CZ20131015A3 - Validační řetězový dopravník s unášeči a způsob modelování mechanických procesů s jeho pomocí - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zjišťování vlivu vlastností sypkých (partikulárních) hmot na funkčnost dopravy. Řeší provádění kontrolních a simulačních experimentů, zejména simulaci procesů dopravy u řetězových dopravníků s unášeči, simulaci proudových a rychlostních polí, interakcemi mezi konstrukčními prvky a dopravovanými hmotami majícími vliv na dopravu u řetězových dopravníků. Řešení používá k návrhu nových řetězových dopravníků metodu DEM (Discreet element method). Na základě naměřených hodnot fyzikálních a mechanických vlastností reálného materiálu se vytvoří reálná směs pro dynamickou simulaci. Potřebné optimalizační parametry se získají měřením na fyzickém modelu řetězového dopravníku, jehož tělo zahrnuje nosný rám (2), k němuž je pomocí rozebíratelného spojení připevněn pohon (3), poháněcí stanice (4) a vratná stanice (5) s napínacím mechanismem, kde poháněcí i vratná stanice (4, 5) jsou vybaveny na hřídelích umístěnými ozubenými koly, která jsou spolu spojena pomocí přes obě stanice nataženého nekonečného tažného členu, na kterém jsou umístěny rozebíratelným spojem připevněné unášecí elementy, přičemž poháněcí stanice (4) je dále opatřena průhlednými stěnami (14) a snímačem (33) otáček, vratná stanice (5) je dále opatřena průhlednými stěnami (17) a v prostoru poháněcí stanicí (4) a vratnou stanicí (5) je umístěn průhledný měřící box (6), kde měřící box (6) a nosný rám (2) jsou opatřeny nejméně jedním čidlem (28, 29, 30, 34, 35, 36) a/nebo nejméně jedním snímačem (31, 36) mechanicko-fyzikálních vlastností a nejméně jednou vysokorychlostní kamerou (27), přičemž měřící box (6) je složený ze dvou zrcadlově souměrných průhledných b

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zjišťování vlivu vlastností sypkých (partikulárních) hmot na funkčnost dopravy. Řeší provádění kontrolních a simulačních experimentů, zejména simulaci procesu dopravy pomocí řetězových dopravníků s unášeči, simulaci proudových a rychlostních polí, interakce mezi konstrukčními prvky a dopravovanými hmotami majícími vliv na dopravu u řetězových dopravníků s unášeči.

Dosavadní stav techniky

Návrhy dopravních zařízení se v praxi realizují na základě znalostí vstupních parametrů. Nová zařízení by měla být konstruována s ohledem na vlastnosti dopravovaných hmot. Klíčovým parametrem vstupujícím do takového systému je znalost mechanicko-fyzikálních vlastností sypkých hmot, které se dopravují. Na základě měření a zjištění těchto vlastností lze dále provádět kalibrace a ověření chování modelů těchto hmot pomocí výpočetní techniky. Všechny aplikace konkrétního typu řetězového dopravníku s unášeči vyžadují své specifické přístupy. Ty s sebou přinášejí i nové nutné postupy v návrhu jak dopravních systémů, tak i způsobu jejich optimalizace a vývoje.

Je známo, že při vytváření nového typu zařízení pro dopravu sypkých (partikulárních) hmot, je zapotřebí provést reálné zkoušky funkčnosti zařízení. Pokud se jedná o nekonvenční typ zařízení, jsou většinou výstupní parametry v oblasti odhadů či rozsahů empirických hodnot. Na základě prvních reálných zkoušek na prototypu lze teprve optimalizovat proces dopravy úpravou konstrukčního řešení, či změnou hodnot vstupních parametrů pohonu, nebo úpravou vlastností dopravované sypké hmoty. Například změnou otáček pohonu hřídele řetězového kola (rozety) u poháněči stanice, lze urychlit vodorovnou dopravu materiálu, avšak z hlediska ekonomického spotřebuje tento pohon více energie a zvyšuje se hlučnost a opotřebení funkčních částí zařízení. V současné době se vychází obecně z norem, avšak tyto normy nezahrnují všechny možné stavy, které v oblasti procesu dopravy sypkých hmot na nekonvenčních dopravnících mohou nastat. Úpravy již vytvořeného inženýrského díla v • »

procesu užívání a při jeho požadované činnosti jsou nežádoucí z hlediska odstávky systému řrfarff. koho to dopravy, .kterého^ je zařízení součástí. V oblasti vodorovné a úklonné dopravy pomocí řetězových dopravníků s unášeči, není zcela specifikovaný vliv tvaru částic dopravované hmoty na proces dopravy. Řešení tohoto problému zařízení v po výrobním procesu není z hlediska jeho existence optimální. Problém částečně řeší matematický model pohybu částic při plnění, dopravě a vyprazdňování řetězových dopravníků s unášeči, ale nezahrnuje všechny možné situace, které mohou nastat. Jedině globální pohled a jednotlivá vyřešená dílčí opatření spojená v celek mohou dát objektivní obraz k řešení konkrétního problému procesu dopravy na řetězovém dopravníku s unášeči. Samotný princip urychlování částic při dopravě pomocí řetězového dopravníku je ovlivněn navazujícím konstrukčním řešením na vstupu a výstupu. Individuální nastavení zařízení, aby splnilo očekávané parametry, bez předešlé objektivní predikce a zjištění konkrétních ovlivňujících parametrů není z hlediska možného dalšího širšího užití zařízení vhodné.

Řetězové dopravníky s unášeči se v praxi často používají k dopravě sypkých (partikulárních) hmot. Jelikož jsou tyto hmoty různorodé a jejich konzistenci, tvar, vlhkost apod. není možno dopředu přesně odhadnout, jsou tyto produkty problematické jak pro dopravu, tak i uskladnění.

Nové partikulární hmoty v mnoha případech přináší starosti, protože již navržené dopravní linky nejsou uzpůsobeny na tento druh suroviny a při průchodu dopravním uzlem částice degradují, nebo způsobují jiné problémy, které mohou vést až k neprůchodnosti materiálu touto tratí, k odstávce zařízení a ztrátě nemalých financí. Naopak nově navrhovaná zařízení nelze uzpůsobit tak, aby vyhovovala celému spektru materiálů a dopravních podmínek.

Dnes již je v konstrukčních firmách poměrně dobře zaveden 3D návrh dopravních a skladovacích zařízení. Výstupem jsou 3D modely, ze kterých lze určit velké množství neznámých, jako jsou např. hmotnost, objem, design, pevnostní parametry, těžiště atd. 3D modely také napomáhají při tvorbě výkresové dokumentace a kontrole chyb a tím se samozřejmě zlevňuje a urychluje návrh zařízení. Ovšem to nejdůležitější, zdali bude zařízení fungovat s danou partikulární hmotou, ověřit doposud nešlo bez výroby prototypu a následného odzkoušení. Jelikož nároky na nově navrhované zařízení jsou daleko vyšší než v minulosti a výrobci dopravních zařízení nemají s novými materiály zkušenosti, je třeba vytvořit pro vývoj a kontrolu dopravních zařízení nový způsob návrhu.

• » 4 » « · * ·

-3Konstrukční uspořádání řetězových dopravníků s unášeči (např. redlerový, hřeblový a hrabicový dopravník) jsou popsána např. ve Jasan V., Teória a stavba elevátorov, Vysoká škola technická v Košiciach, 1984 nebo ve Polák J., Pavliska, J., Slíva A..: Dopravní a manipulační zařízení 1. VŠB-TU Ostrava, 2001, ISBN 80-248-0043-8. V patentové literatuře

uvedeny také tvary a konstrukce unášečů a v GB 462038 dopravník se svislým šnekem. Validační systém použitý na pásovém dopravníku pracujícím na principu indukce je pak popsán v EP ÓÍ514J848.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody dosavadního stavu techniky řeší způsob a zařízení pro validaci kinetiky pohybu částic sypké hmoty na řetězovém dopravníku s unášeči podle vynálezu.

