бункер для сыпучих материалов

Классы МПК:B65D88/68 с использованием вращаюшихся устройств
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт по технологии и экономике хранения, транспортировки и механизации внесения в почву минеральных удобрений
Приоритеты:
подача заявки:
1999-05-17
публикация патента:

Изобретение относится к устройствам для хранения и последующей выдачи трудносыпучих материалов и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства. Бункер для сыпучих материалов содержит сводообрушитель, который выполнен в виде горизонтального вала с наклонно установленными на нем дисками. Вал выполнен полым в виде трубы и снабжен приводом. Диски снабжены коленчатыми элементами. Диски установлены с возможностью колебаний в направлении оси вала посредством дополнительного привода. Дополнительный привод включает шкив, вал, пару конических шестерен с эксцентрично установленной на одной шестерне осью. Эта шестерня соединена посредством шатуна с коленчатыми элементами дисков. Сводообрушитель обеспечивает разгрузку бункера при минимальных затратах энергии на побуждение материала к истечению. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Формула изобретения

Бункер для сыпучих материалов, содержащий корпус и размещенный в нем сводообрушитель, включающий горизонтальный вал с наклонно установленными дисками и привод, отличающийся тем, что диски установлены на горизонтальном валу с возможностью их колебаний в направлении оси вала посредством дополнительного привода.

Описание изобретения к патенту

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 N 949936, кл. 81e 136, опублик. 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 N 700090, кл. 81e 136, опублик. 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 и достигаемому результату к предлагаемому является бункер для сыпучих материалов, содержащий корпус и размещенный в нем сводообрушитель, включающий горизонтальный вал с наклонно установленными дисками и его привод (авт. свид. СССР N 1155512, кл. B 65 D 88/68, 1983).

В рассматриваемом техническом решении бункера для сыпучих материалов сводообрушитель, выполненный в виде приводного вала с наклонно расположенными дисками, обеспечивает удовлетворительную работу при выгрузке и хранении сыпучих материалов, преимущественно с неустойчивыми внутренними связями между частицами материала и невысокой плотностью их упаковки, при этом разгрузка бункера осуществляется при минимальных затратах энергии на побуждение материала к истечению.

Однако в схемно-конструктивном решении механизма сводообрушителя не в полной мере реализуется положительно доминирующий фактор - сдвиговый характер движения рабочих элементов сводообрушителя и, следовательно, геометрические характеристики траектории движения, динамика и направленность силового воздействия наклонно расположенных дисков на материалы, склонные к образованию устойчивых сводов и зависанию. Так, исключение подвижности наклонных дисков в угловых направлениях при вращательном движении сводообрушителя значительно снижает эффективность их динамического воздействия на свод слежавшегося материала и механического разрушения его структурных образований. Существенное влияние на процесс сводообрушения оказывает влажность материалов, склонных к налипанию.

Задача предлагаемого изобретения - повысить эффективность сводообрушения перегружаемого материала за счет организации вибрационно-колебательных процессов наклонных дисков горизонтального вала сводообрушителя и силового поля их воздействия на структурно-агрегатные образования материала.

Поставленная задача достигается тем, что в бункере для сыпучих материалов, содержащем корпус и размещенный в нем сводообрушитель, включающий приводной горизонтальный вал с наклонно установленными на нем дисками, согласно изобретению диски установлены на горизонтальном валу с возможностью их колебаний в направлении оси вала посредством дополнительного привода.

На фиг. 1 показано предлагаемое бункерное устройство, общий вид; на фиг. 2 - горизонтальный вал с дисками и приводами, разрез; на фиг. 3 - кинематическая схема активного рабочего органа - диска.

Бункер для сыпучих материалов содержит корпус 1 в форме усеченного конуса и размещенный в нем сводообрушитель, включающий горизонтальный вал 2 с установленными на нем дисками 3, при этом вал выполнен полым в виде трубы и снабжен приводом (через шкив 4), а диски снабжены коленчатыми элементами 5. Диски 3 горизонтального вала 2 сводообрушителя установлены наклонно относительно оси вала, то есть их плоскости не совпадают с плоскостью вращения любой точки диска 3, с возможностью колебаний их в направлении оси вала 2 посредством дополнительного привода. Дополнительный привод включает шкив 6, вал 7, пару конических шестерен 8 и 9 с эксцентрично установленной на шестерне 9 осью 10, соединенной посредством шатуна 11 с коленчатыми элементами 5 дисков 3.

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 осыпается через выгрузочное 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 через шкив 4 сообщает горизонтально расположенному валу 2 с наклонными дисками 3 вращательное движение. Шкив 6 через вал 7, шестерни 8 и 9, ось 10 и шатун 11 приводит в быстрое колебательное движение диски 3. Таким образом возникает непрерывное переменное изменение угла наклона дисков 3.

В процессе вращения вала диски совершают круговые движения по сложной пространственной траектории, в результате чего каждый из дисков торцовой и боковой поверхностями воздействует на уплотнительный или слежавшийся материал в зоне сводообразования. При этом амплитудно-частотный характер угловых колебаний дисков 3 и силовое поле их воздействия способствуют формированию и развитию объемных сдвиговых деформаций в структурно-агрегатных образованиях перегружаемого материала, что позволяет существенно увеличить сводообрушающий эффект.

Вследствие непрерывно изменяющего положения плоскостей дисков последние осуществляют одновременно подрезание свода, рыхление материала, захват его порциями и разбрасывание внутри бункера, увеличивая скорость и равномерность истечения сыпучего материала через выгрузное окно бункера.

