способ и устройство для гомогенизации сыпучего материала

Формула изобретения

1. Способ гомогенизации сыпучего материала, в котором сыпучий материал подают сверху в резервуар (20), ограниченный сбоку и снизу, и выводят с помощью разгрузочного устройства (30), расположенного в нижней части резервуара, отличающийся тем, что сыпучий материал подают сверху на одном конце резервуара, что приводит к скольжению сыпучего материала к противоположному концу резервуара так, что в резервуаре образуется слой сыпучего материала, имеющий наклонный профиль, и более тяжелые и/или крупные фракции скользят больше, чем легкие фракции, при этом в каждую единицу времени из нижней части резервуара с каждого отрезка (₁) его длины в направлении выведения сыпучего материала выводят объем сыпучего материала, соответствующий подаче сыпучего материала в ту же единицу времени на участок (Ап) верхней поверхности слоя, расположенный непосредственно над упомянутым отрезком длины резервуара, в результате чего сыпучий материал перемещается внутри слоя по существу вниз по всей длине слоя к указанному разгрузочному устройству, выводящему материал с каждого отрезка (₁) по существу с тем же расходом, с каким новый материал подают на расположенный выше участок верхней поверхности слоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сыпучий материал выводят из резервуара по существу в горизонтальном направлении.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сыпучий материал выводят с того же конца резервуара, в который его подают.

4. Устройство для гомогенизации сыпучего материала, содержащее резервуар (20), разгрузочный конвейер (30, 30"), расположенный в нижней части резервуара для выведения сыпучего материала, отличающееся тем, что оно имеет загрузочный конвейер (10) для подачи сыпучего материала сверху в резервуар для размещения в нем слоя сыпучего материала, имеющий заднюю торцевую стенку (22), переднюю торцевую стенку (21) и две боковые стенки (23, 24), при этом разгрузочный конвейер проходит, по меньшей мере, между торцевыми стенками и открыт для сыпучего материала на всем протяжении между этими стенками, причем объем сыпучего материала, выводимый в направлении к передней торцевой стенке (21) в расчете на единицу длины (п) конвейера, увеличивается вдоль длины конвейера от задней торцевой стенки к передней торцевой стенке, причем увеличение этого объема материала, выводимого на единицу длины в направлении транспортирования, пропорционально участку (Ап), ограниченному соответствующей единицей (п) длины, на верхней поверхности (А) слоя сыпучего материала, находящегося между торцевыми и боковыми стенками, т.е. Vп=f(Ап), в равновесном состоянии, когда количество сыпучего материала, подаваемого в резервуар, равно количеству выводимого сыпучего материала.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что, по меньшей мере, часть боковых стенок (23, 24) имеет уклон внутрь в направлении к разгрузочному конвейеру (30, 30"), а загрузочный конвейер (10) установлен с возможностью подачи сыпучего материала, на одном конце резервуара вблизи одной из торцевых стенок (21), при этом увеличение выводимого объема сыпучего материала (Vп) в расчете на единицу длины возрастает в направлении транспортирования нелинейно согласно функциональной зависимости (Vп=f(l)), где l - длина разгрузочного конвейера от задней торцевой стенки в направлении транспортирования, функция f(l) в пределах резервуара имеет вогнутую форму, когда загрузочный конвейер подает сыпучий материал вблизи передней торцевой стенки, и выпуклую форму, когда загрузочный конвейер подает сыпучий материал вблизи задней торцевой стенки.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что объем выводимого сыпучего материала увеличивается по существу согласно экспоненциальной функции в направлении транспортирования, если загрузочный конвейер подает сыпучий материал возле передней торцевой стенки, и уменьшается по существу согласно функции, обратной экспоненциальной функции, если сыпучий материал загружается возле задней торцевой стенки.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что увеличение выводимого объема сыпучего материала (Vп) в пределах любой единицы (п) длины пропорционально площади участка (Ап) в пределах соответствующей единицы длины на верхней поверхности сыпучего материала, согласно формуле Vп=КАп=[К₁Х²+К₂Х]_х^х+n, где константы (К1, К2) могут быть определены эмпирическим путем.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что значения констант (К1, К2) зависят от размеров резервуара, его конструкции, степени его заполнения сыпучим материалом, а также типа и состава сыпучего материала.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что объем (Vп) выводимого сыпучего материала для любой единицы (п) длины по длине (l) разгрузочного конвейера вычисляется по формуле Vп=Vп-1+Vп, начиная с исходного значения при l = 0.

