PL183287B1 - Model silosu do badań efektów parcia ośrodka sypkiego - Google Patents

Abstract

Model silosu do badań efektów parcia ośrodka sypkiego zawierający walcowy płaszcz zamknięty od dołu dnem z otworami zsypowymi i osadzony na stelażu, znamienny tym, że wewnątrz ścianki płaszcza (1) wykonanego z siatkobetonu umieszczony jest obwodowo układ grzewczy połączony z instalacją zewnętrzną, natomiast na obwodzie płaszcza (1) pod jego zewnętrzną powierzchnią, na wybranym poziomie lub wybranych poziomach, umieszczone są tensometry (6) zespolone z siatką (2) zbrojącą ścianę, a w pobliżu tensometrów (6) umieszczone są czujniki temperatury.

Description

Przedmiotem wynalazku jest model silosu przeznaczony do badań efektów parcia ośrodka sypkiego takiego jak ziarno zbóż, piasek, cement itp.

Badania modelowe parcia ośrodków sypkich w komorach silosów mają duże znaczenie naukowe, gdyż brak jest w pełni przekonywujących rozwiązań teoretycznych opisujących wartości i rozkład parcia silosowego.

Dotychczasowe konstrukcje modeli silosów, wykonywane z żelbetu lub metalu, umożliwiają przeprowadzenie badań efektów parcia:

- bezpośrednio, tj. w modelu komory silosu umieszczone są specjalne czujniki do pomiaru naporu ośrodka sypkiego,

- pośrednio , tj. tensometry mierzące wielkości odkształceń mocowane są do ścian silosu, a następnie na drodze analitycznej wyznacza się wartości parcia ośrodka sypkiego.

Powyższe konstrukcje modeli silosów pozwalają na badanie parcia ośrodków sypkich bez uwzględnienia wpływu zmian temperatury.

Zmiana temperatury ściany wywołana np. zmianą temperatury otoczenia silosu, jest istotnym czynnikiem mającym wpływ na wartości parcia ośrodków sypkich oraz na deformacje (odkształcenia, przemieszczenia) i rozkład sił wewnętrznych w ścianie komory silosu. Wpływ pól temperatury był uwzględniany w badaniach sporadycznie. Na przykład w USA badania takie przeprowadzano na cylindrycznym modelu silosu o wysokości 1,2 m i średnicy 0,9 m, wykonanym z blachy aluminiowej grubości 0,8 mm, zadając pole temperatury poprzez ogrzewanie lub ochładzanie powietrza w komorze klimatycznej, do której wstawiono napełniony model silosu. Takie rozwiązanie umożliwia jedynie bardzo powolne zadawanie osiowo - symetrycznego pola temperatury.

Brak jest aktualnie rozwiązań konstrukcyjnych modeli silosów, które umożliwiałyby przeprowadzenie badań efektów parcia ośrodka sypkiego z uwzględnieniem zmian temperatury.

Rozwiązaniem tego problemu jest konstrukcja modelu silosu według niniejszego wynalazku.

Istotą rozwiązania jest wykonanie płaszcza modelu silosu z siatkobetonu. Wewnątrz ścianki płaszcza umieszczony jest obwodowo układ grzejny połączony z instalacją zewnętrzną. Na obwodzie płaszcza, pod jego zewnętrzną powierzchnią na wybranym poziomie lub wybranych poziomach umieszczone są tensometry zespolone z siatką zbrojącą ścianę. W pobliżu tensometrów umieszczone są czujniki temperatury. Układ grzewczy wykonany

183 287 jako układ hydrauliczno-grzewczy zbudowany jest z pionowych, wiotkich rurek metalowych gęsto ustawionych między dwoma siatkami siatkobetonu, z którego wykonany jest płaszcz modelu i połączonych od góry i dołu zbiorczymi przewodami, które z kolei połączone są z zewnętrzną instalacją hydrauliczno-grzewczą. Tensometry mocowane są na cienkich stalowych taśmach okalających ścianę i zespolonych z siatką zbrojeniową.

Przedstawiony model silosu umożliwia:

- niezależną realizację obciążenia statycznego lub dynamicznego wywołanego poprzez parcie ośrodków sypkich (jak w modelu tradycyjnym), bez udziału pola temperatury i znanymi metodami,

- niezależną realizację obciążenia zmiennym polem temperatury przekazywanym od czynnika wodnego cyrkulującego wewnątrz ścianki, bez udziału ośrodka sypkiego,

- jednoczesną realizację obciążenia ścianki modelu silosu parciem ośrodka sypkiego sprzężonym z polem temperatury.

Na tak zaprojektowanym modelu można mierzyć odkształcenia obwodowe, odkształcenia w kierunku tworzącej, przemieszczenia radialne i temperaturę, w wybranych punktach pomiarowych.