Konstrukčně je řetězový dopravník s unášeči řešen tak, že měřící box, kde probíhá měření, umožňuje úpravu velikosti žlabu, což umožňuje měření materiálu v různých stavech doprav a zatížení. Skládá se z vyztuženého nosného rámu, pohonu, poháněči a vratné jednotky, nekonečného tažného elementu s unášeči jako nosnými elementy, které unáší materiál po dobu celého pracovního cyklu. Dále z průhledných nastavitelných bočnic, průhledných i neprůhledných krytů, které mohou být i odnímatelné a z řídicí jednotky. Pro sledování pohybu materiálu, je kolem řetězového dopravníku s unášeči rozmístěna minimálně jedna, nebo více vysokorychlostních kamer.

Řetězový dopravník je dále opatřen nejméně jednou vysokorychlostní kamerou a/nebo minimálně jedním váhovým čidlem a/nebo minimálně jedním tenzometrickým čidlem a/nebo minimálně jedním vlhkostním čidlem a/nebo minimálně jedním a/nebo minimálně jedním tomografíckým čidlem a/nebo minimálně jedním snímačem otáček a/nebo minimálně jedním teplotním čidlem a/nebo minimálně jedním vibračním čidlem a/nebo minimálně jedním snímačem hluku a/nebo minimálně jedním snímačem polohy, jejichž výstupy jsou spojeny s vyhodnocovacím zařízením, přičemž snímač otáček je také připojen na hřídel poháněcího či vratného bubnu se zpětnou vazbou do řídící jednotky.

· • 5 » · ·> · * } « ·

-4Λ

Řetězovým dopravníkem s unášeči podle vynálezu je myšlen jakýkoli typ řetězového dopravníku pro vodorovnou nebo úklonnou dopravu sypkého materiálu.

Vyhodnocovacím zařízením podle vynálezu je myšleno zařízení, které vyhodnocuje údaje ze snímačů a čidel, ukládá je do paměti, vysílá povely do řídící jednotky, zpracovává povely z řídící jednotky a validuje je s pomocí metody DEM. Vyhodnocovacím zařízením může být PC, tablet apod.

Řídící jednotkou podle vynálezu je myšleno zařízení, které reguluje otáčky a výkon pohonu, otevírá a zavírá vstupy a výstupy energií a látek, zapíná a vypíná pohyby a natáčení odporových prvků, nastavení skluzové desky, nastavení náběmé a vodicí plochy a náklon těla řetězového dopravníku s unášeči. Do řídící jednotky vstupují údaje ze snímače otáček a pohonu. Z řídící jednotky vystupují povely pro pohon, otáčení stojanu, vstupy a výstupy energií a látek a povely pro vyhodnocovací jednotku.

Pohonem podle vynálezu je myšlen jakýkoli typ motoru, např. elektro-převodovka.

Pojmem snímač hluku podle tohoto vynálezu je myšlen mikrofon.

Pojmem tažný element podle tohoto vynálezu je myšlen řetěz, drát nebo lano.

Pojmem odporový prvek podle tohoto vynálezu je myšlen element, který svým tvarem a pohybem narušuje nebo odklání tok dopravovaného materiálu a vytváří tak nové podmínky toku. Např. materiál při nárazu na odporový prvek degraduje nebo komprimuje. Odporové prvky tak napomáhají vytvářet nové situace v dopravě, které by bez použití tohoto komponentu normálně nenastaly.

Zařízení je možno provozovat jako cirkulační (pomocí propojení cirkulačního systému) nebo jako „průtokové“, kde jsou na vstupu a výstupu (násypu a výsypu) zásobníky. Při „průtokovém“ zapojení je možno také průběžně zjišťovat, jakým způsobem se materiál změnil (zda degradoval apod.).

Validační řetězový dopravník s unášeči je za účelem dosažení optimálního způsobu dopravy opatřen možností změny rozteče unášečů při dopravě a také možností aplikovat unášeče s různou geometrií. Změnou geometrie lze docílit efektivnější dopravy materiálu z důvodů změny dopravních vlastností při dopravě.

* * # * » 4 ’·. » 4 · ^J > > * * * · Jíl 4 · · 3 » · ·

Podstatou vynálezu je optimalizace a validace vlastností komponentů řetězových dopravníků s unášeči a vlastností dopravovaných materiálů. Optimalizuje se a validuje se urychlování částic v závislosti na rychlosti a hmotnosti dopravovaných částic, mechanicko-fyzikálních vlastnostech hmoty a na rychlosti či odporu unášečů vůči dopravovanému materiálu v jednotlivých konstrukčních úsecích. Cílem je zvýšení efektivity optimalizace dopravy za účelem úspory energie a celkových nákladů na výrobu^ a to i z hlediska časového v rámci vývoje nového prototypu či modifikovaného typu spolu se zajištěním funkčnosti zařízení požadovaného principu řetězových dopravníků s unášeči.

Jedna z možností, jak provést validaci celého principu a procesu provozu je založena na optickém měření a snímání dopravníku a dopravovaného materiálu minimálně jednou vysokorychlostní kamerou v jednotlivých konstrukčně funkčních a procesně dopravních úsecích zařízení, kde dochází k rozdílnému urychlování částic dopravovaného materiálu. Výhodou je možnost identifikace a validace kritických konstrukčních a principiálních dopravně procesních přechodových míst, či kritických nastavovacích optimalizačních parametrů v oblasti efektivní dopravy a urychlování částic materiálu řetězovým dopravníkem s unášeči, nebo možnost mapování vlivu mechanicko-fyzikálních vlastností a konkrétního množství materiálu v řetězovém dopravníku pro různé zátěže. Další výhodou je zejména zjištění a dosažení efektivní bezztrátové dopravy materiálu pomocí unášečů v případech, kdy dochází ke shlukům a hromadění částic.

Další výhodou je možnost identifikace vzniku blokování, nebo brzdění unášečů částicemi dopravovaného materiálu i s ohledem na degradaci těchto částic a možnost mapování frekvence vzniku tohoto nežádoucího procesu u konkrétního konstrukčního a tvarového řešení unášečů pro různá nastavení optimalizačních vstupních parametrů na řídící jednotce.

Výše obecně popsané optimalizační a validační metody využívají k simulaci nejčastěji metody MKP (Metoda konečných prvků), DEM (Discreet element method) nebo CFD (Computational fluid dynamics) a jako vyhodnocovací software nejčastěji programy ANSYS, EDEM nebo FLUENT.

V řešení podle vynálezu je užita simulační metoda DEM v kombinaci s vyhodnocovacím programem EDEM. Touto kombinací lze značně zvýšit efektivnost jak dopravování materiálu v systému, tak i snížit finanční náročnost systému, a to jak na vývoj, tak na provoz.

* »

-6DEM simulace je moderní způsob 4D virtuálního návrhu, u kterého je možno na 3D zmodelovaném zařízení nebo situaci nasimulovat dynamický tok materiálu. Vstupní zadávané hodnoty pro použití této metody jsou mechanicko-fyzikální vlastnosti materiálu, jako je zrnitost (granulometrie), vlhkost, sypná hmotnost, sypný úhel, počáteční soudržné napětí, úhel vnitřního a vnějšího tření, valivý odpor, koeficient restituce atd.

Aby bylo možno vytvořit simulaci dynamického procesu, je třeba nadefinovat a vymodelovat dopravovaný materiál. U částic materiálu se nastaví rozměr a mechanicko-fyzikální vlastnosti. Ty jsou pak za použití programu EDEM programovány v procesech podle naměřené granulometrie a dalšího souboru vstupních naměřených hodnot a vytvoří se tak reálná směs pro dynamickou simulaci.

Další podmínkou k uskutečnění simulace je tvorba pracovního prostředí. Zde se nabízejí dvě možnosti. První je modelování situace nebo zařízení v externích 3D modelovacích programech jako jsou Autodesk Inventor, Solidworks, Catia, ProEngineer a jiné. Takto vytvořené modely je nutné převést na příslušný formát, který se pak importuje do programu pro simulace DEM. Další možnost je modelace zařízení přímo v programu EDEM, což je ovšem z hlediska složitosti ovládání při tvorbě modelu náročnější. Řešení podle vynálezu využívá obou těchto možností.