Из кинематической схемы (фиг. 3) закон движения рабочего органа имеет вид:

Y = Rsin{[бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217cp+бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217cos(nбункер для сыпучих материалов, патент № 2158217t+бункер для сыпучих материалов, патент № 21582170)]cosбункер для сыпучих материалов, патент № 2158217t}, (1)

где Y - осевое перемещение отдельно взятой точки диска;

R - радиус диска; бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217cp - среднеустановочный угол наклона дисков;

бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217 - амплитудный угол колебания диска относительно бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217cp;

n - число колебаний диска за один оборот вала дополнительного привода, n = (бункер для сыпучих материалов, патент № 21582172-бункер для сыпучих материалов, патент № 21582171)/бункер для сыпучих материалов, патент № 21582171; ; бункер для сыпучих материалов, патент № 21582172 - частота вращения вала дополнительного привода; бункер для сыпучих материалов, патент № 21582171 - частота вращения горизонтального вала с наклонно установленными дисками; бункер для сыпучих материалов, патент № 21582170 - фазовый (начальный угол).

В данном случае диск испытывает воздействие двух гармонических колебаний, которые накладываются друг на друга. Первый вид гармонических колебаний характеризуется дифференциальным уравнением

бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217 (2)

решением которого получаем закон движения диска:

Y1 = A1cos(бункер для сыпучих материалов, патент № 21582171t+бункер для сыпучих материалов, патент № 215821701).

Такие гармонические колебания диска будут наблюдаться при вращении горизонтального вала сводообрушителя.

Второй вид гармонических колебаний будет исходить из самого механизма колебания диска. При этом уравнением его движения является функция вида:

Y2 = A2cos(бункер для сыпучих материалов, патент № 21582172t+бункер для сыпучих материалов, патент № 215821702),

где A2 = Rsinбункер для сыпучих материалов, патент № 21582170 - амплитуда колебаний.

Тогда Y2 = Rsin[бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217cp+бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217cos(бункер для сыпучих материалов, патент № 21582172t+бункер для сыпучих материалов, патент № 215821702)]. (4)

В процессе работы сводообрушителя два гармонических колебания диска будут накладываться друг на друга. Суммарный колебательный процесс можно описать уравнением

бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217 = Rsin{[бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217cp+бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217cos((бункер для сыпучих материалов, патент № 21582172-бункер для сыпучих материалов, патент № 21582171)t+бункер для сыпучих материалов, патент № 21582170)]cosбункер для сыпучих материалов, патент № 21582171t}. (5)

С использованием соотношения n уравнение (5) приобретает форму (1). При этом мы можем получать различные по своему характеру и характеристикам колебательные процессы в зависимости от соотношений: A1 и A2; бункер для сыпучих материалов, патент № 21582171 и бункер для сыпучих материалов, патент № 21582172; бункер для сыпучих материалов, патент № 215821701 и бункер для сыпучих материалов, патент № 215821702.

Если разность начальных фаз бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217 = (бункер для сыпучих материалов, патент № 215821701-бункер для сыпучих материалов, патент № 215821702) = 0, то при A1 = A2 - суммарное отклонение Y удваивается, а при A1 бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217 A2 суммируется. Если бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217 = бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217 и A1 = A2, то оба колебания взаимно уничтожаются. Отсюда следует, что для получения наибольших ускорений и сил инерции первым условием такого колебательного процесса должно быть: бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217 = 0; A1 = A2. Отношение частот бункер для сыпучих материалов, патент № 21582171 и бункер для сыпучих материалов, патент № 21582172 колебаний учитывается соотношением n. Чем больше n, тем с большей суммарной частотой будет колебаться диск. При бункер для сыпучих материалов, патент № 21582172 = 2бункер для сыпучих материалов, патент № 21582171, то есть n = 1, суммарное число колебаний диска будет удваиваться, а характер колебательного процесса останется прежним - гармоническим с тем же периодом. А при бункер для сыпучих материалов, патент № 21582171 бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217 бункер для сыпучих материалов, патент № 21582172 и n = 2, 3... наблюдается биение с периодом

T = 2бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217/(бункер для сыпучих материалов, патент № 21582171-бункер для сыпучих материалов, патент № 21582172).

При получении n(n > 3) колебательная система сводообрушителя подвергает слежавшийся материал большим инерционным цикличным и реверсивным нагрузкам. За счет сообщения наклонным диском сводообрушителя пространственных угловых колебаний, реализующих приложение нагрузок к структурно - агрегатным образованиям материала по различным периодически меняющимся направлениям, увеличивается вероятность воздействия их контурных поверхностей на объемную массу материала в направлении, наиболее благоприятном для разрушения свода.

Путем изменения переменных величин:

бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217cp; бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217; n; бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217; R; бункер для сыпучих материалов, патент № 2158217t; бункер для сыпучих материалов, патент № 21582170

можно получить различные по форме колебательные процессы. Это позволяет назначать оптимально-возможные кинематические режимы работы сводообрушителя в зависимости от физико-механических свойств перегружаемости материала, его фракционного состава и агрегатного состояния.

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 сравнительно небольшой энергоемкости привода.

Класс B65D88/68 с использованием вращаюшихся устройств

устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикальных емкостей -  патент 2520580 (27.06.2014)
дозатор с бункером для сыпучих материалов -  патент 2433939 (20.11.2011)
переносной сводоразрушитель-очиститель -  патент 2420363 (10.06.2011)
переносной сводоразрушитель-очиститель -  патент 2404866 (27.11.2010)
бункер для сыпучих материалов -  патент 2366596 (10.09.2009)
бункер для сыпучих материалов -  патент 2326797 (20.06.2008)
бункер для сыпучих материалов -  патент 2323148 (27.04.2008)
шнековый дозатор -  патент 2259313 (27.08.2005)
бункер для сыпучих материалов -  патент 2250188 (20.04.2005)
устройство для обрушения сводов сыпучего материала в бункере -  патент 2201883 (10.04.2003)
Наверх