10. Устройство по п.4, отличающееся тем, что разгрузочный конвейер относится к любому типу конвейеров непрерывного действия, таких, как, например, шнековые конвейеры, трубные питатели, ленточные транспортеры, скребковые конвейеры непрерывного действия и ковшевые конвейеры.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что разгрузочный конвейер содержит два или более шнековых конвейера, работающих параллельно.

12. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что объем (ы) транспортирующего шнека (транспортирующих шнеков) между торцевыми стенками резервуара изменяется (изменяются) относительно объема сыпучего материала в резервуаре таким образом, что при равновесном состоянии, когда количество сыпучего материала, подаваемого в резервуар загрузочным конвейером, практически равно количеству сыпучего материала, выводимому из резервуара транспортирующим шнеком (транспортирующими шнеками), объем шнека (объемы шнеков) увеличивается (увеличиваются) в направлении транспортирования сыпучего материала на любую единицу (п) осевой длины разгрузочного шнека (разгрузочных шнеков) в соответствии с указанным увеличением (Vп) выводимого объема сыпучего материала на единицу длины.

13. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что увеличение объема (объемов) транспортирующего шнека (транспортирующих шнеков) достигается благодаря тому, что наружный диаметр (D) шнека (шнеков) является постоянным, а диаметр (d) стержня шнека (стержней шнеков) уменьшается в направлении транспортирования.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что стержень шнека состоит из секций, имеющих цилиндрическую и/или коническую форму с различной конусностью для обеспечения желаемого увеличения объема (Vп) на каждую единицу (п) длины.

15. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что увеличение объема (объемов) транспортирующего шнека (транспортирующих шнеков) достигается благодаря тому, что наружный диаметр (D) шнека (шнеков) увеличивается в направлении транспортирования, а диаметр (d) стержня шнека (стержней шнеков) является постоянным.

16. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что наружный диаметр (D) шнека (шнеков) и диаметр (d) стержня шнека (стержней шнеков) являются постоянными, а увеличение выводимого объема сыпучего материала в расчете на единицу (₁) длины достигается благодаря соответствующему увеличению угла () наклона лопасти шнека (шнеков) в направлении транспортирования.

17. Устройство по любому из пп.13 - 16, отличающееся тем, что увеличение выводимого объема сыпучего материала в расчете на единицу времени и длины достигается благодаря сочетанию некоторых или всех условий по пп.13 - 16 применительно к одному и тому же разгрузочному шнеку.

18. Устройство по п.4, отличающееся тем, что торцевые стенки являются вертикальными.

19. Устройство по любому из пп.4 - 18, отличающееся тем, что та торцевая стенка, возле которой загрузочный конвейер подает сыпучий материал в резервуар, имеет большую высоту, чем противоположная торцевая стенка.

20. Устройство по любому из пп.4 - 19, отличающееся тем, что оно содержит также первичный резервуар (5) для сыпучего материала, из которого загрузочный конвейер забирает сыпучий материал, транспортируемый им к упомянутому первым следующему резервуару.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что первичный резервуар (5) имеет меньший объем, чем следующий резервуар (20).

22. Устройство по п.20 или 21, отличающееся тем, что загрузочный конвейер установлен с возможностью перемещения сыпучего материала из первичного резервуара (5) с более низкого уровня на более высокий уровень над следующим резервуаром (20).

23. Устройство по любому из пп.20 - 22, отличающееся тем, что оно содержит следующий агрегат, образованный установленными друг за другом последовательно: первичным резервуаром, загрузочным конвейером, следующим резервуаром и разгрузочным конвейером.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что оно соединено с асфальтоукладочной машиной.