Z praxe je známo, že i ten sebelepší software prozatím nedokáže úplně nahradit skutečnost. I tyto simulace je třeba validovat a kalibrovat v jednoduchých procesech, aby při použití ve složitějších procesech na dopravních a skladovacích zařízeních byly stejné, nebo se s co nejmenší odchylkou blížily reálné situaci. Každé dopravní a skladovací zařízení je něčím specifické a dynamické procesy chování materiálu na těchto zařízeních také. Je třeba tyto simulace validovat a kalibrovat přímo na příslušném zařízení, které s touto problematikou souvisí. Metoda podle tohoto vynálezu využívá zařízení, které je určené přímo ke kalibraci a validaci těchto dynamických procesů na řetězovém dopravníku s unášeči. Tato kalibrace se provádí tak, že na vytipovaných místech zkušebních zařízení, na kterých se výrazně mění dynamický tok materiálu se měří mechanicko-fyzikální vlastnosti metodou přímou i nepřímou. Těmi jsou pak validovány a korigovány výpočetní modely v simulační metodě DEM.

· · « ·

-7Pokud jsou základní dynamické procesy pro daný materiál validovány a kalibrovány všemi nutnými zkouškami, je možno začít s vyhodnocením dynamiky simulace při procesu dopravy.

V 3D modelu zařízení se naprogramují příslušné rychlosti unášecích prvků, dále se nastaví množství materiálu vstupujícího do systému a čas trvání simulace. Po ukončení výpočtu se nastaví barevné spektrum rychlostí, momentů, energií a je možno přímo na animaci sledovat změny vlastností partikulární hmoty v daném okamžiku. Všechny tyto hodnoty je možno v závislosti na čase uložit do grafů, animací obrázků a následně je možno je využít k optimalizaci celého dopravního systému. Výstupními hodnotami jsou tedy tabulky, gráfý, a diagramy které blíže popisují problémy a negativní účinky na systém.

Pomocí DEM lze ověřit správnost postupů v návrhu jak zařízení^tak i procesu samotné dopravy. Nelze však tak učinit bez znalostí chování dopravovaného materiálu.

Hlavními vstupními parametry do simulace DEM jsou třecí koeficienty, měrná hmotnost materiálu částic, koeficient restituce, velikost a tvar částic a pro měření sil hodnoty modulu pružnosti ve smyku a Poissonova konstanta. Většinu těchto parametrů je zapotřebí reálně naměřit a provést ověřovací modelové a simulační zkoušky v DEM. V dalším krokuje nutné mít srovnání s reálným procesem dopravy, kde se zkoušky provádějí nej častěji snímáním pomocí vysokorychlostních kamer a užitím PIV metody k vyhodnocení pořízených snímků. Podstatou kalibrace hmoty v DEM je dosáhnout stavu chování jak je tomu u skutečné hmoty.

Hodnoty třecích koeficientů (třecích úhlů) lze získat obecně nejlépe za pomoci smykových strojů. Správnost měření byla porovnána s přímočarým a rotačním smykovým zařízením.

V obou případech byl naměřen stejný úhel vnějšího tření a lze tyto metodiky považovat z hlediska měření za správné. Avšak z úhlu pohledu vstupního parametru pro simulaci DEM jsou tyto hodnoty diskutabilní. Je zapotřebí znát také hodnoty statického tření, jelikož výpočetní jádro simulace DEM je postaveno na užití této hodnoty. Z hlediska chování částic materiálu, je však smyková zkouška pro porovnání s hodnotami statického tření důležitá. Jedině tak lze přisoudit vlastnosti a schopnosti vnitřnímu pohybu částic, který je dán tvarem jednotlivých částic. Smykové zkoušky jsou omezeny velikostí částice. Výhodnější jsou zkoušky rotační, zejména pro určování vnitřního tření. V aplikaci dopravy pomocí unášečů má i vnitřní tření tak velikou důležitost jako tření vnější, a z hlediska pohybu jednotlivých částic je zapotřebí znát obě tyto hodnoty, které by mohly mít přímou či nepřímou souvislost s hodnotou statického tření mezi jednotlivými částicemi dopravované hmoty. Není vyloučeno, »

že při kalibraci DEM se simulační model nebude chovat reálněji při užití hodnot vnitřního tření jakožto parametr interakce tření mezi jednotlivými částicemi.

Další parametr ovlivňující simulaci je tření valivé, které lze naměřit na nakloněné rovině. Z hlediska přesného měření se tato metoda komplikuje s užitím částic, které podléhají deformaci, či degradaci při procesu měření.

Dalším vstupním parametrem potřebným k simulaci dopravy hmot je koeficient restituce. Jedná se o popis odrazových vlastností materiálů. Experimentálně lze změřit odskok částice od podložky pomocí vysokorychlostní kamery (kterou se nasnímá odskok částice) a dále pomocí software pro vyhodnocení trasy odskoku lze získat potřebná data pro určení potřebného koeficientu restituce. Tato metoda je nej vhodnější pro tvary částic materiálu, které mají ve všech třech osách podobné rozměry. Vlivem odrazu dochází k rotacím částic a ty znesnadňují přesné trasování odražené částice. Je zapotřebí pro užití DEM provést zkoušky pro všechny druhy materiálu vstupující do simulace.

Hodnoty jako modul pružnosti ve smyku a Poissonova konstanta lze ve většině případů určit z tabulek. Tyto dva parametry jsou používány zejména pro vyhodnocení sil, které působí na konstrukční geometrie a dopravovaný materiál v DEM.

Konečnou simulaci v DEM je zapotřebí ještě ověřit na reálném modelu. K tomu se používají základní validační experimenty vedoucí ke kalibraci simulace pomocí vstupních naměřených parametrů, které se získávají laboratorním měřením. Tyto hodnoty nejsou absolutní, ale vždy se pohybují v určitých rozmezích, které se využijí pro kalibraci modelu v DEM. Po dosažení žádané shody kalibračního DEM modelu s reálným experimentem pomocí volby vstupních parametrů DEM, lze užít tyto vstupy do další složitější simulace popisující proces při dopravě materiálu na řetězovém dopravníku. Výstupem ze simulací DEM jsou hodnoty rychlostních polí, kinetické a potenciální energie, či například hodnoty rychlostí unášeného materiálu. Získané výsledky nemají žádnou hodnotu, pokud nejsou nijak srovnávány s reálnými experimenty. Validace je umožněna využitím PIV metody, pomocí které se vyhodnocují snímky pohybu či změny polohy dopravovaných částic pořízené vysokorychlostními kamerami.

Pro optimalizaci systému je tedy nutno najít potřebné optimalizační parametry pro řešení problematiky spojené s daným dopravním systémem, které se získají měřením na reálných

i · ♦·’ ·I » 9 »j ’ »->

’ * Ϊ » ·· · · modelech či dopravních systémech. Pomocí získaných parametrů lze poté optimalizovat (validovat) dopravní systém pomocí DEM na virtuálně vytvořeném 3D modelu. Pomocí získaných parametrů je možno vytvořit řadu virtuálních měření, která v průběhu vyhodnocování lze korigovat a tak optimalizovat systém. Při optimalizaci s využitím matematického modelování a simulace procesů, kde není nutno fyzické výroby prototypů, které se vkládají do dopravního systému, stačí pouze vytvořit virtuální model systému či dopravního úseku a podle potřeby měnit a optimalizovat prvky přímo v daném virtuálním modelu.

Souhrnně lze říci, že pro návrh nového nebo optimalizaci stávajícího dopravníku se použije simulační metoda, podle tohoto vynálezu metoda DEM. Simulační metody je třeba ověřit, např. matematickými metodami, podle tohoto vynálezu pomocí programu EDEM. K. ověřování a validaci je nutno také postavit fyzický model (prototyp) řetězového dopravníku. Toto ověřovací zařízení slouží k validaci matematických metod, aby bylo možno potvrdit, že výsledky simulace odpovídají realitě a tyto výsledky jsou v praxi použitelné. Při této simulaci prostředí zařízení se provádí snímání mechanických veličin elektronickou cestou (tlak, otáčky, spotřeba energie, tření apod.). Oblastí zájmu jsou především oblasti, kde se výrazně mění dynamický tok materiálu, což jsou především místa plnění a vyprazdňování zařízení. Sleduje se jak materiál dopravovaný, tak i materiál, ze kterého je řetězový dopravník sestaven. Snímání se provádí přímými metodami - na zařízení jsou umístěna čidla (teplotní, vlhkostní, tlaková) a snímač otáček i nepřímými metodami - vizuálním způsobem (kamerami), přičemž pomocí PIV metody je pak možno vytvořit vektorovou mapu rychlostí. Poté se pomocí vyhodnocovací jednotky provede porovnání matematického modelu s měřícím zařízením. Výsledkem je optimalizace matematického modelu, tzn. obecný validační princip na posuzování řetězového dopravníku.

