CN1117285A - 流动的促进与控制系统及有关方法 - Google Patents

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Abstract

促进和控制粒状物料在散装储存机构中流动的设备及有关方法。此设备包括一预成型件(26)，最好取实质上不渗透的板形，水平定位于此储存机构(10)内，处于一出料口(22)上方。预成型件(26)的大小和形状预定并位于出料口(22)上方的一预定高度。预成型件接装一台振动装置(30)，后者通过一不干扰预成型件(26)与振动装置(30)运动的电缆软管输送功率。振动装置(30)的工作促致预成型件(26)振动而在所储存的物料中形成运动的空隙与振动波，在整个储存机构上促成一均匀的速度分布同时形成一种质量流的卸料方式。

Description

流动的促进与控制系统及有关方法
本发明的背景材料
a.  本发明所属领域
本发明一般涉及到储存机构，具体涉及到粒料和/或粉料的散装储存。更具体地说，本发明关系到在对储存机构进行卸料时来促进物料的流动：使例如挂料、成核、拱堆与形成的鼠洞等常见的散装储存问题减至最少；同时在储存机构中形成一种更有效的流动方式。在出料口附近减小与储料有关的压力也有助于提高此系统的效率。
b.  有关的先有技术的描述
为了改进散装储存机构中粒料的卸载，已作过种种努力。由于包括热、重量、压力与水份等在内多种因素的影响，储放的颗粒状物质例如粒料或粉料等，常常会例如沿着储存机构的侧壁压实和结块，由此而形成一些静态区，不利于储存机构的卸料。这类静态料区再结合上通过出料口从底部卸料，便常常产生出漏斗或鼠洞效应，促致并保持住物料成分的离析并使储存机构不能完全排净。当将新料引入散装储存机构中时，结果会形成一种后进先出的不希望有的流动方式。
在上面列述的一些储存问题中，最一般地或许是称之为“挂料”的一种现象，即于出料口的上方形成一种自然的料拱，它所具有的强度足以迫使物料保留在储存机构内，阻止物料流过出料口。
在从散装储存机构中来卸出粒料和/或粉料时的另一个显著问题，则溯源于作用在出料点上的物料重力。较为常见的情形是，将散装储存机构直接联结到物料运送系统上，通过使用螺旋输送机、输送带等等，将物料运离此散装储存机构。但是，物料重力集中于输送系统入口将大大增加为驱动螺旋输送机、输送带等所需的功率。此外，物料的重力还能造成系统堵塞，或导致其它一些故障。
与上述物料储存问题中任一个或全部有关的这种重力在严重的情形下已经造成了散装储存机构的振动、变形甚至毁损。
本发明的目的与概要
本发明的总的目的在于用一种受控的方式来强制地促进从散装储存机构中卸出所储存的物料。
本发明的一个相关目的在于形成从储存机构中卸料的质量流。
本发明的一个相连带的目的在于将储存物料的中心部分的重量支承到储存机构的出料口的上方。
一个较为细致的目的是在上述出料口的上方，于储存机构内形成一种受控的物料流动方式，由此来有效地加大出料区的尺寸。
另一个目的在于使储存的物料的成份离析减至最少，同时促进已离析的物料成份重新混匀。
另一个相关目的在于为整个存储机构在卸料过程中提供一种均匀的速度分布。
另一个连带的目的是使物料从储存机构排送到相关物料输送系统时取平稳均匀的方式。
一个附带的目的是，在不显著减小散装储存机构的容积的前提下来实现上述各目的。
又一个目的在于减少散装储存机构在卸料过程中发生变形或受其它损伤的可能性。
再一个目的是提供一种方法，为散装储存机构的卸料实现一种先进先出的物料流动方式。
本发明的其它一些目的与优点可以通过阅读下面的详细描述和参看附图而得以明了。在全部的描述内容中，相同的标号指相同的部件。
