Устройство для разрушения сводов сыпучего материала в бункерах

Техническое решение относится к области хранения сыпучих, слеживающихся и липких материалов в бункерах и может найти применение в строительной, машиностроительной, металлургической, химической, нефтехимической, сельскохозяйственной, фармацевтической и других отраслей промышленности. Техническим результатом является увеличение эффективности обрушения сводов сыпучих веществ, образующихся на стенках бункера, особенно липких и слеживающихся материалов. Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для разрушения сводов сыпучего материала в бункерах, содержащем штангу, подвешенную свободно на пружине в центре бункера, с элементами обрушения, выполненными в виде радиальных упругих тяг, которые жестко закреплены на штанге, отличающееся тем, что устройство снабжено вибратором осевых колебаний, к которому подсоединена пружина с подвешенной на ней штангой, при этом масса штанги с элементами обрушения определяется выражением где m - масса вертикальной штанги с элементами обрушения, кг; a - жесткость пружины, Н/м; f - частота вибратора осевых колебаний, Гц.

Техническое решение относится к области хранения сыпучих, слеживающихся и липких материалов в бункерах и может найти применение в строительной, машиностроительной, металлургической, химической, нефтехимической, сельскохозяйственной, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для обрушения сводов сыпучего материала в бункерах, содержащее расположенную в бункере вертикальную штангу и укрепленную на ней с возможностью вертикального перемещения спираль, верхний конец которой соединен со штангой регулируемой по высоте втулкой, при этом штанга установлена с возможностью колебательного или вращательного движения, на которой смонтировано не менее двух концентрических конических спиралей, а навивка этих спиралей выполнена противоположного направления и с переменным шагом (описание изобретения к патенту RU 2187449, B65D 88/64, 2002).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность обрушения сводов сыпучих материалов, особенно образующих слеживающиеся и липкие вещества.

Известно вибрационное устройство для выпуска сыпучих материалов из емкости, включающее гибкий рабочий орган, имеющий загрузочную и разгрузочную части, и вибропривод, установленный в разгрузочной части, при этом рабочий орган в разгрузочной части снабжен бортами, расположенными под углом к рабочему органу, борта свободно оперты на разгрузочную часть в нескольких точках, а расстояние между ближайшими точками опоры борта на разгрузочную часть рабочего органа равно или кратно длине волны, формирующейся в рабочем органе (свидетельство на полезную модель РФ 23611 B65G 27/10, 2002).

К причинам, препятствующим достижению заданного техническою результата, относятся неравномерность воздействия вибропривода на гибкий рабочий орган, особенно в области загрузочной части, наиболее удаленной от вибропривода, что уменьшает эффективность вибраций особенно при выпуске из емкости слеживающихся и липких сыпучих материалов.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является устройство для разрушения сводов сыпучего материала в бункерах, содержащее штат}, подвешенную в центре бункера, с элементами обрушения, выполненными в виде радиальных тяг из пружин сжатия или растяжения, расположенных на разных уровнях со смещением по горизонтали и жестко закрепленных одними концами на стенках бункера, а другими на вертикальной штанге, ной этом вертикальная штанга подвешена свободно на пружине, (описание изобретения к патенту РФ 2046084, B65D 88/64, 1995).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится недостаточная эффективность обрушения сводов особенно липких и слеживающихся сыпучих материалов из-за их прилипания к стенкам бункера.

Задачей предлагаемого устройства для разрушения сводов сыпучего материала в бункерах является увеличение амплитуды колебаний вертикальной штанги и жестко закрепленных на ней элементов обрушения за счет резонирующего эффекта.

Техническим результатом является увеличение эффективности обрушения сводов сыпучих веществ, образующихся на стенках бункера, особенно липких и слеживающихся материалов.

Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для разрушения сводов сыпучего материала в бункерах, содержащем штангу, подвешенную свободно на пружине в центре бункера, с элементами обрушения, выполненными в виде радиальных упругих тяг, которые жестко закреплены на штанге, отличающееся тем, что устройство снабжено вибратором осевых колебаний, к которому подсоединена пружина с подвешенной на ней штангой, при этом масса штанги с элементами обрушения определяется выражением

где m - масса вертикальной штанги с элементами обрушения, кг;

a - жесткость пружины, Н/м;

f - частота вибратора осевых колебаний, Гц.

Снабжение устройства вибратором осевых колебаний, к которому подсоединена пружина с подвешенной на ней штангой, позволяет вести процесс разрушения сводов сыпучего материала при постоянной вибрации, что увеличивает эффективность его удаления из бункера, особенно липких и слеживающихся веществ.