Na základě sledovaní a vyhodnocování dynamických procesů partikulární hmoty pomocí DEM simulací, dojde v procesech vývoje ke zkvalitnění, urychlení a zlevnění navrhovaných zařízení. Opravy a neplánované odstávky problémových zařízení se pomocí této metodiky návrhu omezí na minimum.

-10>»

Pro lepší ilustraci jsou vztahy mezi vstupními a výstupními veličinami jak z reálného, tak simulačního prostředí, a vztahy mezi tím co lze optimalizovat a validovat shrnuty v níže uvedené tabulce:

’ 9

-11»

1>

» .i ύ <»· ·,' 9 ♦4 4 9 .? » ·

Laboratorní měření

Vstupní veličiny - reál	Co lze optimalizovat	Vstupní veličiny - simulace
koeficient statického třeni vnitřní třeni vnější třeni koeficient valivého tření koeficient restituce	optimalizace rychlostí částic a funkčních prků konstrukce	koeficient statického třeni koeficient valivého třeni koeficient restituce
Poissonova konstanta modul pružnosti ve smyku	optimalizace působení sil	Poissonova konstanta modul pružností ve smyku
velikost částic tvar částic objemová hmotnost sypná hmotnost vlhkost materiálu	optimalizace částic tvořících dopravovaný materiál	velikost částic tvar částic objemová hmotnost

Výstupní veličiny - reál	Validace	Výstupní veličiny - simulace
rychlost částic	<----	>	rychlost částic
točivý moment konstrukce			točivý moment konstrukce
silv na konstrukci a částice	____	---->	sily na konstrukci a částice
dráhy částic	<—	----->	dráhy částic
zvukové frekvence	<—	—>	počet kontaktů částic čas
otáčky funkčních části	<----	----->	otáčky funkčních části
rychlosti funkčních části	<-—	_____>	rychlosti funkčních části
změna hmotnosti		----->	změna hmotnosti
změna velikosti částic		----->	změna velikosti částic
změna úhlu konstrukce	<—	>	změna úhlu konstrukce
změna vlhko stí teplota prostředí			možnost dle
teplota materiálu teplota konstrukčních částí			vlastnictví licence

Vyhodnoceni + validace

Objasněni výkresů

Vynález je blíže objasněn s pomocí výkresů, na kterých: obrázek 1 znázorňuje řetězový dopravník s unášeči jako celek, obrázek 2 znázorňuje řetězový dopravník s unášeči jako celek složený z několika podsestav, obrázek 3 znázorňuje nosný rám řetězového dopravníku s unášeči, obrázek 4 znázorňuje pohon (převodový elektromotor) řetězového dopravníku s unášeči, obrázek 5 znázorňuje poháněči stanici řetězového dopravníku s unášeči, obrázek 6 znázorňuje vratnou stanici s napínáním řetězového dopravníku s unášeči, obrázek 7 znázorňuje měřicí box řetězového dopravníku s unášeči, obrázek 8 umístění kamer pro snímání pohybu dopravovaného materiálu,

-12obrázek 9 umístění snímačů/čidel (váhové, snímač točivého momentu, teplotní, vlhkostní, mikrofon, vibrační, snímač otáček, tlakové) na řetězovém dopravníku s unášeči, obrázek 10 umístění snímačů/čidel na pohonu řetězového dopravníku s unášeči, obrázek 11 blokové schéma pro popis příkladu provedení 1 - cirkulační validace svislá i ůklonná obrázek 12 vyobrazení validačního řetězového dopravníku s unášeči z příkladu provedení 1 cirkulační validace svislá obrázek 13 vyobrazení validačního řetězového dopravníku s unášeči z příkladu provedení 1 cirkulační validace úklonná obrázek 14 blokové schéma pro popis příkladu provedení 2 - vstupní a výstupní validace svislé i úklonné obrázek 15 vyobrazení validačního řetězového dopravníku s unášeči z příkladu provedení 2 vstupní a výstupní validace svislá obrázek 16 vyobrazení validačního řetězového dopravníku s unášeči z příkladu provedení 2 vstupní a výstupní validace úklonná obrázek 17 vyobrazení směru dopravy materiálu v horní větvi platný pro všechny příklady obrázek 18 graf naměřených rychlostí z reálného prostředí v místě kde materiál opouští horní větev obrázek 19 vyobrazení směru dopravy materiálu ve spodní větvi platný pro všechny příklady obrázek 20 vyobrazení směru dopravy materiálu v obou větvích platný pro všechny příklady obrázek 21 graf naměřených rychlostí z reálného prostředí v místě po dopadu materiálu na spodní větev obrázek 22 vyobrazení zmenšené šířky měřicího boxu validačního řetězového dopravníku s při dopravě obrázek 23 vyobrazení zvětšené šířky měřicího boxu validačního řetězového dopravníku s při dopravě tabulka 1 tabulka naměřených rychlostí z reálného prostředí v místě kde materiál opouští horní větev tabulka 2 tabulka naměřených rychlostí z reálného prostředí v místě po dopadu materiálu na spodní větev j »

-13*» * ! ' t-y f WA - < 1 -- <·-<><

Příklady provedení >ynal<zzu

Požadavky zákazníků na řetězové dopravníky s unášeči mohou být dosažení dlouhých dopravních tras se změnou dopravy materiálu jak v vodorovném, tak svislém směru, dopravních výkonů, rychlostí a zároveň snížení výrobních nákladů, spotřeby el. energie, opotřebení součástí a snížení hluku. Na problém plnění a vyprazdňování zařízení je třeba pohlížet tak, aby se co nejvíce omezily ztráty při chodu dopravníku. K optimalizaci těchto procesů slouží níže uvedené příklady provedení.

Příklad 1 - Cirkulační validace svislá i úklonná

Validační řetězový dopravník 1 s unášeči podle obrázků 1 až 13 a 17, 19 a 20. Na nosném rámu 2 je rozebíratelným spojením připevněn pohon 3, poháněči stanice 4 opatřeném průhlednými plastovými stěnami 14 a snímačem 33 otáček, vratná stanice 5 s napínáním opatřená průhlednými plastovými stěnami 17 a měřící box 6. Pohon 3 se skládá z motoru 7, který je připojen pomocí šroubového spoje k převodové skříni 8, ve které je umístěna spojka 9 pro přenos točivého momentu. Pohon 3 je pomocí spojky 9 spojen s hřídelí 10. Hřídel 10 je umístěna v poháněči stanici 4 a je z jedné stany vložena do ložiskového domku 11 bez bočního víka a z druhé strany je vložena do ložiskového domku 12 s bočním víkem. Ložiskový domek 11 bez bočního víka a ložiskový domek 12 s bočním víkem jsou položeny na distanční podložku a pomocí rozebíratelného spoje spojeny s nosným rámem 2. Hřídel 10 je spojena pomocí silového či tvarového spoje s ozubeným kolem 13. Rovina procházející středem zubů ozubeného kola 13 je vycentrována pomocí distančních trubek do středu poháněči stranice 4. Ozubené kolo 13 v poháněči stanici 4 je spojeno s ozubeným kolem 45 ve vratné stanici 5 pomocí nekonečného tažného členu 25. Rovina procházející středem zubů ozubeného kola 45 je vycentrována pomocí distančních trubek do středu vratné stanice 5. Ve vratné stanici 5 je umístěna hřídel 15, která je vložena z obou stan do ložiskových domků 12 s bočním víkem. Ložiskové domky 12 s bočním víkem jsou ve vratné stanici 5 umístěny na napínacím mechanizmu 16 řetězu, který je pomocí rozebíratelného spoje upnut k nosnému rámu 2. Napínací mechanizmus 16 řetězu je pomocí šroubového spoje spojen s tažným členem 25, na kterém jsou umístěny unášeči elementy 26 připevněné rozebíratelným spojem. Mezi poháněči stanicí 4 a vratnou stanicí 5 s napínáním je umístěn průhledný měřící box 6.