25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что разгрузочный конвейер выходит через переднюю торцевую стенку к упомянутой асфальтоукладочной машине.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу и устройству для гомогенизации сыпучего материала, содержащему резервуар, имеющий заднюю торцевую стенку, переднюю торцевую стенку, и две боковые стенки, загрузочный конвейер для подачи сыпучего материала сверху в резервуар для размещения в нем слоя сыпучего материала, ограниченного упомянутыми стенками, и разгрузочный конвейер, расположенный в нижней части резервуара и проходящий по меньшей мере от задней торцевой стенки резервуара до его передней торцевой стенки, для выведения сыпучего материала в направлении к передней торцевой стенке, при этом разгрузочный конвейер открыт по отношению к сыпучему материалу на всем протяжении между двумя торцевыми стенками.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В патенте Швеции SE 466101 описан шнековый питатель, в котором сыпучий материал подают сверху в резервуар, ограниченный сбоку и снизу и выводят с помощью шнека, расположенного в нижней части резервуара и имеющего постоянный внешний диаметр и шаг по всей длине.

Недостатком известного шнекового питателя является изменение гранулометрического состава выводимого из резервуара сыпучего материала по мере опорожнения резервуара. Это объясняется следующими причинами.

Сыпучий материал, содержащий твердые частицы, имеет, как правило, неодинаковое распределение частиц по размеру (т.е. неодинаковый гранулометрический состав) и/или по массе.

В процессе погрузоразгрузочных работ такой сыпучий материал, который может представлять собой, например, гравий, песок, асфальт или гравийные смеси, асфальтобетон, влажный бетон или подобный материал, обычно разделяется на фракции, содержащие крупные и мелкие частицы. При заполнении резервуара таким сыпучим материалом сверху, например из одной точки, сыпучий материал приводит к ухудшению износостойкости покрытия, крупные и/или тяжелые частицы будут скатываться, собираясь у основания груды, в большем количестве, чем мелкие и легкие частицы. Такое разделение происходит как в случае, когда сыпучий материал сухой, наподобие гравия, так и в случае использования влажного сыпучего материала типа сырого цементобетона, в котором более крупные и/или тяжелые частицы будут опускаться на дно резервуара, образуя соответствующим образом наклонные поверхности. Это приводит к разделению материала внутри контейнера на зоны, содержащие более крупные и/или тяжелые частицы, и зоны, содержащие более мелкие и/или легкие частицы, причем размеры этих зон будут зависеть от состава подаваемых сыпучих материалов. В процессе выведения сыпучего материала из резервуара распределение частиц по размеру и/или массе в материале на выходе будет меняться. Например, при подаче асфальтовых смесей для дорожного покрытия наблюдается разделение зернистого материала в дорожном покрытии на крупнозернистую и мелкозернистую фракции, что приводит к ухудшению износостойкости покрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Решение описанной проблемы является основной целью изобретения, автор которого использует наблюдение, заключающееся в том, что при загрузке сыпучего материала в резервуар сверху, по существу из одной точки или, возможно, вдоль линии, этот материал будет разделяться в резервуаре на фракции указанным образом. Это означает, что при подаче сыпучего материала, имеющего определенное распределение частиц по размеру (определенный гранулометрический состав) и/или по массе, или при использовании сыпучего материала, имеющего распределение частиц по размеру и/или массе, меняющееся во времени, разделение на фракции в некоторой степени можно предсказать по распределению частиц по размеру и/или массе. В настоящем изобретении это наблюдение используется в том плане, что разгрузочный конвейер имеет такую конструкцию и такие размеры, что объем сыпучего материала, выводимый в единицу времени в расчете на единицу длины разгрузочного конвейера соответствует разделению на фракции, которое произошло в резервуаре, в результате чего сыпучий материал на выходе будет иметь гранулометрический состав, соответствующий тому, который он имел на входе в резервуар, с одновременной гомогенизацией распределения частиц, путем использования предшествующего разделения на фракции в резервуаре, определенного опытным путем.

Более конкретно, указанный результат достигается способом гомогенизации сыпучего материала, в котором сыпучий материал подают сверху в резервуар, ограниченный сбоку и снизу, и выводят с помощью разгрузочного устройства, расположенного в нижней части резервуара, причем сыпучий материал подают сверху на одном конце резервуара, что приводит к скольжению сыпучего материала к противоположному концу резервуара так, что в резервуаре образуется слой сыпучего материала, имеющего наклонный профиль и более тяжелые и/или крупные фракции скользят больше, чем легкие фракции. При этом в каждую единицу времени из нижней части резервуара с каждого отрезка 1 его длины в направлении выведения сыпучего материала выводят объем сыпучего материала, соответствующий подаче сыпучего материала в ту же единицу времени на участок A_n верхней поверхности слоя, расположенный непосредственно над отрезком l длины резервуара. В результате сыпучий материал перемещается внутри слоя по существу вниз по всей длине слоя к разгрузочному устройству, выводящему материал с каждого отрезка l по существу с тем же расходом, с каким новый материал подают на расположенный выше участок верхней поверхности слоя.

