Устройство для исследования движения сыпучего материала на лопасти машины барабанного типа Советский патент 1992 года по МПК G01N1/20 

Изобретение относится к переработке сыпучих материалов и может быть использовано при исследовании движения сыпучего материала на лопасти машины барабанного типа в химической, электротехнической, микробиологической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для исследования распределения сыпучего материала в поперечном сечении вращающегося барабана, содержащее барабан и секционированный пробоотборник, установленный внутри барабана вдоль его горизонтального диаметра.

Однако это устройство позволяет определять распределение сыпучего материала только в поперечном сечении барабана.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее диск с приводом вращения, лопасть, установленную на диске, секционированный пробоотборник, шарнирно соединенный с ссыпающим краем лопасти.

Недостаток данного устройства заключается в том, что с его помощью нельзя исследовать движение сыпучего материала на лопасти вдоль продольной оси барабана.

J

4

Ю

0

о

IOO

Цель изобретения - исследование двиения сыпучего материала вдоль продольной оси барабана.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для исследования движения сы- 5 пучего материала на лопасти машины барабанного типа, содержащее диск с приводом вращения, лопасть в виде короба, установленную на диске, секционированный пробо- отборник, шарнирно соединенный с 10 сыпающим краем лопасти, дополнительно снабжено загрузочной емкостью, выполненной в виде изогнутой трубы прямоугольного сечения, соединенной с кронштейном, установленным с возможностью поворота 15 вокруг оси диска, и секциями пробоотборника, расположенными вдоль ссыпающего края лопасти, причем их ширина Sn в этом направлении определяется следующим соотношением: Sn 5з/К, где 5з - размер 20 прямоугольной трубы вдоль оси вращения диска; К - целое положительное число (1, 2, 3...). Кроме того, подвижный кронштейн может быть соединен шарнирно с ссыпающим краем лопасти.25

Экспериментально установлено, что отдельная частица сыпучего материала, соударяясь при движении по лопасти с другими частицами, смещается также и в направлении, соответствующем направлению оси 30 вращения диска. Очевидно, что величина этого смещения зависит от длины пути частицы по поверхности ссыпания материала на лопасти, физико-механических свойств сыпучего материала. Теоретическое определение 35 осевого смещения частицы затруднено, а экспериментальное определение может быть проведено следующим образом. В слой сыпучего материала на лопасти в определенном месте вдоль оси вращения диска 40 вносится меченая частица того же материала. Затем материал на лопасти ссыпается в секционированный пробоотборник, секции которого располагаются вдоль ссыпающего края лопасти. По окончании ссыпания опре- 45 деляется местонахождение меченой частицы в пробоотборнике и, соответственно, ее осевое смещение.

На фиг.1 показано устройство, общий вид; на фиг.2 - схема разделения пробоот- 50 борника ссыпающегося материала; на фиг.З - схема засыпки контрольного материала вращением загрузочной емкости вокруг оси вращения диска; на фиг.4 - то же, при вращении загрузочной емкости вокруг 55 ссыпающего края лопасти.

Устройство содержит диск с приводом 1, лопасть в виде короба 2, установленную на диске, секционированный пробоотборник 3, шарнирно соединенный с ссыпающим

краем лопасти, причем перегородки пробоотборника располагаются перпендикулярно ссыпающему краю лопасти. Шарнирное соединение пробоотборника 3 и лопасти 2 осуществляется с помощью стержня 4, установленного на ссыпающем краю лопасти и втулки 5, жестко соединенной с кромкой пробоотборника. В центре диска, вдоль его продольной оси, установлен стержень б, на котором с помощью втулки 7 установлен кронштейн 8. На кронштейне 8 с помощью винтов 9 укреплена загрузочная емкость 10. Загрузочная емкость 10 представляет собой трубу прямоугольного сечения, изогнутую по дуге окружности. В случае выполнения устройства по п.1 формулы изобретения загрузочная емкость устанавливается на кронштейне 8 таким образом, что центр окружности ее изгиба совпадает с осью вращения диска, а плоские грани трубы перпен- дикулярны той же оси. В случае изготовления устройства по п.2 формулы изобретения загрузочная емкость устанавливается на кронштейне 8 таким образом, что центр окружности ее изгиба совпадает с осью стержня 4, закрепленного на ссыпающем краю лопасти, а плоские грани трубы перпендикулярны той же оси. В этом случае кронштейн устанавливается на стержне 4 при снятом пробоотборнике 5. Расстояние между соседними перегородками секциони- рованного пробоотборника, т.е. ширина секции пробоотборника определяется следующим соотношением: Sn 5з/К, где 5з - размер прямоугольной трубы вдоль оси вращения диска; К - целое положительное число (1, 2, 3...).