Průhledný měřící box 6 se skládá ze dvou zrcadlově otočených průhledných bočnic 20 s možností změny šířky rozestupu mezi nimi, horní průhledné plastové stěny 21, průhledných nastavitelných odrazových desek/hradítek 22, které jsou připojeny pomocí rozebíratelného spoje k nosnému rámu 2, dále z výměnné kluznice 18 horní větve uložené na nosných prvcích, které jsou upevněny pomocí rozebíratelného spoje k průhledným bočnicím 20 měřícího boxu 6 a výměnné kluznice 19 spodní větve uložené na nosném rámu 2. Horní průhledná plastová stěna 21 měřícího boxu 6 je opatřena násypkou 23 a výměnná kluznice 19 spodní větve je opatřena výsypkou 24. Násypka 23 a výsypka 24 jsou spolu propojeny cirkulačním systémem 44.

Ve validačním dopravníku 1 dochází k dosažení ustáleného stavu dopravy ve vztahu ke vstupu a výstupu. Validují se rychlosti částic, dráhy částic, degradace či růst částic (změna velikosti, hmotnosti a tvaru částic), promíchávání částic v závislosti na zadání vstupních mechanicko-fyzikálních parametrů jak u reálného validačního zařízení a reálných vstupních materiálů, tak u modelu zařízení a materiálu v simulaci DEM.

Aby bylo možno posuzovat validační dopravník 1 nezávisle na jiném dopravním systému, jsou násypka 23 a výsypka 24 spolu propojeny cirkulačním systémem 41. Na počátku validace se do dopravníku 1 nasype předem stanovené množství validovaného materiálu pomocí vstupní násypky 23, což se provede buď ještě před připojením cirkulačního systému 41, nebo rozpojením cirkulačního systému 41 a po doplnění materiálu do validačního dopravníku opětovným napojením cirkulačního systému 41 na vstupní násypku 23. Pro ověřování správné funkce validačního dopravníku 1 se použije nejdříve kalibrační standard a pak měřený materiál, nebo více druhů materiálů.

Hlavní pohyb unášecích elementů 26 zajišťuje nekonečný tažný člen 25, který je pomocí ozubeného kola 13 připojen k průhledné poháněči stanici 4. Pomocí záběru zubů na ozubeném kole 13 se převádí pohyb na nekonečný tažný člen 25, který je napínán pomocí napínacího mechanismu 16 řetězu, který je umístěn v průhledné vratné stanici 5. Po spuštění zařízení začnou unášeči elementy 26 připevněné k nekonečnému tažnému členu 25 zabírat, měnit vlastnosti validovaného materiálu a sunout validovaný materiál v průhledném měřícím boxu 6, který se dělí na horní a spodní větev. Validovaný materiál se sune jak po výměnné kluznici 18 v horní větvi, tak i po výměnné kluznici 19 ve spodní větvi. Průhledný měřící box

-15? '* · je opatřen nejméně jedním čidlem (28, 29, 30, 34, 35) a/nebo snímačem (31, 36) mechanicko-fyzikálních vlastností.

Unášený (sunutý) materiál se dopravuje směrem dolů v průhledném měřícím boxu 6, jak je znázorněno na obrázcích 17, 19 a 20, a to buď vodorovně, nebo úkloně. Unášecí elementy 26 se pohybují pomocí nekonečného tažného členu 25 kolem ozubených kol 13 a 45 průhledné poháněči stanice 4, respektive vratné stanice 5 s napínáním, přičemž je možnost nastavit reverzní chod, což umožňuje otočení smyslu dopravy materiálu. Materiál může být dopravován třemi následujícími způsoby:

a) u dopravy, jak je znázorněno na obrázku 20, je materiál nasypáván pomocí násypky 23 a dopadá na výměnnou kluznici 18 homí větve průhledného měřícího boxu 6, je po ní sunut unášecími elementy 26, opouští kluznici 18 a dopadá přímo na výměnnou kluznici 19 spodní větve průhledného měřicího boxu 6 a poté je sunut pomocí unášecích elementů 26 přímo do výsypky 24 nebo je pomocí nastavitelné odrazové desky 22 odrážen na výměnnou kluznici 19 spodní větve průhledného měřícího boxu 6 a poté je sunut pomocí unášecích elementů 26 přímo do výsypky 24.

b) u dopravy, jak je znázorněno na obrázku 19, materiál padá z násypky 23 přímo na výměnnou kluznici 19 spodní větve průhledného měřícího boxu 6 a je sunut pomocí unášecích elementů 26 přímo do výsypky 24.

c) u dopravy, jak je znázorněno na obrázku 17, materiál padá z násypky 23 na výměnnou kluznici 18 homí větve průhledného měřícího boxu 6 a je poté sunut pomocí unášecích elementů 26 přímo do výsypky 24.

Usměrněný materiál dále vstupuje přes výsypku 24 do cirkulačního systému 41, který materiál vede do násypného prostoru násypky 23, kde je opět přes násypku 23 pouštěn do průhledného měřicího boxu 6, kde je následně opětovně sunut a dopravován pomocí unášecích elementů 26 směrem dolů přes výměnnou kluznici 18 homí větvě a/nebo výměnnou kluznici 19 spodní větve atd.

Po celé dopravní trase jsou jak na nosném rámu 2, tak i na výměnné kluznici 18 homí větve a výměnné kluznici 19 spodní větve průhledného měřícího boxu 6 umístěny čidla (28, 29, 30, 30, 34, 35) a snímače (31 a 33), respektive čidla (28, 32) a snímač 36. Pomocí nich jsou zjišťovány hodnoty mechanicko-fyzikálních veličin. Tyto naměřené hodnoty zpracovává ? -> i

-16vyhodnocovací jednotka 38, která je propojena s dopravníkem 1 prostřednictvím řídící jednotky 37. Řídicí jednotka 37 je nastavena do režimu pevného neměnného nastavení nebo automatického režimu, který ji nastavuje optimálně dle naměřených parametrů na potřebný stav chodu. Pro zjištění reálných rychlostí, polohy a směru pohybu materiálu a pohybujících se částí validačního dopravníku 1, je skrz průhledné stěny 14, 17, 20 až 22 snímán pohyb nejméně jednou vysokorychlostní kamerou 27 a následně vyhodnocován pomocí vektorových map. Dále je na cirkulační systém 41 napojeno nejméně jedno tomografické čidlo 32, kterým je snímána rychlost, poloha a směr materiálu. Aby bylo možno upravovat mechanickofyzikální vlastnosti materiálu během dopravy, je na dopravníku 1 v různých místech umístěn nejméně jeden vstup 42 a nejméně jeden výstup 43 pro energie a látky ovlivňující mechanicko-fyzikální vlastnosti. Pro změnu mechanicko-fyzikálních vlastností je dále v dopravníku 1 umístěn nejméně jeden plný a/nebo děrovaný odporový prvek 44 ve tvaru krychle, kvádru, koule, jehlanu, elipsoidu, paraboloidu, hyperboloidu nebo jejich kombinace.

Na odporových prvcích 44 je umístěno nejméně jedno čidlo (28, 29, 30, 34, 35) a/nebo snímač 31 pro měření mechnicko-fyzikálních vlastností, přičemž odporové prvky 44 setrvávají v klidu nebo konají přímočarý, křivočarý, kruhový, rotační, rovnoměrný, nerovnoměrný, zrychlený, zpomalený, spojitý, nebo přerušovaný pohyb. Pro ověřování a validaci celého spektra řetězových dopravníků s unášeči je konstrukce validačního dopravníku 1 rozměrově upravitelná. Díky rozebíratelnému stavebnicovému systému je možno validaci přizpůsobit na daný problém či materiál.

Po provedení validačního měření se naměřené a uložené hodnoty ze snímačů a čidel vynesou do srovnávacích tabulek a grafů tak, aby časově korespondovaly s vygenerovanými hodnotami ze simulační metody DEM.