В частном варианте осуществления способа сыпучий материал выводят из резервуара по существу в горизонтальном направлении.

В другом варианте сыпучий материал выводят с того же конца резервуара, в который его подают.

Устройство для гомогенизации сыпучего материала по данному изобретению кроме резервуара и разгрузочного конвейера для выведения сыпучего материала, расположенного в нижней части резервуара, содержит также загрузочный конвейер для подачи сыпучего материала сверху в резервуар для размещения в нем слоя сыпучего материала, имеющий заднюю торцевую стенку, переднюю торцевую стенку и две боковые стенки. При этом разгрузочный конвейер проходит по меньшей мере между торцевыми стенками и открыт для сыпучего материала на всем протяжении между этими стенками, а объем сыпучего материала, выводимый в направлении к передней торцевой стенке в расчете на единицу длины n конвейера увеличивается вдоль длины конвейера от задней торцевой стенки к передней торцевой стенке, причем увеличение этого объема материала, выводимого на единицу длины в направлении транспортирования, пропорционально участку A_n, ограниченному соответствующей единицей длины n, на верхней поверхности A слоя сыпучего материала, находящегося между торцевыми и боковыми стенками, т.е. V_n=f(A_n) в равновесном состоянии, когда количество сыпучего материала, подаваемого в резервуар, равно количеству выводимого сыпучего материала.

В частном варианте конструкции устройства по меньшей мере часть боковых стенок имеет уклон внутрь в направлении к разгрузочному конвейеру, а разгрузочный конвейер установлен с возможностью подачи сыпучего материала на одном конце резервуара вблизи одной из торцевых стенок. При этом увеличение выводимого объема сыпучего материала V_n в расчете на единицу длины возрастает в направлении транспортирования нелинейно согласно функциональной зависимости V_n= f(l), где l - длина разгрузочного конвейера от задней торцевой стенки в направлении транспортирования. Функция f(l) в пределах резервуара имеет вогнутую форму, когда загрузочный конвейер подает сыпучий материал вблизи передней торцевой стенки, и выпуклую форму, когда загрузочный конвейер подает сыпучий материал вблизи задней торцевой стенки.

Объем выводимого в направлении транспортирования сыпучего материала может увеличиваться согласно экспоненциальной функции, если загрузочный конвейер подает сыпучий материал возле передней торцевой стенки, и уменьшаться согласно функции, обратной экспоненциальной функции, если сыпучий материал загружается возле задней торцевой стенки.

В еще одном варианте конструкции увеличение V_n выводимого объема сыпучего материала в пределах любой единицы n длины пропорционально площади участка A_n в пределах соответствующей единицы длины на верхней поверхности сыпучего материала, согласно формуле V_n= (k₁, k₂) A_n=[k₁x²+k₂x]_x^x+n,

где константы (k₁, k₂) могут быть определены эмпирическим путем. Значения констант (k₁, k₂) могут зависеть от размеров резервуара, его конструкции, степени его заполнения сыпучим материалом, а также типа и состава сыпучего материала.

В еще одном варианте конструкции объем V_n выводимого сыпучего материала для любой единицы n длины по длине l разгрузочного конвейера вычисляется по формуле V_n=V_n-1+ V_n, начиная с исходного значения при l=0.

Разгрузочный конвейер может относиться к любому типу конвейеров непрерывного действия, таких как, например, шнековые конвейеры, трубные питатели, ленточные транспортеры, скребковые конвейеры непрерывного действия и ковшевые конвейеры. Разгрузочный конвейер может содержать два или более шнековых конвейеров, работающих параллельно. В частном случае объем(ы) транспортирующего шнека (транспортирующих шнеков) между торцевыми стенками резервуара может (могут) изменяться относительно объема сыпучего материала в резервуаре таким образом, что при равновесном состоянии, когда количество сыпучего материала, подаваемого в резервуар загрузочным конвейером, практически равно количеству сыпучего материала выводимому из резервуара транспортирующим шнеком (транспортирующими шнеками), объем шнека (объемы шнеков) увеличивается (увеличиваются) в направлении транспортирования сыпучего материала на любую единицу n осевой длины разгрузочного шнека (разгрузочных шнеков) в соответствии с указанным увеличением V_n выводимого объема сыпучего материала на единицу длины.

