FI64098B - Kraftfoerfarande och anordning foer nedschaktning av stenmaterial fraon silo - Google Patents

Description

64098

Voimamenetelmä ja laitteisto kiviaineen valuttamiseksi siilosta. - Kraftförfarande och anordning för nedschaktning av stenmaterial frän silo.

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen voimamenetelmä ja patenttivaatimuksen 2 johdannon mukainen laitteisto kiviaineen valuttamiseksi siilosta.

Valutusongelmia on tekniikan tasossa tarkasteltu vierintäkul-mien eli liikkeessä olevan kiviaineen muodostamien ns. ellip-soidien kautta. Tämä tarkastelutapa on johtanut harhaan, koska vierintäkulmien ja ns. ellipsoidien lukumäärä on käytännössä rajaton ja päätyy usein yli 90° vierintäkulmaan kun kiviaines holvaantuu ja valuminen estyy.

Tarkastelussa on sivuutettu mekaniikan peruslait eli voimien vaikutus liikkeeseen. Näin ollen tekniikan tason tarkastelut eivät ole johtaneet valuttamista aikaansaavien voimien tarkimman sijoituskohdan löytämiseen.

Kun kiviaines ei valu ulos siilosta, tarvitaan levossa pysyvän liiketilan muuttamiseksi lisävoima. Ennen hakijan keksintöä on ainoa käyttökelpoinen lisävoima ollut "keppi käden jatkeena". On ollut selvää, että käytettäessä keppiä käden jatkeena työskentely on tapahtunut valutusaukon kautta kulkevalla pystysuoralla. Vasta tässä keksinnössä on oivallettu, että samalla tavoin on kaikki muutkin valuttamista aikaansaavat lisävoimat kohdistettava valutusaukon kautta kulkevalle pystysuoralle, kuten oheisessa patenttivaatimuksessa 1 on esitetty.

Keksinnön sekä teoreettiseksi että käytännölliseksi ymmärtämiseksi on alkuperustaksi otettava yksi ainoa siiloaineen vie-rintäkulma, nimittäin 90°, joka vastaa valutusaukon kautta kulkevaa pystysuoraa. Näkyvästi tämä ilmenee fillerisiiloai-neessa, johon syntyy valutusaukon kautta kulkeva pystysuora reikä. Ainepisteen suoraviivainen liike tapahtuu aina valutus- 2 64098 aukon kautta kulkevaa pystysuoraa pitkin mm. siiloaineen ra-keisuusasteesta riippumatta. Siiloaineen liikevastukseltaan pienin virtauskäytävä on aina valutusaukon kautta kulkevalla pystysuoralla. Siiloaineen välinen kitkavoima kasvaa kuitenkin niin suureksi, että siiloaineen virtaus myös tässä virtausvastukseltaan pienimmässä virtauskäytävässä estyy. Keksinnön lähtökohtana on se, että valumisen aikaansaamiseksi virtaus on aikaansaatava lisävoimien avulla, jotka keskitetään tähän valutusaukon kautta kulkevaan pystysuoraan, virtausvastukseltaan pienimpään virtauskäytävään. Uutta ainetta virtauskäytävään tulee ainoastaan käytävän yläosasta, joten ainoa toimenpide siilon alaosassa on estää virtauskäytävän tukkeutuminen lisävoimilla. Tästä syystä keksinnössä on kaikki virtausta edistävät lisävoimat siilon alaosassa keskitetty valutusaukon kautta kulkevalle pystysuoralle, jota pitkin ainepisteen suoraviivainen liike tapahtuu.

Havaitaan, että keksinnössä painevoiman ja hävitetyn kitkavoiman sekä lämpövoiman ensisijainen tehtävä on valutuksen aikaansaaminen, eli lämpömekaniikka on palautettu mekaniikaksi.

Heti kun valuminen pyrkii estymään, muodostuu suljettu systeemi, jossa painevoiman ja lämpövoiman potentiaalienergia kasvaa kunnes se purkautuu mekaanisena liike-energiana. Suljetussa systeemissä potentiaalienergian ja liike-energian summa on vakio. Lämpövoimaa käytetään siis ensisijaisesti mekaanisen liike-energian synnyttämiseen. Ts. kysymyksessä on lämpövoimakone, jonka liikkuvana rakenneosana on kiviaine ja voiteluaineena kitkalevy. Seurausilmiönä kuitenkin saavutetaan erinomainen lämpötalous, koska lämmitys (= lämpövoimakoneen huk-kalämpö) kohdistuu aina siilosta ulos valutettavaan, välittömästi käyttöön otettavaan kiviainekseen, eikä koko siiloai-nesta lämmitetä ja kuivata kuten viljankuivaussiiloja matkivissa laitteistoissa (esim. FI-patenttijulkaisut 58758, 55817 ja 55818). Myöskään säteilylämmityslaitteet eivät ole analogisia, koska säteilyyn ei liity voimia, ei potentiaalienergiaa eikä mekaanista liike-energiaa.

