RU149025U1

RU149025U1 - DEVICE FOR DESTRUCTION OF ARCHES OF BULK MATERIAL

Info

Publication number: RU149025U1
Application number: RU2014125095/12U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Анжелика Анатольевна Шагарова; Лилия Евгеньевна Тарасенко; Наталия Андреевна Прохоренко; Александр Анатольевич Бабин; Тимофей Александрович Дулькин
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2014-12-20

Abstract

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 выражениемгде m - масса вертикальной штанги с элементами обрушения, кг;a - жесткость пружины, Н/м;ƒ - частота вибратора осевых колебаний, Гц.A device for breaking arches of bulk material in bunkers, comprising a rod suspended freely on a spring in the center of the bunker, with collapse elements made in the form of radial elastic rods that are rigidly fixed to the rod, characterized in that the device is equipped with an axial vibration vibrator to which it is connected a spring with a rod suspended on it, while the mass of the rod with the elements of collapse is determined by the expression where m is the mass of the vertical rod with elements of the collapse, kg; a - spring stiffness, N / m; ƒ - vibration frequency pa axial oscillations in Hz.

Description

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.The technical solution relates to the field of storage of bulk, caking and sticky materials in silos and can be used in the construction, engineering, metallurgical, chemical, petrochemical, agricultural, pharmaceutical and other industries.

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).A device for collapsing arches of bulk material in bins is known, comprising a vertical rod located in the hopper and mounted on it with the possibility of vertical movement of a spiral, the upper end of which is connected to the rod by a height-adjustable sleeve, the rod being mounted with the possibility of oscillatory or rotational movement, on which at least two concentric conical spirals are mounted, and the winding of these spirals is made in the opposite direction and with a variable pitch (description of the invention tions to the patent 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.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the insufficient efficiency of the collapse of the arches of bulk materials, especially those that form caking and sticky substances.

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).Known vibration device for the release of bulk materials from the tank, including a flexible working body having a loading and unloading part, and a vibrator installed in the unloading part, while the working body in the unloading part is equipped with sides located at an angle to the working body, the sides are freely supported on the unloading part at several points, and the distance between the nearest support points of the side to the unloading part of the working body is equal to or a multiple of the wavelength forming in the working body (certificate on p useful to model RF №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.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the uneven effect of the vibro drive on the flexible working body, especially in the area of the loading part, the most remote from the vibro drive, which reduces the efficiency of vibrations especially when caking out sticky and sticky bulk materials.

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).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is a device for destroying arches of bulk material in bunkers, containing staff} suspended in the center of the bunker, with collapse elements made in the form of radial rods from compression or tension springs located on different levels with horizontal displacement and rigidly fixed by some ends on the walls of the hopper, and others on a vertical rod, but the vertical rod is suspended freely on the spring, (description s invention to a RF patent №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.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the lack of effectiveness of the collapse of the arches of especially sticky and caking bulk materials due to their adhesion to the walls of the hopper.

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.The objective of the proposed device for the destruction of the arches of granular material in the bunkers is to increase the amplitude of the oscillations of the vertical rod and the elements of collapse rigidly fixed on it due to the resonating effect.

Техническим результатом является увеличение эффективности обрушения сводов сыпучих веществ, образующихся на стенках бункера, особенно липких и слеживающихся материалов.The technical result is to increase the efficiency of the collapse of the arches of bulk solids formed on the walls of the hopper, especially sticky and caking materials.

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 выражениемThe technical result is achieved in that in a device for breaking arches of granular material in bunkers containing a rod suspended freely on a spring in the center of the bunker, with caving elements made in the form of radial elastic rods that are rigidly fixed to the rod, characterized in that the device equipped with a vibrator of axial vibrations, to which a spring is connected with a rod suspended on it, while the mass of the rod with collapse elements is determined by the expression

где m - масса вертикальной штанги с элементами обрушения, кг;where m is the mass of the vertical rod with collapse elements, kg;

a - жесткость пружины, Н/м; a - spring stiffness, N / m;

f - частота вибратора осевых колебаний, Гц.f is the frequency of the vibrator axial vibrations, Hz.

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.Providing the device with a vibrator of axial vibrations, to which a spring with a rod suspended on it, allows the process of destruction of the arches of bulk material with constant vibration, which increases the efficiency of its removal from the hopper, especially sticky and caking substances.