Это увеличение объема (объемов) транспортирующего шнека (транспортирующих шнеков) может быть получено в таком частном варианте конструкции, где наружный диаметр D шнека (шнеков) является постоянным, а диаметр d стержня шнека (стержней шнеков) уменьшается в направлении транспортирования. В другом частном случае наружный диаметр D шнека (шнеков) и диаметр d стержня шнека (стержней шнеков) могут быть постоянными, а увеличение выводимого объема сыпучего материала на единицу l длины может быть достигнуто благодаря соответствующему увеличению угла наклона лопасти шнека (шнеков) в направлении транспортирования.

Увеличение объема выводимого объема сыпучего материала в расчете на единицу времени и длины может быть достигнуто также сочетанием некоторых или всех указанных условий применительно к тому же разгрузочному шнеку.

В еще одном частном варианте конструкции торцевые стенки являются вертикальными, причем торцевая стенка, возле которой загрузочный конвейер подает сыпучий материал в резервуар, может иметь большую высоту, чем противоположная торцевая стенка.

Устройство может также содержать первичный резервуар для сыпучего материала, из которого загрузочный конвейер забирает сыпучий материал, транспортируемый им к упомянутому выше следующему резервуару. При этом первичный резервуар может иметь меньший объем, чем следующий резервуар.

Загрузочный конвейер может быть установлен с возможностью перемещения сыпучего материала из первичного резервуара с более низкого уровня на более высокий уровень над следующим резервуаром.

В еще одном частном варианте устройство может содержать агрегат, образованный установленными последовательно друг за другом: первичным резервуаром, загрузочным конвейером, следующим резервуаром и разгрузочным конвейером. В этом случае устройство также может быть соединено с асфальтоукладочной машиной, а в одном из возможных вариантов конструкции разгрузочный конвейер может выходить через переднюю торцевую стенку к асфальтоукладочной машине.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже приведено описание предпочтительного варианта выполнения изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг. 1 показывает схематично резервуар с разгрузочным конвейером, выполненным согласно принципам, лежащим в основе изобретения,

фиг. 2 показывает верхнюю поверхность сыпучего материала, помещенную в систему координат,

фиг.3 показывает возможный вариант выполнения разгрузочного конвейера,

фиг. 4 показывает вид сбоку асфальтоукладочной машины, соединенной с устройством, соответствующим предпочтительному варианту изобретения,

фиг. 5 показывает вид по линии V-V на фиг. 4,

фиг. 6 показывает вид VI-VI на фиг.4.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 показан резервуар, обозначенный в целом позицией 20. Он имеет переднюю торцевую стенку 21 и заднюю торцевую стенку 22, которые являются вертикальными, а также две боковые стенки 23, 24, состоящие из верхней вертикальной части и нижней части 25, которая имеет уклон вниз и внутрь резервуара.

В нижней части 25 расположен разгрузочный конвейер 30, в предпочтительном варианте являющийся шнековым конвейером, часть которого находится между вертикальными торцевыми стенками 21, 22. На этом участке разгрузочный шнек 30 открыт по отношению к сыпучему материалу, находящемуся в резервуаре 20. Разгрузочный шнек 30 выходит за пределы резервуара 20, причем эта часть шнека представляет собой обычный шнековый конвейер 40.

Сыпучий материал подается в резервуар 20 сверху с помощью загрузочного конвейера, обозначенного условно стрелкой 10, который, согласно изобретению, находится вблизи передней торцевой стенки 21. Частицы в сыпучем материале имеют разную крупность и/или разную плотность, поэтому более крупные и тяжелые частицы скатываются по боковым сторонам груды 35 сыпучего материала, которая постепенно образуется в резервуаре 20. Таким образом, наиболее крупные и/или тяжелые частицы материала скапливаются у основания груды вблизи задней торцевой стенки 22, а наиболее мелкие и/или легкие частицы остаются главным образом на вершине 37. В состоянии равновесия материал выводится из резервуара шнековым конвейером 30, с тем же расходом, с каким он подается загрузочным конвейером 10.