概要地说，本发明包括有用来在卸料时促进和控制储存的物料在一散装储存机构内的流动和从其中流出的设备和相应的方法，此设备在基本上是水平的方向中，且在一出料口之上包括一个保持在此储存机构中的实质上是不可渗透的预成形件，使得所储存物料的中心部分的重量为此预成形件支承，此设备还包括一个振动装置，它有效地接装在所述预成形件上，用来有选择地振动此预成形件，以促进储存的物料从该出料口卸出。
附图的简要说明
相信属新颖的本发明的特点将专门列述于后附权利要求书中。参看下面结合附图所作的描述，应可更好地理解本发明的运行结构与作业方式以及它的其它目的与优点，在附图中：
图1是一种物料储存机构的侧视图，此机构经部分剖开且装配有本发明的系统的一个实施例；
图2是本发明的预成形件部件的一个最佳实施例的弧立的顶视图；
图3是图2所示的预成形件结合本发明的一种形式的振动装置的弧立的前视图；
图4与图3类似，但是示明了一种可有选择地用于振动装置部件的角撑板安装件；
图5是图4所示的另一实施例的侧视图；
图6是以另一种方式保持于此储存机构内的上述预成形件与振动装置的组合体的弧立的前视图；而
图7、8与9表明利用本发明的各种作业能够实现的各种振动型式。
最佳实施例的详细描述
虽然下面将联系一最佳实施例来描述本发明，但应认识到并非将本发明局限到此实施例的范围内。相反，应该认为本发明将概括所有在其精神与范围内的替代形式、变更形式与等价形式。
此外应该注意到，本发明开始时将结合粒料的散装储存机构进行描述，但显然不是说本发明就局限于这种应用。确切地说，本发明可以用在包括粉料散装储存在内的各种各样粒状物料的散装储存机构中，来达到前述种种目的。
现在参看图1，其中以筒锥组合料斗10的形式示明一种散装储存机构的例子。自然，这样的储存机构可以由多种形式与多种尺寸构成，这里所给出的筒-锥组合式料斗只是其中之一。例如，矩形料斗也是很普遍的，且完全适用于在此公开的本发明。
所示明的料斗10包括一筒形部14以及与其形成整体的下漏斗部16，由立柱18支承。此外，筒形部14上连接有一个上锥形件12，后者有一个装备了关闭装置21的顶部20。料斗10在它的最低部位处有一出料口22，用来将粒料排送到一相关联的物料输送系统(未示明)，这种系统通常是在环绕此出料口22的一个接头24处与料斗10配合。料斗10可以用各种规格，通常是由波纹金属板构成。
在图示的实施例中，本发明的流动促进与控制系统25首先表现为一种实质上是不可渗透的预成形件，例如基本上是水平地保持于料斗10中的一块实心板26。如图1中清楚地示明，板26最好用挠性连杆28从筒形部14上吊挂成水平形式，在板26的下侧连接有一振动装置30。于是，通过料斗10的粒料流动方式是经由顶部20向下，环绕此基本是实心的板件26的周围，再从出料孔22排出，如图1中箭头所示。需要再次指出的是，重要的是应注意到本发明并不受所示实施例的限制。上述预成形件例如可依多种形式设计，只要它基本上不为所储存的物料渗漏并且安装成能支承住所存储的物料的中心部分重量即可。类似地，例如板件26这样的预成形件也可以由不同于此最佳实施例所示的挠性连杆28将其在料斗10中保持就位，而并不偏离本发明的范围。
如图所示，板26的设置，在漏斗部16的壁部与板26之间的环形区38中形成了一种粒料流。这种环形的粒料流方式继续沿着漏斗16的壁部向下，通过此基本上不可渗透的板26下方所形成的空隙与低压区，而从出料口22排出。这种环流方式的形成，再结合上板26有选择地振动以及支承件28，如下所述，就会促进料斗10中粒料的均匀卸送，这就是工业中周知的质量流。所形成的这种质量流的优点有：在添加的物料中较少使成份离析；在所储存物料的内区与外区之间能促进物料的混匀；以及先进先出的卸料方式，且不会显著地减小料斗10的储料容积。重要的是要注意到，按所示安装着的板26支承着出料口22上方粒料中心部分的重力，由此而在板的下方形成了空隙与低压区，使得作用于粒料通常所输入的物料输送系统(未示明)工作中的垂直力得以减小。