Po srovnání hodnot se zkoriguje výpočet metody DEM úpravou vstupních parametrů, provede se nový výpočet, a pokud se vygenerované hodnoty blíží naměřeným hodnotám z reálného validačního zařízení, je možno hodnoty uložit do knihoven dynamického pohybu materiálu, kde jsou připraveny pro optimalizaci vývoje nebo úprav řetězových dopravníků s unášeči pomocí metody DEM. Pokud se generované hodnoty z metody DEM neblíží reálným hodnotám z validačního zařízení, tak se korekce a výpočet opakuje.

Příklad výstupu naměřených okamžitých hodnot a změny rychlosti vystupujícího materiálu z unášecích elementů 26 jsou uvedeny v tabulce 1 a na obrázku 18.

. > · « 4 '* -? > -4 'i ·» » ·»i ' *

-17-- > ³ · « 4 · < t » i a 4 - 9 4«

Příklad 2 - Vstupní a výstupní validace svislá i úklonná

Ve validačním dopravníku 1 dle obrázků 1 až 10, 14 až 17 a 19 až 20 dochází k dosažení ustáleného stavu dopravy ve vztahu ke vstupu a výstupu. Validují se rychlosti částic, dráhy částic, degradace či růst částic (změna velikosti, hmotnosti a tvaru částic), promíchávání částic v závislosti na zadání vstupních mechanicko-fyzikálních parametrů jak u reálného validačního zařízení a reálných vstupních materiálů, tak u modelu zařízení a materiálu v simulaci DEM.

Aby bylo možno posuzovat závislosti mechanické části validačního dopravníku 1, na jiném dopravním systému, je k validačnímu dopravníku 1 na rozdíl od příkladu 1 místo cirkulačního propojení 41 připojen prostřednictvím násypky 23 nejméně jeden vstupní zásobník 39 pro nejméně jeden druh materiálu. Obdobně je výsypka 24 místo cirkulačního propojení 44 připojena k minimálně jednomu výstupnímu zásobníku 40. Pro ověřování správné funkce validačního dopravníku 1 se použije nejdříve kalibrační standard a pak měřený materiál, nebo více druhů materiálů.

Do vstupního zásobníku 39 je doplňován nejméně jeden druh materiálu, který prostřednictvím násypky 23 vstupuje do prostoru měřícího boxu 6. Hlavní pohyb unášecích elementů 26 zajišťuje nekonečný tažný člen 25, který je pomocí ozubeného kola 13 připojen k průhledné poháněči stanici 4 opatřené snímačem 33 otáček. Pomocí záběru zubů na ozubeném kole 13 se převádí pohyb na nekonečný tažný člen 25, který je napínán pomocí napínacího mechanismu 16 řetězu, který je umístěn v průhledné vratné stanici 5. Po spuštění zařízení začnou unášecí elementy 26 připevněné k nekonečnému tažnému členu 25 zabírat, měnit vlastnosti validovaného materiálu a sunout validovaný materiál v průhledném měřícím boxu 6, který se dělí na horní a spodní větev. Validovaný materiál se sune jak po výměnné kluznici 18 v horní větvi, tak i po výměnné kluznici 19 ve spodní větvi. Průhledný měřicí box 6 je opatřen nejméně jedním čidlem (28, 29, 30, 34, 35) a/nebo snímačem (31, 36) mechanickofyzikálních vlastností.

Unášený (sunutý) materiál se dopravuje směrem dolů v průhledném měřícím boxu 6, jak je znázorněno na obrázcích 17, 19 a 20, a to buď vodorovně, nebo úkloně. Unášecí elementy 26 se pohybují pomocí nekonečného tažného členu 25 kolem ozubených kol 13 a 45 průhledné

-18») I i ·.)0 )» Λ ) ♦ · 7 ·' 1 ♦ ·

5j * » '· »· poháněči stanice 4, respektive vratné stanice 5 s napínáním, přičemž je možnost nastavit reverzní chod, což umožňuje otočení smyslu dopravy materiálu. Materiál může být dopravován třemi následujícími způsoby:

a) u dopravy, jak je znázorněno na obrázku 20, je materiál nasypáván pomocí násypky 23 a dopadá na výměnnou kluznici 18 horní větve průhledného měřícího boxu 6, je po ní sunut unášecími elementy 26, opouští kluznici 18 a dopadá přímo na výměnnou kluznici 19 spodní větve průhledného měřícího boxu 6 a poté je sunut pomocí unášecích elementů 26 přímo do výsypky 24 nebo je pomocí nastavitelné odrazové desky 22 odrážen na výměnnou kluznici 19 spodní větve průhledného měřícího boxu 6 a poté je sunut pomocí unášecích elementů 26 přímo do výsypky 24.

b) u dopravy, jak je znázorněno na obrázku 19, materiál padá z násypky 23 přímo na výměnnou kluznici 19 spodní větve průhledného měřicího boxu 6 a je sunut pomocí unášecích elementů 26 přímo do výsypky 24.

c) u dopravy, jak je znázorněno na obrázku 17, materiál padá z násypky 23 na výměnnou kluznici 18 horní větve průhledného měřícího boxu 6 a je poté sunut pomocí unášecích elementů 26 přímo do výsypky 24.

Usměrněný materiál dále vstupuje přes výsypku 24, umístěnou ve spodní části průhledného měřícího boxu 6, do výstupního zásobníku 40.

Po celé dopravní trase jsou jak na nosném rámu 2, tak i na výměnné kluznici 18 horní větve a výměnné kluznici 19 spodní větve průhledného měřicího boxu 6 umístěny čidla 28, 29, 30, 34, 35) a snímač 31, respektive čidla (28, 32) a snímač 36. Pomocí nich jsou zjišťovány hodnoty mechnicko-fyzikálních veličin. Tyto naměřené hodnoty zpracovává vyhodnocovací jednotka 38, která je propojena s dopravníkem 1 prostřednictvím řídící jednotky 37. Řídící jednotka 37 je nastavena do režimu pevného neměnného nastavení nebo automatického režimu, který ji nastavuje optimálně dle naměřených parametrů na potřebný stav chodu. Pro zjištění reálných rychlostí, polohy a směru pohybu materiálu a pohybujících se částí validačního dopravníku 1, je skrz průhledné stěny Γ4, 17, 20 až 22 snímán pohyb nejméně jednou vysokorychlostní kamerou 27 a následně vyhodnocován pomocí vektorových map. Dále je na vstupní zásobník 39 a výstupní zásobník 40 napojeno nejméně jedno tomografické čidlo 32, kterým je snímána rychlost, poloha a směr materiálu. Aby bylo možno upravovat mechanicko-fyzikální vlastnosti materiálu během dopravy, je na dopravníku 1 v různých

-19'Λ Λ » místech umístěn nejméně jeden vstup 42 a nejméně jeden výstup 43 pro energie a látky ovlivňující mechanicko-fyzikální vlastnosti. Pro změnu mechanicko-fyzikálních vlastností je dále v dopravníku 1 umístěn nejméně jeden plný a/nebo děrovaný odporový prvek 44 ve tvaru krychle, kvádru, koule, jehlanu, elipsoidu, paraboloidu, hyperboloidu nebo jejich kombinace. Na odporových prvcích 44 je umístěno nejméně jedno čidlo (28, 29, 30 34, 35) a/nebo nejméně jeden snímač 31 pro měření mechnicko-fyzikálních vlastností, přičemž odporové prvky 44 setrvávají v klidu nebo konají přímočarý, křivočarý, kruhový, rotační, rovnoměrný, nerovnoměrný, zrychlený, zpomalený, spojitý nebo přerušovaný pohyb. Pro ověřování a validaci celého spektra řetězových dopravníků s unášeči je konstrukce validačního dopravníku 1 rozměrově upravitelná. Díky rozebíratelnému stavebnicovému systému je možno validaci přizpůsobit na daný problém či materiál.

Po provedení validačního měření se naměřené a uložené hodnoty ze snímačů (čidel) vynesou do srovnávacích tabulek a grafu tak, aby časově korespondovaly s vygenerovanými hodnotami ze simulační metody DEM.