Назначение устройства состоит в том, чтобы существенно улучшить однородность сыпучего материала, выводимого из резервуара 20, по сравнению с материалом, находящимся в резервуаре 20. Предпочтительно, чтобы однородность материала на выходе из резервуара была даже выше той, которую он имел при загрузке в резервуар конвейером 10. Согласно изобретению, сыпучий материал скатывается или скользит вниз, как было описано выше, что приводит к разделению его на фракции. Поскольку боковые стенки имеют уклон внутрь резервуара, расстояние между этими стенками в области верхней поверхности слоя материала будет постепенно уменьшаться в направлении от передней торцевой стенки к задней торцевой стенке, что объясняется наклоном груды материала. Таким образом, верхняя поверхность слоя сыпучего материала, если смотреть сверху, будет иметь форму клина. Поскольку материал скатывается и скользит вниз также в направлении боковых стенок, уклон груды материала будет скруглен, и если верхняя поверхность слоя сыпучего материала была бы выровнена, она приобрела бы форму, показанную на фиг. 1 пунктирной линией. Эта линия может быть аппроксимирована прямой линией, определяющей поверхность согласно фиг. 2.

Не вдаваясь в теорию, которая будет изложена в дальнейшем описании, можно сказать, что существует взаимосвязь между площадью верхней поверхностью слоя сыпучего материала и объемом шнекового конвейера, которая заключается в том, что увеличение выводимого объема сыпучего материала V_n в расчете на единицу n длины в направлении транспортирования пропорционально площади участка A_n верхней поверхности A объема 35 сыпучего материала, находящегося между торцевыми и боковыми стенками резервуара, в пределах соответствующей единицы n длины, при этом V_n соответствует объему материала в шнеке на единицу n длины. Таким образом, существует функциональная зависимость V_n=f(l), где l - расстояние по длине разгрузочного конвейера 30 в направлении транспортирования. Площадь верхней поверхности сыпучего материала может быть вычислена следующим образом.

Если поверхность поместить в систему координат, как показано на фиг. 2, то можно определить длину линии вдоль одной из длинных сторон резервуара как у= kx+b, где "k" характеризует угол наклона этой линии, т.е. тангенс этого угла, равный y/x, а "b" равно половине длины линии контакта поверхности с задней торцевой стенкой 22.

Площадь A выше оси X может быть выражена как

(kx + b)dx,

а площадь всей поверхности равна

2 (kx + b)dx = [kx² + 2bx].

Поскольку, согласно вышеизложенному, увеличение объема на любую единицу длины пропорционально площади верхней поверхности, соответствующей этой единице длины, то

V = Ka_n,

или

V = K[kx² + 2bx]_x^x+n

где K - постоянная величина, которая может быть рассчитана эмпирически и зависит от размеров резервуара, его конструкции, степени заполнения и типа сыпучего материала, т.е. от тех же факторов, от которых зависят постоянные "k" и "b". Следовательно, указанное выражение можно представить в упрощенном виде:

V_n = [K₁x² + K₂x]_x^x+n

На основании вышеизложенного на практике можно считать, что прирост объема шнека является экспоненциальной функцией, имеющей вогнутую форму, расстояния по длине шнекового конвейера в направлении транспортирования применительно к резервуару, определяющему верхнюю поверхность материала. Кроме того, известно, что угол скольжения сыпучего материала находится в пределах 35^o5^o и, если конструкция резервуара известна, может быть получена начальная величина для эмпирических вычислений. Таким образом, объем шнека может быть рассчитан путем его увеличения от начальной величины согласно выражению:

V_n = V_n-1 + V_n.

Благодаря тому, что шнек имеет конструкцию, при которой его объем увеличивается в направлении выходного отверстия согласно вышеуказанному выражению, будет происходить выравнивание распределения и гомогенизация фракций, т. е. материал будет перемещаться внутри слоя по существу вертикально вниз. Если бы конструкция была выполнена не в соответствии с данным описанием, а, например, с сохранением постоянного объема шнека по всей его длине, то, в соответствии с вышеизложенной теорией и проведенными экспериментами, происходил бы захват большего количества материала у задней торцевой стенки, при этом уклон груды материала становился бы круче, вызывая все большее и большее скольжение материала, в результате чего из резервуара выводились бы преимущественно крупные фракции.