下面更详细地参看此最佳实施例，同时转而对照图2，可以看到，所示的板26取浅锥状件的形式。板26相对于料斗10中所储存的粒料的休止角应具有最小的角度，得以充分地防止粒料聚集于其上，而小于这一角度的最大角度便会在板26与漏斗16的侧壁之间导致粒料的一种楔入作用。普通储存于上述这种料斗中的绝大多数添加的物料的休止角是在10°～45°的范围内。这样，板件26的角度应在0°～40°之内来达到前述结果。
板26的直径最好等于或大于所储存粒料的最小料拱或成核的直径。但要小于或等于料斗直径的约35％。例如，对于一个9英尺直径的料斗，板26的直径应该不大于约3.15英尺。要是此板的直径太长，则会在料斗的壁上导致不希望有的料粒的楔入作用。相反，如果此板的直径太小或者它未能安装成基本上是水平的，则它既不能起到支承所储存物料中心部分重量的作用，也不能在板26之下与出料口22之上形成所希望的中空与低压区。因此，尽管本发明并不限制于所示的板26，但任何实用的设计都应使之实质上成为不可渗透的和具有充分的尺寸与强度并经定位或可以实现所述功能。
此外，板26在漏斗16中所悬挂的高度，最好是通过将板26的面积与板26和漏斗16壁部间余剩的环形区38的面积相比较来确定。最佳的情形是，所悬挂的高度应使得板26的面积等于所余剩的环形区38(图1)的面积或是在此环形区的面积的25％内。例如，当采用直径为30英寸的板26时，板26的面积近似706.5英寸2。于是悬挂此板的高度应使此环形区38的面积在约530～833英寸2之间。
如图1至3清楚地所示，板26是由一批等距离隔开的、借助U形螺栓或一些其它的适当托架32连接到板26上与料斗10(在漏斗部16上方)上的挠性连杆支承件28，悬挂在漏斗部16上的适当高度处。取决于料斗10的直径，所需要的支承件28的个数通常是三、四或五个。采用纯牵引的支承件，例如所示的缆绳或链条来构制这种挠性连杆支承件28能实现以下两个基本功能。第一，在此方式下通过托架32而传递给料斗10的力可保持到最小。第二，板26与振动装置30相结合的自阻尼，当这一结合体进行工作而按后面更详细描述来促进质量流时，将会减小。
此外，当如所述从上方在料斗10中安装板26，便可将作用到板26上的力分布到一较大的表面区上，而促使板26自然地保留在料斗10的出料口22上方的中心。这样，料斗10的结构整体不会有危险，而支承件28的角度则略小于漏斗壁部的角度。但从上面的讨论中应知，板26是可以由其它的替换装置，例如由来自下方的适当支承件使其保持于料斗10中的适当位置上。
现在集中注意振动装置30的所示的实施例，可以看到，最好是在板件26的下侧于由此板件所形成的低压中空区内进行刚性连接，而这种刚性连接即可以采用图1、3、与6中所示的直接安装法，也可以采图4与5所示的角撑板间接安装法。振动装置30最好用一种改装的电动机或涡轮机装置，所需动力则可由例如通过接头22进入料斗10的在板26下所形成的低压中空区中，且设有一密封连接件的电缆软管来提供。
运用这种流动的促进与控制系统25的最佳方法包括：有选择地使振动器30工作来振动板26，同时在所储存的物料中形成运动空隙与振荡波，以在整个料斗10上促进均匀的速度分布并产生出一种质量流的卸料方式。板件26的振动以压力波的形式将能量施加给所储存的物料，加大了集中于板26边缘处的应力，然后从这里开始将分裂的缝隙传播。板26的受控振动除了使出料口22上方的挂料现象减至最小且基本上消除了与料斗10中储存粒料有关的其它问题外，还防止了此料斗在卸料中发生外部振动、使料斗变形、堵塞接头甚至使整个料斗损坏等现象的发生。
调节位于振动装置30匣子内的上、下平衡块或偏心装置(未示明)，可以有选择地调节板26的振动来在各式各样的储存物料中促进质量流。在粘度颇低的物料中，例如调节上部平衡块来调整水平振动时，如图7所示，一般将充分地促进质量流。但在较粘滞的材料中，可能需要增加对下部平衡块的调节来提供垂直振动，如图8所示，同时还要构成一种涡流运动，如图9所示。