Установка массы вертикальной штанги с элементами обрушения, подчиняющейся выражению (1) позволяет вести вибрацию в режиме резонанса, который приводит к возрастанию амплитуды колебаний штанги с элементами обрушения и способствует еще большему воздействию вибрации на своды сыпучего материала, его тиксотропному разжижению, особенно липких и слеживающихся веществ, что увеличивает эффективность разрушения сводов сыпучего материала в бункерах (Яворский В.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Гостехиздат физ.-мат литературы, 1963, с. 102).

На чертеже представлен общий вид в разрезе устройства для разрушения сводов сыпучего материала в бункерах.

Устройство содержит сводообрушитель в виде вертикальной штанги 1, подвешенной в центре бункера 2, с элементами обрушения, выполненными в виде радиальных упругих тяг 3 (например, упругих пластин), которые жестко закреплены на вертикальной штанге 1. Вертикальная штанга 1 свободно подвешена на пружине 4, а другой конец пружины 4 жестко соединен с вибратором 5 осевых колебаний, обеспечивающим осевые колебания с частотой f и амплитудой A. Масса вертикальной штанги 1 с радиальными упругими тягами 3 соответствует условию уравнения (1). В этом случае вертикальная штанга 1 с радиальными упругими тягами 3 начинает работать в режиме резонанса с частотой f равной частоте осевых колебаний вибратора 5, но с амплитудой A₀ большей амплитуды A колебаний вибратора.

Устройство для разрушения сводов сыпучего материала в бункерах работает следующим образом.

Подают на вибратор 5 напряжение, которое исполнительный механизм преобразует в осевые колебания с частотой f и амплитудой A. Так как конец пружины 4 жестко соединен с вибратором 5 осевых колебаний, то эти колебания постоянно передаются на пружину 4. Кроме того, при выполнении условия (1) пружина 4 переходит в состояние резонансных колебаний, при которых частота остается равной частоте f осевых колебаний вибратора 5, а амплитуда A ₀ становится значительно больше амплитуды А осевых колебаний вибратора 5. Амплитуда A₀ и частота f передаются на вертикальную штангу 1 и радиальные упругие тяги 3, которые разрушают своды сыпучего материала, находящегося в бункере 2. Особенно эффективно будут воздействовать колебания с частотой f и резонансной амплитудой A₀ на липкие и слеживающиеся материалы, находящиеся в бункере 2. Они будут тиксотропно разжижаться с понижением эффективной вязкости и даже переходить в виброожиженное состояние, при этом сила трения частиц материала на стенках бункера и между самими частицами становится меньше силы вибрационного воздействия, пропорциональной вибрационному ускорению, что и приводит к эффективному разрушению сводов сыпучего материала в бункерах и предотвращает появление новых сводов.

Пример. Частота колебаний вибратора 5 осевых колебаний (электродвигателя с неуравновешенной массой) f=40 Гц, амплитуда колебаний - A=0,6 мм. Жесткость пружины 4 - a=26500 Н/м2,7 т/м.

Согласно уравнению (1), масса вертикальной штанги 1 с элементами обрушения в виде радиальных упругих тяг 3 будет составлять

,

Лабораторные исследования показали, что амплитуда колебаний возросла до A₀=1,4 мм, то есть в 2,33 раза. Время опорожнения бункера с 1 кг влажного песка с резонансной вибрацией по сравнению со временем опорожнения той же массы песка из бункера без вибрации (при выключенном вибраторе 5 осевых колебаний, то есть, в режиме опорожнения бункера 2 по прототипу (патент РФ 2096084), уменьшилось с 272 сек. до 161 сек., то есть в 1,69 раза.

Таким образом, снабжение устройства вибратором 5 осевых колебаний, к которому подсоединена пружина 4 с подвешенной на ней штангой 1, и подчинение массы вертикальной штанги 1 с элементами обрушения условию (1) позволяет переводить режим обычных колебаний вибратора 5 осевых колебаний в резонансный режим колебаний вертикальной штанги 1 с элементами обрушения, соответствующий значительно большей амплитуде колебаний A ₀, чем амплитуда колебаний A вибратора 5, что приводит к эффективному разрушению сводов сыпучего материала в бункерах, в том числе липких и слеживающихся веществ.

Устройство для разрушения сводов сыпучего материала в бункерах, содержащее штангу, подвешенную свободно на пружине в центре бункера, с элементами обрушения, выполненными в виде радиальных упругих тяг, которые жестко закреплены на штанге, отличающееся тем, что устройство снабжено вибратором осевых колебаний, к которому подсоединена пружина с подвешенной на ней штангой, при этом масса штанги с элементами обрушения определяется выражением

где m - масса вертикальной штанги с элементами обрушения, кг;

a - жесткость пружины, Н/м;

- частота вибратора осевых колебаний, Гц.

РИСУНКИ