W żelbetowych modelach silosu znaczna grubość ścianki podyktowana względami konstrukcyjnymi i technologicznymi) i stosunkowo duża wartość współczynnika sprężystości podłużnej betonu powodują, że mierzone na nich odkształcenia są z reguły małe. Przedstawiony model z siatkobetonu umożliwia wykonanie ścianki o niewielkiej grubości, nawet do 5-7 mm. Mała grubość ścianki i własności rozciąganego siatkobetonu (niskie wartości współczynnika sprężystości podłużnej siatkobetonu) wpływają na zwiększenie wartości odkształceń, co jest ważną zaletą w badaniach modelowych, gdyż wydatnie zmniejsza się względny błąd pomiarów.

Przykładowa konstrukcja modelu silosu według wynalazku pokazana jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z boku modelu, a fig. 2 - fragment jego przekroju poprzecznego. .

Model silosu, osadzony na stelażu 9, zbudowany jest z walcowego płaszcza 1 zamkniętego od dołu płaskim dnem 8 stalowym, w którym wykonane są otwory zsypowe. Płaszcz 1 wykonany jest z siatkobetonu, w którym zastosowano wysokiej klasy beton B-30 zbrojony obustronnie siatkami 2 z drutu stalowego. Zastosowanie siatkobetonu pozwoliło na otrzymanie ścianki płaszcza o grubości 14 mm. Wewnątrz ścianki, pomiędzy siatkami 2, umieszczono gęsto rozstawione, wiotkie, pionowe rurki 3 stalowe, które połączono ze zbiorczymi przewodami 4 na górze i na dole modelu. Zbiorcze przewody 4 podłączono do odpowiednio zaprojektowanej zewnętrznej instalacji hydraulicznej i grzewczej. Na obwodzie płaszcza 1 pod zewnętrzna, powierzchnią ścianki umieszczono, na wybranych poziomach, cienkie taśmy 5 stalowe zespolone z siatką 2, na których naklejone są tensometry 6 współpracujące ze zbrojeniem siatkowym przy przenoszeniu odkształceń obwodowych ścianki modelu. W pobliżu tensometrów zlokalizowano punkty pomiaru temperatury poprzez umieszczenie na ściance płaszcza 1 czujników temperatury oraz ustalono punkty pomiaru przemieszczeń znanymi urządzeniami, np. czujnikami indukcyjnymi. Płaszcz modelu, na górze i na dole, zamocowano w stalowych pierścieniach oporowych 7.

Badania efektów parcia środków sypkich z uwzględnieniem zmian temperatury przy użyciu przedstawionego modelu silosu mogą odbywać się według następującej przykładowej procedury.

1. Napełnienie komory ośrodkiem sypkim w stałej temperaturze ściany z ośrodka.

2. Ogrzanie ściany modelu do założonego dodatniego przyrostu temperatury. Podział układu hydraulicznego na kilka sekcji umożliwia wprowadzenie dowolnie zmiennego ogrzania na obwodzie modelu.

3. Ochłodzenie modelu do temperatury wyjściowej.

4. Opróżnienie ochłodzonego modelu.

Oczywiście możliwa jest zmiana kolejności faz, na przykład:

1. Ogrzanie pustego modelu do założonego przyrostu temperatury.

2. Napełnienie modelu o podwyższonej temperaturze.

183 287

3. Ochłodzenie modelu napełnionego ośrodkiem sypkim.

4. Opróżnienie modelu.

W każdej z faz badania określenie wartości i rozkładów parcia ośrodka sypkiego odbywa się drogą pośrednią. Dokonuje się pomiaru odkształceń obwodowych ściany (lub jej przemieszczeń), a następnie na drodze analitycznej, poprzez przekształcenia matematyczne znanych równań konstytutywnych walcowej powłoki, wyznacza się wartości parcia ośrodka sypkiego.

Fig- 2

INSTALACJA

HYDRAULICZNO-GRZEWCZA

Rg.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Model silosu do badań efektów parcia ośrodka sypkiego zawierający walcowy płaszcz zamknięty od dołu dnem z otworami zsypowymi i osadzony na stelażu, znamienny tym, że wewnątrz ścianki płaszcza (1) wykonanego z siatkobetonu umieszczony jest obwodowo układ grzewczy połączony z instalacją zewnętrzną, natomiast na obwodzie płaszcza (1) pod jego zewnętrzną powierzchnią, na wybranym poziomie lub wybranych poziomach, umieszczone są tensometry (6) zespolone z siatką (2) zbrojącą ścianę, a w pobliżu tensometrów (6) umieszczone są czujniki temperatury.

2. Model według zastrz. 1, znamienny tym, że układ grzewczy wykonany jako układ hydrauliczno-grzewczy zbudowany jest z pionowych, wiotkich rurek (3) metalowych gęsto ustawionych między dwoma siatkami (2) siatkobetonu, z którego wykonany jest płaszcz (1) modelu i połączonych od góry i dołu zbiorczymi przewodami (4), które z kolei połączone są z zewnętrzną, instalacją hydrauliczno-grzewczą, natomiast tensometry (6) mocowane są na cienkich stalowych taśmach (5) okalających ścianę i zespolonych z siatką (2) zbrojeniową.