可以按所述调节来产生所需振动方式的振动装置30已商品化。
通过直接安装或角撑板安装方式将振动装置30刚性地接装到板26上，就不再需要易受磨损或易带来故障的动力轴与联动装置。此外，将振动装置30刚性地接装到板26上，再结合以由电缆软管34来提供功率，就能将这种组合件的自阻尼减至最小，而由此便增加了传给料斗10中所储存物料的能量。
除了上述的通过板26的振动带来的优点外(这主要是由板26从所有方向上在约两英尺内来影响所储存的粒料)，挠性连杆或是其它适当的支承件28合成的振动也能用来促进物料流和防止挂料。此外，通过采用图6所示本发明的另一实施例，这种挠性支承件28的振动可由于在另外的挠性支承件28中设置了一个实质上是刚性的部件而进一步向上方伸延。例如，从板26向上伸延出一约30英寸的刚性平板件36，于是板26便形成为挠性支承件28的最下方部分，而这种振动便扩大到上方，使得能对此系统作出进一步调整。通过改变角撑板40的设计和/或使振动装置30在角撑板40上重新定位，就能提供附加的振动控制。振动装置30定位与角撑板40的一个例子示明在图4与5中，其一般作用对于熟悉本项技术的普通技术人员是显而易见的，在此予以省略。

Claims (30)

1.  用于促进和控制散装储存机构中所储存的粒状物料的流动和排出的设备，此设备包括：保持在所述散装储存机构内的一种实质上是不可渗透的预成形件，此预成形件大体沿水平方向定位，处于一出料口的上方，并由它支承着所储存物料中心部分的重量；与此预成形件作工作连接的振动装置，以及一动力源，用来激励上述振动装置和振动上述预成形件，由此在储存的物料内形成空隙与振动波来产生一种质量流的卸料方式。
2.  如权利要求1所述的设备，其中，所述预成形件包括一保持在所述散装储存机构内的实心的浅锥状板件，由此得以界定出一种环绕所述实心板件的环形物料流动方式。
3.  如权利要求1所述的设备，其中，所述预成形件是由悬挂装置保持于所述存储机构内，使得在振动装置运行时产生的振动力绝大部分传递到存储的物料中而不是传到散装存储机构上。
4.  如权利要求1所述的设备，其中，所述振动装置是直接连接到所述预成形件上，以使振动力的传递最佳化。
5.  如权利要求1所述的设备，其中，所述振动装置是连接到所述预成形件的底面上，且位于所述预成形件与所述出料口之间的在由所述预成形件在所述散装储存机构内所形成的一个低压区中。
6.  如权利要求3所述的设备，其中，所述悬挂装置取链与缆之类的纯牵引件形式。
7.  如权利要求1所述的设备，其中，所述预成形件是保持于所述散装储存机构内，而得以自然地定位于所述出料口上方的中心。
8.  如权利要求1所述的设备，其中，所述预成形件因该振动装置引致的振动可以通过一调节装置予以改变，而形成不同的振动方式。
9.  如权利要求1所述的设备，其中，所述动力源是一电动机，此电动机的动力线进入到所述散装储存机构内形成在该预成形件下的一个减压区中。
10.  如权利要求1所述的设备，其中，所述储存的粒状物质包括其休止角在10～45°范围内的粒料。
11.  用来从一下部为截锥形件所界定的散装储存容器中增强和控制散装料的流动的设备，此设备包括：
a)一块水平地悬挂在所述存储容器内用来支承其中存储的散装料中心部分重量的实心板件，此实心板件还用来在在所述锥形件的平截处所形成的出料口上方形成一低空隙区；
b)若干挠性连杆件，它们支承着所述板件并接附到所述锥形件上方的储存容器上；以及
c)一种板件振动装置，它刚性地安装在所述板件的表面上用来有选择地振动此板件，由此来促进此松散料在板件周围的流动和从所述出料口流出。