В случае, если загрузочный конвейер подает сыпучий материал вблизи задней торцевой стенки 22 резервуара, то, согласно вышеизложенным рассуждениям, для обеспечения гомогенизации материала, выводимого из резервуара, прирост объема шнека должен быть выражен функцией, имеющей выпуклую форму, т.е. прирост объема шнека должен уменьшаться в направлении транспортирования согласно функции, обратной указанной выше функции для V_n.

Если предположить, что стенки резервуара не имеют уклона внутрь, а являются практически параллельными, то верхняя поверхность сыпучего материала будет иметь практически прямоугольную форму. В этом случае, согласно вышеизложенным рассуждениям, в конструкции разгрузочного шнека должно быть предусмотрено линейное увеличение его объема. Вариант устройства такого типа мог бы быть выполнен при установке в нижней части резервуара двух или более параллельных разгрузочных шнеков, перекрывающих большую часть дна резервуара.

Сказанное выше может быть достигнуто посредством различных конструкций транспортного шнека 30, а именно, в которых (а) наружный диаметр D шнека является постоянным, а диаметр d стержня шнека уменьшается в направлении транспортирования; (б) наружный диаметр D шнека увеличивается в направлении транспортирования, а диаметр d стержня шнека остается постоянным; и/или (в) наружный диаметр D шнека и наружный диаметр d его стержня остаются постоянными, а увеличение выводимого объема сыпучего материала в расчете на единицу длины D 1 достигается посредством соответствующего увеличения угла а наклона лопасти шнека винтового транспортера в направлении транспортирования.

Предпочтительный вариант шнекового конвейера 30 показан на фиг. 3. Согласно этому чертежу, наружный диаметр D и угол а наклона лопасти шнека являются постоянными, а наружный диаметр d стержня шнека уменьшается. Приближение к идеальному увеличению объема шнека было достигнуто путем выполнения стержня шнека в виде секций 30^I-V, каждая из которых является либо цилиндрической, либо конической, причем конические секции имеют разную конусность, постепенно возрастающую в направлении того конца резервуара, откуда подается сыпучий материал, т.е. в рассматриваемом варианте - в направлении к разгрузочному концу. Шнековый конвейер, показанный на чертеже, состоит из пяти секций, причем последняя секция 30^V расположена вне резервуара и предназначена для транспортирования сыпучего материала к месту его использования. Такая конструкция облегчает изготовление шнека, который принимает форму, близкую к идеальной в отношении соответствия заданной функции.

На фиг. 4-6 показан вариант устройства для гомогенизации сыпучего материала согласно изобретению, включающий подвижную асфальтоукладочную машину 1. Детали устройства, соответствующего фиг. 1, имеют те же цифровые позиции.

Устройство содержит первичный резервуар 5, снабженный поперечным подающим шнеком 6, загрузочный конвейер 10, резервуар 20, два параллельных разгрузочных шнека 30 и 30", которые своими выступающими частями 40 и 40" связаны с поперечным раздаточным шнеком (не показан), предназначенным для подачи асфальтового материала на поверхность дороги. Первичный резервуар 5 при полном заполнении вмещает около 1 тонны асфальтового материала, подаваемого с платформы 2 грузовика. Поперечный подающий шнек 6 имеет возрастающий в направлении транспортирования объем. Возрастающий объем шнека в направлении транспортирования имеет также та часть загрузочного конвейера 10, которая расположена в первичном резервуаре 5, что соответствует вышеизложенным принципам изобретения. Загрузочный конвейер 10 имеет выходное отверстие 15 возле практически вертикальной торцевой стенки 21 резервуара 20, которое выдается вперед в направлении транспортирования, осуществляемого разгрузочными шнеками 30 и 30". Резервуар 20 объемом около 2,5 м³ имеет две противоположные практически вертикальные торцевые стенки 21, 22, которые расположены перпендикулярно к направлению транспортирования разгрузочных шнеков 30 и 30", и две продольные боковые стенки 23, 24, имеющие частичный уклон внутрь. Задняя торцевая стенка 22 короче передней торцевой стенки 21, а верхний край боковых стенок 23, 24 имеет уклон от передней торцевой стенки 21 к задней торцевой стенке 22. В нижней части резервуара имеется прямоугольная горизонтальная часть с шириной, уменьшающейся вниз, и постоянной длиной в направлении разгрузки сыпучего материала. Разгрузочные шнеки 30 и 30" выполнены с одинаковыми размерами, но вращаются в разных направлениях и один из них имеет правый ход винтовой линии, а другой - левый ход. Шнеки проходят в разгрузочную камеру 38 ниже нижней части и вращаются от привода (не показан).