Расстояние от диска до загрузочной емкости равно расстоянию от загрузочной емкости до боковой стенки лопасти (расположенной параллельно диску). Свободные кромки загрузочной емкости изготовлены таким образом, что обеспечивается плотный контакт с днищем лопасти. Пробоотборник изготовлен таким образом, что его центр тяжести расположен на одной вертикали с втулкой 5. Вследствие этого при вращении диска 1 пробоотборник совершает плоскопараллельное движение.

Устройство работает следующим образом.

Загрузочная емкость 10 опускается до соприкосновения с днищем лопасти 2, находящейся в исходном положении (фиг.1). Исходным положением следует считать положение, при котором верхние кромки лопасти 2 расположены в горизонтальной плоскости. В загрузочную емкое засыпается контрольный Cbinyi:w, матерел. Под контрольным сыпучим материалом понимается материал, состоящий из меченых частиц, но обладающих механическими свойст- вами, что и исследуемый (например, окрашенные частицы того же материала, меченные радиактивным методом и т.д.). На лопасть равномерно засыпается исследуемый материал, затем загрузочная емкость осторожно извлекается из слоя засыпанного на лопасть материала путем ее поворота вокруг оси вращения. После этого кронш- теин 8 с загрузочной емкостью 10 может быть снят. После проведенной операции на лопасти 2 имеется комбинированная засыпка материала. Плоские грани загрузочной емкости располагаются в одних вертикаль- ных плоскостях с двумя перегородками пробоотборника. Включается привод диска 1. В результате поворота лопасти вместе с диском сыпучий материал ссыпается в пробоотборник. По окончании ссыпания проводится количественный анализ частиц контрольного материала в каждой секции пробоотборника.

Наличие осевого перемещения частиц сыпучего материала при ссыпании с лопа- сти приводит к тому, что траектории движения частиц на лопасти не перпендикулярны оси вращения диска. Из-за взаимных соударений между частицами, во время движения частицы контрольной засыпки перемеща- ются в области, ограниченной линиями 1-5 и 4-6 (фиг.2). Если бы эффект осевого перемещения частиц отсутствовал, то частицы контрольной засыпки перемещались бы по поверхности сыпучего материала в области, ограниченной линиями 2-5 и 3-6. Вследствие этого эбфекта материал контрольной засыпки растекается по поверхности ссыпания материала на лопасти (фиг.2). Количе- ственная оценка этого эффекта производится рассечением потока ссыпающихся частиц на слои, перпендикулярные оси вращения диска, с помощью секционированного пробоотборника и последующим определением количества частиц контроль- ного материала в каждом из слоев. Ширина каждого слоя равна ширине ячейки пробоотборника. На фиг.2 ширина указанных слоев равна ширине контрольной засыпки. Слой материала, ограниченный плоскостя- ми, перпендикулярными оси вращения диска, к которым принадлежат точки 2 и 3, включает в себя частицы контрольной засыпки, которые при движении по поверхности ссыпания материала на лопасти не вышли из области, ограниченной линиями 2-5 и 3-6. Если бы эффект расточения полностью отсутствовал, то все частицы контрольной засыпки попали бы в этот слой. Количественная оценка эффекта расточения определяется количеством частиц контрольной засыпки, вышедших за пределы этого слоя. Из вышесказанного следует, что в данном случае ширина ячейки пробоотборника Sn должна быть равной ширине контрольной засыпки Зз, а секция пробоотборника, в которую попадает этот слой, имеет перегородки, расположенные в плоскостях, перпендикулярных оси вращения диска, к которым принадлежат точки 2 и 3. Материал контрольной засыпки, характеризующий расточение, попадает в соседние секции пробоотборника. При количественной оценке эффекта расточения необходимо допущение, что контрольный материал, вышедший из области, ограниченной линиями 2-5 и 3-6, равномерно распределен по ширине секции пробоотборника. Величина смещения частиц контрольной засыпки вдоль оси диска на ссыпающем краю лопасти, т.е. при попадании частиц в секции пробоотборника, может быть значительно меньше ширины секции пробоотборника. Этот случай изображен на фиг.2. Погрешность оценки эффекта расточения в этом случае велика. Ширина секций пробоотборника, равная ширине контрольной засыпки, является максимально возможной, так как в случае увеличения ширины секции больше Зз, где Зз - ширина контрольной засыпки, количественная оценка эффекта расточения представляется невозможной. Точность определения смешения контрольной засыпки вдоль оси вращения диска увеличивается разбиением секции с максимально возможной шириной на более мелкие равмсй ширины. В этом случае ширина секции будет выражаться соотношением Sn Зз/К, где Зз - ширина контрольной засыпки материала на лопасти, соответствующая размеру прямоугольной трубы вдоль оси вращения диска; К- целое положительное число (1,2, 3..,)На фиг.З изображена контрольная засыпка, образованная вращением загрузочной емкости относительно оси вращения диска. Частицы данной засыпки, расположенные по ее высоте, имеют одинаковые расстояния до оси вращения диска. В связи с этим динамические условия при вращении диска у частиц по высоте засыпки одинаковы. Поэтому при аналитическом описании движения частиц по лопасти можно пользоваться одинаковыми условиями равновесия в момент начала движения частиц.