12.  如权利要求11所述的设备，其中，所述板件呈浅锥状形式，它所具有的最小角度足以使散装料从所述板上滑落而进入此板与所述截锥形件壁部之间形成的环形流动区内，它还具有这样一个角度，此角度小到可以不使在此板与此壁部间的散装料发生楔入作用。
13.  如权利要求12所述的设备，其中，所述浅锥状板形件的所述角度，取决于所储存的散装料，相对于水平面是在0°至40°之间。
14.  如权利要求11所述的设备，其中，所述的支承着所述板件的挠性连杆件取链与缆之类纯牵引件的形式。
15.  如权利要求11所述的设备，其中，所述挠性连杆件是连接在所述板件的上表面上，并从所述散装储存容器的所述下部上方将所述板件悬挂于此容器之内，使得此板件在所述出料口上方一预定高度处自然取中。
16.  如权利要求11所述的设备，其中，所述挠性连杆件是通过从所述板件延伸到所述挠性连杆件上的刚性片状材料段而间接地连接在此板件上，以扩大所述板件振动装置在所述散装储存机构内所储存的粒状料中的效果。
17.  如权利要求16所述的设备，其中，所述的刚性片状材料段的长度小于30英寸。
18.  如权利要求11所述的设备，其中，所述悬挂于所述储存容器内的板件的直径小于或等于所述储存容器的最大直径的35％。
19.  如权利要求11所述的设备，其中，所述板件是悬挂在所述储存容器的出料口上方一预定距离处，使得所述板件的面积等于一环形区的面积，此环形区是环绕所述板件形成，并为构成所述散装储存容器下部的所述截锥形件的壁所界定。
20.  如权利要求11所述的设备，其中，所述板件是悬挂在所述储存容器的出料口上方一预定距离处，使得所述板件的面积是在一环形区的面积的25％之内，此环形区是环绕所述板件形成的，并为构成所述散装储存容器下部的所述截锥形件的壁界定。
21.  如权利要求11所述的设备，其中，所述挠性连杆件所保持成的角度同所述散装储存容器的截锥形部与水平面形成的角度相比稍微陡峭。
22.  如权利要求11所述的设备，其中，所述板件振动装置由一远距离的动力源和一传输线激励，这一传输线将此板件与上述动力源耦连起且在所述散装储存容器中进出于悬挂在所述容器中所述板件下方形成的一个减压区内。
23.  如权利要求11所述的设备，其中，所述板件振动装置是刚性地直接安装在所述板件上。
24.  如权利要求11所述的设备，其中，所述板件振动装置是通过角撑板刚性地间接安装在所述板件上。
25.  如权利要求11所述的设备，其中，所述板件振动装置能在其工作时加以调节，而改变其传递给所述板件的水平振动。
26.  如权利要求11所述的设备，其中，所述板件振动装置能加以调节而改变其传递给所述板件的水平振动与垂直振动。
27.  如权利要求25所述的设备，其中，所述用来调节以改变所述振动的装置是取位于环绕所述板件振动装置的一匣子内的可调平衡块的形式。
28.  一种为具有一个终端出料口的料斗部的散装储存机构在卸料时形成先进先出的物料流动方式的方法，此方法包括下述步骤：
a.  将一个实质上不可渗透的预成形件设置在所述出料口上方一预定高度处，使得此物料中心部分的重量能为这一预成形件支承并在此预成形件下方形成一低压空隙；
b.  使一振动装置和所述预成形件形成工作结合；以及
c.  激励所述振动装置来有选择地振动所述预成形件，而在所储存的物料中形成运动的空隙和振动波，以在整个散装储存机构上促成一种均匀的速度分布，同时形成一种质量流的先进先出的卸料方式。
29.  如权利要求28所述的方法，其中，所述预成形件的安置包括用实质上是挠性的支承件将所述预成形件悬挂于所述出料口的上方。
30.  如权利要求28所述的方法，其中，所述振动装置和所述预成形件的工作结合包括提供一种直接的连接方式。
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