Po srovnání hodnot se zkoriguje výpočet metody DEM úpravou vstupních parametrů, provede se nový výpočet, a pokud se vygenerované hodnoty blíží naměřeným hodnotám z reálného validačního zařízení, je možno hodnoty uložit do knihoven dynamického pohybu materiálu, kde jsou připraveny pro optimalizaci vývoje nebo úprav řetězových dopravníků s unášeči pomocí metody DEM. Pokud se generované hodnoty z metody DEM neblíží reálným hodnotám z validačního zařízení, tak se korekce a výpočet opakuje.

Příklad výstupu naměřených okamžitých hodnot změny rychlosti vystupujícího materiálu z nosných elementů 26 v místě po dopadu materiálu na výměnnou kluznici 19 spodní větve po opuštění výměnné kluznice horní větve 18 jsou uvedeny v tabulce 2 a na obrázku 21.

Příklad 3 - Validace šířky dopravního žlabu, svislá i úklonná

Ve validačním dopravníku 1 podle obrázků 1 až 17, 19 a 20, 22 a 23 dochází k dosažení ustáleného stavu dopravy ve vztahu ke vstupu a výstupu. Validují se rychlosti částic, dráhy částic, degradace či růst částic (změna velikosti, hmotnosti a tvaru částic), promíchávání částic v závislosti na zadání vstupních mechanicko-fyzikálních parametrů jak u reálného validačního zařízení a reálných vstupních materiálů, tak u modelu zařízení a materiálu v simulaci DEM.

•4 ·

• ·» · > > i* i ' » > »» ♦ * i »4 ♦ « · > » t> * · ♦ *> »>

* · ··· Λ 4 ·»

Aby bylo možno posuzovat závislosti mechanické části validačního dopravníku 1 na šířce dopravního žlabu, jsou v měřícím boxu 6 validačního dopravníku 1 umístěny průhledné bočnice 20. Průhledné bočnice 20 umožňují změnu šířky rozestupu mezi nimi a tím změnu výšky či množství dopravovaného materiálu.

Dále se popis validačního dopravníku 1 shoduje s popisem v příkladu 1 i 2.

Před dopravním cyklem je možné upravit šířku dopravního žlabu, který se nachází v měřícím boxu 6. Při změně šířky žlabu je nutno provést několik kroků. Nejprve se musí vyndat výměnná kluznice 18 horní větve. To se provede povolením rozebíratelných spojů umístěných na horní průhledné plastové stěně 21 a jejím následným odklopením. Po odklopení plastové stěny 21 se vyjme výměnná kluznice 18 horní větve.

Po vyjmutí výměnné kluznice 18 horní větve se povolí rozebíratelné spoje, které brání v pohybu průhledným bočnicím 20. Po uvolnění bočnic 20 je možno žlab vyjmout a vyměnit za jiný. Následně se pohybem bočnic 20 od sebe nebo k sobě nastaví jejich rozestup daný šířkou umístěného žlabu. Po změně šířky žlabu měřícího boxu 6 lze měřící box 6 ponechat buď bez výměnné kluznice 18 horní větve podle obrázku 19, nebo se zpětně vloží výměnná kluznice 18 horní větve podle obrázků 17 nebo 20.

K validačnímu dopravníku 1 je prostřednictvím násypky 23 přiváděn nejméně jeden druh materiálu způsobem uvedeným v příkladu 1 a 2.

Materiál se dopravníkem 1 pohybuje tak, jak je znázorněno na obrázcích 17, 19 a 20 a popsáno v příkladu 1 a 2.

Z validačního dopravníku 1 je prostřednictvím výsypky 24 odváděn nejméně jeden druh materiálu způsobem uvedeným v příkladu 1 a 2.

Po celé dopravní trase jsou jak na nosném rámu 2, tak i na výměnné kluznici 18 horní větve a výměnné kluznici 19 spodní větve průhledného měřícího boxu 6 umístěny čidla (28, 29, 30, 34. 35) a snímač 31, respektive čidla (28, 32) a snímač 36. Pomocí nich jsou zjišťovány hodnoty mechanicko-fyzikálních veličin. Tyto naměřené hodnoty zpracovává vyhodnocovací

-21jednotka 38, která je propojena s dopravníkem 1 prostřednictvím řídící jednotkou 37. Řídící jednotka 37 je nastavena do režimu pevného neměnného nastavení nebo automatického režimu, který ji nastavuje optimálně dle naměřených parametrů na potřebný stav chodu. Pro zjištění reálných rychlostí, polohy a směru pohybu materiálu a pohybujících se částí validačního dopravníku 1, je skrz průhledné stěny 14, 17, 20 až 22 snímán pohyb nejméně jednou vysokorychlostní kamerou 27 a následně vyhodnocován pomocí vektorových map. Dále je na vstupní zásobník 39 a výstupní zásobník 40 napojeno nejméně jedno tomografické čidlo 32, kterým je snímána rychlost,· poloha a směr materiálu. Aby bylo možno upravovat mechanicko-fyzikální vlastnosti materiálu během dopravy, je na dopravníku 1 v různých místech umístěn nejméně jeden vstup 42 a nejméně jeden výstup 43 pro energie a látky ovlivňující mechanicko-fyzikální vlastnosti. Pro změnu mechanicko-fyzikálních vlastností je dále v dopravníku 1 umístěn nejméně jeden plný a/nebo děrovaný odporový prvek 44 ve tvaru krychle, kvádru, koule, jehlanu, elipsoidu, paraboloidu, hyperboloidu nebo jejich kombinace.

Na odporových prvcích 44 je umístěno nejméně jedno čidlo (28, 29, 30, 34, 35) a/nebo snímač 31 pro měření mechnicko-fyzikálních vlastností, přičemž odporové prvky 44 setrvávají v klidu nebo konají přímočarý, křivočarý, kruhový, rotační, rovnoměrný, nerovnoměrný, zrychlený, zpomalený, spojitý nebo přerušovaný pohyb. Pro ověřování a validaci celého spektra řetězových dopravníků s unášeči je konstrukce validačního dopravníku 1 rozměrově upravítelná. Díky rozebíratelnému stavebnicovému systému je možno validaci přizpůsobit na daný problém či materiál.

Po provedení validačního měření se naměřené a uložené hodnoty ze snímačů (čidel) vynesou do srovnávacích tabulek a grafu tak, aby časově korespondovaly s vygenerovanými hodnotami ze simulační metody DEM.

Po srovnání hodnot se zkoriguje výpočet metody DEM úpravou vstupních parametrů, provede se nový výpočet, a pokud se vygenerované hodnoty blíží naměřeným hodnotám z reálného validačního zařízení, je možno hodnoty uložit do knihoven dynamického pohybu materiálu, kde jsou připraveny pro optimalizaci vývoje nebo úprav řetězových dopravníků s unášeči pomocí metody DEM. Pokud se generované hodnoty z metody DEM neblíží reálným hodnotám z validačního zařízení, tak se korekce a výpočet opakuje.

Průmyslová využitelnost

Řešení podle vynálezu lze využít všude tam, kde se optimalizují stávající nebo vyvíjejí nové řetězové dopravníky s unášeči, zejména v průmyslu těžebním, dopravním, farmaceutickém, při dopravě materiálů, pigmentů apod. a při výzkumu a vývoji nových typů unášečů.