3 64098

Seuraavassa keksinnön erästä suoritusesimerkkiä selostetaan viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää kaaviollisena pystyleikkauksena keksinnön mukaisen voimamenetelmän toteuttavalla laitteistolla varustettua siiloa.

Pystysuuntaisen, esim. lieriömäisen siilon alaosassa on valu-tussuppilo, joka tasapohjaisessa siilossa muodostuu kivettyneestä kiviaineksesta, mutta joka käytännössä tehdään metalli-levystä kitkan pienentämiseksi. Valutussuppilon alapäässä on laskuaukko, jonka yläpuolella valutussuppilon yläpäässä on siilon poikki ulottuva holvauselin, jonka alapuoliseen tilaan synnytetään painevoima 2 esittämättä jätetyllä puhaltimella.

Siilo on enemmän tai vähemmän täytetty kiviaineksella, jonka painovoima on esim. 100.000 kg. Holvauselimen alapuolisessa tilassa olevan ilman painevoima riippuu holvauselimen pinta- alasta ja käytetystä paineesta. Ilman painevoima on esim.

2 1,5 ik (1,5 kg/cm ) eli holvauselimen pinta-alan ollessa 2 19.250 cm on painevoima 28.875 kg.

Välittömästi holvauselimen yläpuolelle on sovitettu holvaava elin 5, jonka alapuolelle avautuu höyryputki 6, jonka toinen pää liittyy esittämättä jätettyyn höyrynkehittimeen. Höyry-putkeen liittyy venttiili 7, joka avataan ja suljetaan ainoastaan silloin, kun ilmapuhallin on käynnistetty, jotta höyryn purkautuminen tapahtuisi aina paineenalaiseen tilaan. Siilo- aineeseen vaikuttavan höyryn lämpötila on esim. 200°C ja höy- 2 ryn lämpövoima 15 ik (15 kg/cm ) eli 288.750 kg. Kuitenkin tämä lämpövoima häviää sen muuttuessa sekä siiloaineen liiketilaksi että siiloaineen lämpötilaksi.

Siiloaineen välinen kitkavoima voi kuitenkin olla suurempi kuin painovoima 1 ja painevoima 2 yhteensä. Tällöin kiviaines ei valu laskuaukosta. Ongelman poistamiseksi on holvauselimen ja laskuaukon välille sovitettu painevoiman ja painovoiman vaikutussuunnassa oleva kitkalevy, joka hävittää siiloaineen välisen kitkavoiman, joten kaikki siiloaineet voidaan painaa 64098 4 kuumana ulos laskuaukosta.

Edellä esitetty laitejärjestely toteuttaa erään olennaisen aikaisemmin esittämättömän voimamenetelmäperiaatteen, nimittäin sen, että kaikki valuttamista edistävät lisävoimat (painovoiman 1 lisäksi) on keskitetty valutusaukon kautta kulkevalle pystysuoralle. Kuitenkin tämä voimamenetelmä on seuraus Newtonin ainepisteen klassisen dynamiikan peruslakien eli voimalakien soveltamisesta. Kun siiloaineen välinen kitkavoima kumoaa painovoiman vaikutuksen pysyy kappale levossa ellei jokin voima pakota sitä muuttamaan liiketilaansa. Liikesuunnan muutos tarvitsee lisävoiman; tässä tapauksessa painevoi-man ja hävitetyn kitkavoiman sekä lämpövoiman. Liikkeen muutos on verrannollinen vaikuttaviin voimiin ja se tapahtuu saman viivan suunnassa, missä voimat vaikuttavat, eli voimat on kohdistettava yhdessä painovoiman kanssa valutusaukkoon (tarkastelu pätee ilman ns. ideaalisia olosuhteita). Täten on perusteltu voimien keskittäminen tarkimmin valutusaukon kautta kulkevalle pystysuoralle, jota pitkin ainepisteen suoraviivainen liike tapahtuu.

Claims (2)

64098

1. Voimamenetelmä kiviaineen valuttamiseksi siilosta, jossa menetelmässä käytetään siilon alaosaan sovitettua holvauselin-tä, jonka alapuoliseen holvaustilaan eli suljettuun umpitilaan synnytetään painevoima (2), tunnettu siitä, että valuttamista edistävät voimat keskitetään valutusaukon kautta kulkevalle pystysuoralle sijoittamalla kitkavoimaa (3) hävittävä pystysuuntainen kitkalevy ja kohdistamalla painevoima (2) sekä sitä lisäävä lämpövoima (4) valutusaukon kautta kulkevalle pystysuoralle, jota pitkin ainepisteen suoraviivainen liike tapahtuu.

2. Laitteisto kiviaineksen valuttamiseksi siilosta patenttivaatimuksen 1 mukaisella voimamenetelmällä, johon laitteistoon kuuluu siilon alaosaan sovitettu holvauselin sekä ilman-puhallin painevoiman (2) synnyttämiseksi holvauselimen alapuoliseen holvaustilaan eli suljettuun umpitilaan, tunnettu siitä, että kitkalevy, holvauselin ja höyryputken (6) pää ovat valutusaukon kautta kulkevalla pystysuoralla, jota pitkin ainepisteen suoraviivainen liike tapahtuu.