с фиксацией положения сферических предметов в объеме кон- тейнер а 1. Соседние предметы в каждом ряду нижнего слоя размещают на матрице 2 соосно во взаимно перпендикулярных направлениях. Последующее послойное заполнение сферическими предметами на матрице 2 с предметами осут ществляют путем засыпки объема контейнера 1 из бункера 3 через шибер 4. Скорость засьшки задают из условия чтобы в контейнере 1 объемная концентрация падающих предметов составляла 1-5%. При этом предметы движутся свободно, без взаимного влияния, занимая места в углублениях, распределяются равномерно. Заполнив контейнер 1 до верха с горкой, шибер 4 закрьшают и лишние предметы ссыпают, оставляя верхний слой в уровень со стенками контейнера 1. При этом верхний слой имеет плотную решетчатую укладку, аналогичную той,, которая зада- па матрицей 2 на первом слое.

Получается наиболее плотная регулярная упаковка с плотностью D 0,74

r

о

5 о

5

5

5

Проверка насыпной плотности по известным значениям собственной плотно-: сти материала, объема и веса.предметов в контейнере 1 подтверж,цает зна- че;ние D 0,74.

При засыпке на ту же матрицу предметов диаметром с/ 6/1,15 5,2 мм получают регулярную упаковку плотностью Т) 0,68. Аналогичные результаты получают при упаковке предметов из упругих материалов.

Проведенные эксперименты с упаковкой разных предметов на одну и ту же матрицу показывают, что регулярность упаковки сохраняется при отклонении размера предметов от размера ячеек не более, чем на 15%. При большем расхождении регулярность нарушается и плотность резко падает.

Дпя шаров диаметром 1 мм предлагаемый способ вполне приемлем. Ограничения по размеру частиц могут возникнуть при диаметре 0,1 мм и меньше, когда между частицами начинают проявляться адгезионные силы взаимодействия. При наличии соответствующей матрицы, изготовление которой не вызывает технических трудностей, когда нет необходимости вручную укладывать первый слой, а можно сразу сьтать зернистьй материал, трудоемкость упаковки шаров 1мм будет не вьше, чем в случае более крупных шаров. Основное преимущество использования предлагаемого способа относится к упаковке частиц более крупного размера.

Идеальной является упаковка совершенно одинаковых шаров, которые расположены по углам квадратов на взаимном расстоянии, равном 1 диаметру шара, когда шары касаются друг друга. Плотность такой идеапьной упа- ковки максимальна и составляет D 0,74.

Однако в реальных условиях, когда шары могут иметь не вполне сферическую форму, отличаются размерами, укладка 1-го ряда связана с неизбежными погрешностями (например, погрешности изготовления матрицы).. В этой связи выявлены допустимые отклонения размеров. Проведены специальные опыты, в которых дисперсность размеров шаров варьируется в пределах от 5 до В тех же пределах задаются отклонения размеров ячеек при изготовлении матриц.

3

Регулярность упаковки сохраняется при превьшении размеров ячеек по сравнению со средним размером шаров не более, чем на 15%. В этом случае плотность упаковки не ниже, чем D 0,68 - 0,7. При большем расхождении размеров регулярность нарушается и плотность резко падает до значения D 0,6, характерного для беспорядочного расположения частиц в слое.

При расположении ячеек матрицы по углам прямоугольников, каждая из сторон которых не превышает 1,15 диаметра шара, последние самопроизвольно выстраиваются в нужном порядке, как на самой матрице, так и в следующих слоях, образуя плотную регулярную упаковку в объеме. ,

При загрузке с постоянной- высоты tig равномерным рассыпанием по сечению контейнера, используют формулу

где - ускорение свободного падени

D - плотность упаковки;

С - объемная концентрация предметов над слоем;

S - площадь сечения контейнера;

Sg- площадь сечения загрузочного шибера.

В приведенных условиях упаковки, g 10 м/С2, D 0,74, С 0,05, ho 0,15 м, S 1,44, , So 3-10- м , время Т 2 мин.Учи тьгоая, что контейнер вмещает более 10 предметов по указанной формуле определяют время загрузки контейне- ра объемом 1 м . Оно составляет порядка 15-20 мин.

Использование предлагаемого способа в технологических процессах с применением катализатора в отраслях промышленности, где производят различные операции с металлическими, стеклянными, фарфоровьпуи, пластмассовыми шарами, гранулированными минеральными удобрениями, адсорбента- ;Ми, окатьш1ами размером от 1 до 30 м

Q

5 0

5

о

5 0

5 0

97 4

;и более, обеспечивает уменьшение трудовых затрат и времени на проведение процесса плотной, упаковки материалов с целью их хранения, транспортировки и использования.

При размещении соседних гфедметов в каждом ряду нижнего слоя соосно во взаимноперпендикулярных направлениях и посЛойном заполнении углублений между зафиксированными сферическими предметами путем засыпки объема трудоемкость процесса уменьшается за счет правильного регулярного размещения предметов во всем объеме.

При этом благодаря расположению шаров по углам прямоугольников все углубления, образуемые в первом слое, могут быть заняты шарами второго слоя. Аналогичную решетку образуют шары второго слоя. Поэтому шары тре. тьего слоя занимают .соответствующие углубления второго слоя. Этз схему можно продолжить до произвольно большого числа слоев. Достаточно уложить первый слой в нужном порядке, а за-., тем произвольно сьшать на него шары, которые, занимая устойчивые положения в углублениях, где потенциальная энергия шара в поле тяготения минимальна, самопроизвольно образуют регулярную упаковку.

Формула изобретения

Способ упаковки монодисперсных сферических- предметов в объемеj заключающийся в укладке нижнего слоя параллельными рядами с фиксацией положения сферических предметов в объеме и в последующем послойном заполне нии сферическими предметами углублений между зафиксированными предметами, отличающийся тем, что, с целью гменьшения трудот емкости процесса, соседние предметы в каждом ряду нижнего слоя размещают соосно во взаимно перпендикулярных направлениях, а послойное заполнение углублений между зафиксированными сферическими предметами осуществляют путем засьшки объема

(f-rj5}d

фиг.1

Редактор И.Касарда

Составитель А.А.Горбачева

Техред И.Попович Корректор Г.Решетник

Заказ 6107/21Тираж 641Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

cfjue.2

Изобретение относится к технике загрузки сыпучих зернистых материалов в виде шаров одинакового размера в емкости, технологические аппараты, контейнеры, бункеры. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости процесса. Нижний слой предметов укладывают параллельными рядами. Положение сферических предметов фиксируют в объеме с помощью матрицы 2. Соседние предметы в каждом ряду нижнего слоя размещают соосно во взаимно перпендикулярных направлениях. При последующем заполнении объема путем засыпки предметы послойно заполняют углубления, образуемые между предметами нижележащего слоя. 3 ил. (Л 00 ел со QD