На фиг.4 изображена контрольная засыпка материала, образованная вращением загрузочной емкости вокруг ссыпающего края (п.2 формулы изобретения). Данная засыпка характерна тем, что частицы, расположенные по высоте засыпки, имеют одинаковые расстояния до ссыпающего края, следовательно одну и ту же длину пробега по лопасти. Это необходимо для количественной оценки влияния длины пути, пройден- чого частицей на ее осевое смещение.

Проверка работоспособности предлагаемого устройства осуществлялась на лабораторной установке с диаметром диска 0,5 м.

Формула изобретения 1. Устройство для исследования движения сыпучего материала на лопасти машины барабанного типа, содержащее диск с приводом вращения, лопасть в виде короба, установленную на диске, секционированный пробоотборник, шарнирно соединенный с ссыпающим краем попасти, о т л и ч а- ю щ е е с я тем чго, с целью возможности исследования движения сыпучего материз-

лз вдоль оси вращения диска, оно снабжено загрузочной емкостью, выполненной в виде изогнутой трубы прямоугольного сечения, снабженной кронштейном, установленным с возможностью поворота вокруг оси диска, а секции пробоотборника расположены вдоль ссыпающего края лопасти, причем их ширина Sn в этом направлении определяется следующим соотношением:

SR Зз/К,

где Зз - размер прямоугольной трубы вдоль оси вращения диска;

К - целое положительное число (1, 2, 3...).

2, Устройство по п.1, о т л и чающеес я тем, что, с целью расширения диапазона исследований, подвижный кронштейн соединен шаокирно с ссыпающим краем лопа- С Чч,

,л

Предложена конструкция устройства для исследования движения сыпучего материала на лопасти машины барабанного типа. Целью изобретения является возможность более полного исследования движения сыпучего материала вдоль оси вращения диска. Устройство содержит диск с приводом вращения, лопасть, установленную на диске, секционированный пробоотборник, шарнирно соединенный с ссыпающим краем лопасти. В отличие от известной предлагаемая конструкция дополнительно снабжена загрузочной емкостью, выполненной в виде изогнутой трубы прямоугольного сечения, соединенной с кронштейном, установленным с возможностью поворота вокруг оси диска, а секции пробоотборника расположены вдоль ссыпающего края лопасти. С целью расширения диапазона исследований возможно шарнирное соединение кронштейна с ссыпающим краем лопасти. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л С

. /

Фие.З