При нанесении асфальтового покрытия асфальтоукладочная машина 1 движется по дороге. Первичный резервуар 5 наполняется из грузовика, находящегося перед машиной, при этом грузовик выгружает асфальтовый материал со своей платформы 2 в первичный резервуар 5. Первичный резервуар 5 служит также в качестве промежуточного хранилища материала, когда один грузовик разгрузился, а другой еще не подъехал. Асфальтовый материал подается в резервуар 20 из первичного резервуара 5 посредством поперечного шнекового конвейера 6 и загрузочного конвейера 10, каждый из которых выполнен с возрастающим объемом шнека с целью компенсации фракционного разделения сыпучего материала, которое происходит на платформе 2 грузовика и в первичном резервуаре 5, что соответствует вышеизложенным принципам изобретения. Загрузочный конвейер 10 проходит от нижней части первичного резервуара параллельно верхним краям боковых стенок следующего резервуара 20 и непрерывно подает материал в резервуар 20 вблизи передней стенки 21 по существу с таким же расходом, с каким асфальтовый материал разгружается из резервуара 20 разгрузочными шнеками 30 и 30". Части 40 и 40" шнеков 30 и 30" представляют собой конвейеры, которые подают асфальтовый материал далее к поперечному раздаточному шнеку (не показан), предназначенному для распределения асфальтового материала по ширине того участка дороги, который должен быть заасфальтирован.

Асфальтовый материал в резервуаре 20 загружен до такого уровня, что разгрузочные шнеки 30 и 30" полностью закрыты этим материалом. При равновесии между подачей асфальта в резервуар 20 и разгрузкой его из резервуара, асфальтовый материал будет создавать груду, имеющую в разных местах разный гранулометрический состав материала и/или разное распределение частиц по массе. Благодаря конструкции питающих шнеков 30 и 30", предусмотренной согласно изобретению, обеспечивается выведение из резервуара заданного объема материала в единицу времени и на единицу длины, который пропорционален площади участка поверхности слоя сыпучего материала, лежащего над отрезком этой единицы длины в резервуаре 20. Сыпучий материал в каждом вертикальном объемном сегменте слоя материала, например объемном сегменте V_sn, лежащем под поверхностью A_n, будет постепенно оседать, по существу вертикально вниз, в направлении разгрузочного конвейера. Таким образом, способ и устройство согласно настоящему изобретению предусматривают, что сыпучий материал внутри каждой части его слоя в резервуаре будет опускаться от верхней поверхности практически вертикально вниз к разгрузочному конвейеру, который выводит материал из каждого сегмента с тем же расходом, с каким новый материал подается на расположенный выше поверхностный сегмент слоя.

Следует заметить, что увеличение объема шнека может быть достигнуто не только при использовании одного шнека. Важно то, чтобы сыпучий материал во всех частях резервуара загружался/опускался по существу вертикально вниз благодаря заданному увеличению объема шнека. При этом не имеет значения, каким образом - с помощью одного или нескольких шнеков или других транспортирующих средств - достигается выполнение этого условия.

Устройство согласно настоящему изобретению имеет несколько преимуществ. Вместо, казалось бы естественного стремления избежать разделения материала на фракции, происходящего почти всегда при выведении сыпучего материала в любом месте, явление разделения на фракции используется в изобретении для достижения выравнивания распределения и гомогенизации сыпучего материала. Устройство и принципы его конструкции могут быть использованы практически для всех видов сыпучего материала, например для песка, гравия, камней, асфальтобетона и т.п. Поэтому следует иметь в виду, что изобретение не ограничивается вышеописанным вариантом, показанным на чертежах, и допускает изменения в объеме прилагаемой формулы.