-23> » i* ·

Seznam vztahových značek:

- validační zařízení (dopravník)

- nosný rám

- pohon (převodový elektromotor) — průhledná poháněči stanice

- průhledná vratná stanice s napínáním — průhledný měřící box — motor — převodová skříň — spojka pro přenos točivého momentu

- hřídel poháněči stanice

- ložiskový domek bez bočního víka

12- ložiskový domek s bočním víkem

- ozubené kolo (rozeta)

- průhledné plastové stěny poháněči stanice

- hřídel vratné stanice

- napínací mechanizmus řetězu

- průhledné plastové stěny vratné stanice

- výměnná kluznice horní větve

- výměnná kluznice spodní větve

- průhledné bočnice měřicího boxu

- horní průhledná plastová stěna měřicího boxu

- průhledné nastavitelné odrazové desky (hradítka) měřícího boxu

- násypka

24- výsypka

- nekonečný tažný člen

- unášeči elementy

- vysokorychlostní kamera

- váhové čidlo

- tenzometrické čidlo

30- vlhkostní čidlo

- mikrofony

- tomografícké čidlo

- snímač otáček

- termistor (teplotní čidlo)

- vibrační čidlo

- snímač polohy validačního zařízení (dopravníku)

37- řídící jednotka

38- vyhodnocovací jednotka (PC)

- vstupní zásobník

- výstupní zásobník

- cirkulační systém

- vstup energie a látky

- výstup energie a látky

44- odporový prvek

- ozubené kolo

Claims (12)

1. Validační řetězový dopravník s unášeči, jehož tělo zahrnuje nosný rám, k němuž je pomocí rozebíratelného spojení připevněn pohon, poháněči stanice a vratná stanice s napínacím mechanismem, kde poháněči i vratná stanice jsou vybaveny na hřídelích umístěnými ozubenými koly, která jsou spolu spojena pomocí přes obě stanice nataženého nekonečného tažného členu, na kterém jsou umístěny rozebíratelným spojem připevněné unášeči elementy, vyznačující se tím, že poháněči stanice (4) je opatřena průhlednými stěnami (14) a snímačem (33) otáček, vratná stanice (5) je opatřena průhlednými stěnami (17) a v prostoru mezi poháněči stanicí (4) a vratnou stanicí (5) je umístěn průhledný měřící box (6), kde měřící box (6) a nosný rám (2) jsou opatřeny nejméně jedním čidlem (28, 29, 30, 34, 35, 36) a/nebo nejméně jedním snímačem (31, 36) mechanicko-fyzikálních vlastností a nejméně jednou vysokorychlostní kamerou (27), přičemž měřicí box (6) je složený ze dvou zrcadlově otočených průhledných bočnic (20), horní průhledné stěny (21), průhledných nastavitelných odrazových desek/hradítek (22) připevněných pomocí rozebíratelného spoje k nosnému rámu (2), dále z výměnné kluznice (18) horní větve uložené na nosných prvcích, které jsou upevněny pomocí rozebíratelného spoje k bočnicím (20) a z výměnné kluznice (19) spodní větvě uložené na nosném rámu (2), přičemž horní průhledná stěna (21) je opatřena násypkou (23), která je opatřena tomografíckým čidlem (32), výměnná kluznice (19) spodní větve je opatřena výsypkou (24), která je opatřena tomografíckým čidlem (32) a dopravník (1) je prostřednictvím řídící jednotky (37) spojen s vyhodnocovací jednotkou (38).

2. Validační řetězový dopravník s unášeči podle nároku 1, vyznačující se tím, že průhledné bočnice (20) jsou ve směru šířky žlabu od sebe nebo k sobě nastavitelné.

3. Validační řetězový dopravník s unášeči podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že na dopravníku (1) je dále umístěn nejméně jeden vstup (42) a nejméně jeden výstup (43) pro energie a látky ovlivňující mechanicko-fyzikální vlastnosti.

Μ Á ♦ »” » * “ »3

- 2ff'3 » · ·· ·

4. Validační řetězový dopravník s unášeči podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že v dopravníku (1) je dále umístěn nejméně jeden plný a/nebo děrovaný odporový prvek (44) ve tvaru krychle, kvádru, koule, jehlanu, elipsoidu, paraboloidu, hyperboloidu nebo jejich kombinace.

5. Validační řetězový dopravník s unášeči podle nároku 4, vyznačující se tím, že, na odporových prvcích (44) je umístěno nejméně jedno čidlo (28, 29, 30, 34, 35) a/nebo nejméně jeden snímač (31) pro měření mechanicko-fyzikálních vlastností.

6. Validační řetězový dopravník s unášeči podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že násypka (23) a výsypka (24) jsou spolu propojeny cirkulačním systémem (41), na kterém je napojeno nejméně jedno tomografické čidlo (32).

7. Validační řetězový dopravník s unášeči podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že k násypce (23) je připojen nejméně jeden vstupní zásobník (39) pro nejméně jeden druh materiálu a k výsypce (24) je připojen nejméně jeden výstupní zásobník (40) pro nejméně jeden druh materiálu, přičemž na vstupním zásobníku (39) i výstupním zásobníku (40) je napojeno nejméně jedno tomografické čidlo (32).

8. Způsob modelování mechanických procesů pomocí validačního řetězového dopravníku s unášeči podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se nejprve s kalibračním standardem a poté s jedním nebo více validovánými materiály provedou následující kroky: do dopravníku (1) se vstupní násypkou (23) přivádí materiál, spustí se pohyb nekonečného tažného členu (25), který pomocí unášecích elementů (26) sune a/nebo mění vlastnosti materiálu po výměnné kluznici (18) horní větve a/nebo po kluznici (19) spodní větve průhledného měřícího boxu (6) podle nastaveného smyslu dopravy materiálu až do výsypky (24), přičemž materiál z násypky (23) buď přímo dopadá na výměnnou kluznici (19) nebo je pomocí nastavitelných odrazových desek/hradítek (22) na výměnnou kluznici (19) spodní větve odrážen a během dopravy jsou pomocí čidel (28, 29, 30, 32, 34, 35) a/nebo snímačů (31, 33, 36) měřeny hodnoty mechanicko-fyzikálních veličin, které jsou následně zpracovávány vyhodnocovací jednotkou (38) a pomocí vysokorychlostní kamery (27) je skrz průhledné stěny (14, * » . r

-2C-

5 ·> >

17, 20, 21, 22) snímán pohyb, z jehož záznamu se vytvoří vektorová mapa rychlostí, přičemž se také provede softwarové modelování dopravovaného materiálu a jeho simulace a po provedení validačního měření se naměřené hodnoty ze snímačů a/nebo čidel vynesou do srovnávacích tabulek a grafů tak, aby časově korespondovaly s vygenerovanými hodnotami ze simulace, po srovnání hodnot se zkoriguje výpočet vstupních parametrů simulace jejich úpravou, provede se nový výpočet, přičemž se korekce a výpočet opakují tak dlouho, dokud se vygenerované hodnoty neblíží naměřeným hodnotám z reálného validačního dopravníku (1), načež se tyto hodnoty uloží do knihoven dynamického pohybu materiálu a/nebo se použijí pro optimalizaci vývoje nebo úprav řetězových dopravníků s unášeči.

9. Způsob modelování mechanických procesů pomocí validačního řetězového dopravníku s unášeči podle nároků 6 a 8, vyznačující se tím, že usměrněný materiál z výsypky (24) dále vstupuje do cirkulačního systému (41), který materiál vede do násypného prostoru násypky (23), kde je opět veden po výměnné kluznici (18) horní větve a/nebo po kluznici (19) spodní větve průhledného měřícího boxu (6) podle nastaveného smyslu dopravy materiálu až do výsypky (24) a tak stále dokola.

10. Způsob modelování mechanických procesů pomocí validačního řetězového dopravníku s unášeči podle nároků 7 a 8, vyznačující se tím, že do vstupního zásobníku (39) je během dopravy doplňován nejméně jeden druh materiálu, který vstupuje do měřícího boxu (6) prostřednictvím násypky (23) a poté, co je dopraven k výsypce (24) odchází z měřícího boxu (6) do výstupního zásobníku (40).

11. Způsob modelování mechanických procesů pomocí validačního řetězového dopravníku s unášeči podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že mechanicko-fyzikální vlastnosti se ovlivňují přidáváním energií a látek přiváděných do dopravníku (1) pomocí vstupů (42).

12. Způsob modelování mechanických procesů pomocí validačního řetězového dopravníku s unášeči podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se alespoň po část dopravní cesty brání validovánému materiálu v postupu a/nebo přestupu odporovými prvky (44), které setrvávají v klidu nebo konají přímočarý, křivočarý, kruhový, rotační, rovnoměrný, nerovnoměrný, zrychlený, zpomalený, *

• » >

» )» • ·4 í »=»

4 -? ·> » » i>

a » 9» spojitý nebo přerušovaný pohyb, přičemž se zároveň pomocí čidel (28, 29, 30, 34, 35) a/nebo snímačů (31) umístěných na těchto prvcích (44) měří mechanicko-fyzikální vlastnosti.