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).Setting the mass of the vertical rod with the elements of collapse, obeying expression (1) allows vibration in resonance mode, which leads to an increase in the amplitude of oscillations of the rod with elements of collapse and contributes to the greater effect of vibration on the arches of bulk material, its thixotropic dilution, especially sticky and caking substances , which increases the efficiency of destruction of the arches of bulk material in bunkers (Yavorsky VM, Detlaf A.A. Handbook of Physics. - M.: Gostekhizdat Physics and Mathematics Mat. Literature, 1963, p. 102).

На чертеже представлен общий вид в разрезе устройства для разрушения сводов сыпучего материала в бункерах.The drawing shows a General view in section of a device for breaking arches of bulk material in silos.

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.The device comprises a collapsor in the form of a vertical rod 1 suspended in the center of the hopper 2, with collapse elements made in the form of radial elastic rods 3 (for example, elastic plates), which are rigidly fixed to the vertical rod 1. The vertical rod 1 is freely suspended on the spring 4, and the other end of the spring 4 is rigidly connected to the axial vibrator 5, providing axial vibrations with a frequency f and amplitude A. The mass of the vertical rod 1 with radial elastic rods 3 corresponds to the condition of equation (1). In this case, the vertical rod 1 with radial elastic rods 3 starts to work in resonance mode with a frequency f equal to the frequency of axial vibrations of the vibrator 5, but with an amplitude A ₀ greater than the amplitude A of the vibrations of the vibrator.

Устройство для разрушения сводов сыпучего материала в бункерах работает следующим образом.A device for the destruction of the arches of bulk material in the hoppers works as follows.

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 A₀ 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.A voltage is applied to the vibrator 5, which the actuator converts to axial vibrations with a frequency f and amplitude A. Since the end of the spring 4 is rigidly connected to the vibrator 5 of the axial vibrations, these vibrations are constantly transmitted to the spring 4. In addition, when the condition (1 ) spring 4 goes into resonance vibrations, in which the frequency f is equal to the frequency of axial oscillation of the vibrator 5, and the amplitude a ₀ becomes much larger than the amplitude a of the axial vibrations of the vibrator 5. The amplitude a and frequency f ₀ are transmitted to the Vertical battening post 1 and radial elastic thrust 3 which destroy vaults particulate material present in the hopper 2. Especially effective will be affected by oscillations with a frequency f and an amplitude A ₀ of the resonance at sticky and caked materials placed in the hopper 2. They are thixotropic thinning down effective viscosity and even go into a vibrated state, while the friction force of the material particles on the walls of the hopper and between the particles themselves becomes less than the force of the vibration effect proportional to the vibrational mu acceleration, which leads to an efficient destruction of the arches of the bulk material in hoppers and prevents occurrence of new codes.

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/м≈2,7 т/м.Example. The vibration frequency of the vibrator is 5 axial vibrations (of an electric motor with unbalanced mass) f = 40 Hz, the vibration amplitude is A = 0.6 mm. Spring stiffness 4 - a = 26500 N / m≈2.7 t / m.

Согласно уравнению (1), масса вертикальной штанги 1 с элементами обрушения в виде радиальных упругих тяг 3 будет составлятьAccording to equation (1), the mass of the vertical rod 1 with the collapse elements in the form of radial elastic rods 3 will be

,

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.Laboratory studies showed that the amplitude of the oscillations increased to A ₀ = 1.4 mm, that is, 2.33 times. The time for emptying the hopper with 1 kg of wet sand with resonant vibration compared with the time for emptying the same mass of sand from the hopper without vibration (when the vibrator is turned off, 5 axial vibrations, that is, in the emptying mode of the hopper 2 according to the prototype (RF patent No. 2096084), decreased from 272 seconds to 161 seconds, i.e. 1.69 times.

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 A₀, чем амплитуда колебаний A вибратора 5, что приводит к эффективному разрушению сводов сыпучего материала в бункерах, в том числе липких и слеживающихся веществ.Thus, supplying the device with a vibrator 5 of axial vibrations, to which a spring 4 is connected with a rod 1 suspended on it, and subordinating the mass of the vertical rod 1 with the collapse elements to condition (1) allows you to translate the usual vibrations of the vibrator 5 of the axial vibrations into the resonant vibration mode of the vertical rod 1 with elements of collapse corresponding to much larger vibration amplitude a ₀ than the vibration amplitude a vibrator 5, which leads to an efficient destruction of the arches of the bulk material in bins, including sticky and caking agents.

Claims

A device for destroying arches of bulk material in hoppers, comprising a rod suspended freely on a spring in the center of the hopper, with collapse elements made in the form of radial elastic rods that are rigidly mounted on the rod, characterized in that the device is equipped with an axial vibration vibrator to which is connected a spring with a rod suspended on it, while the mass of the rod with collapse elements is determined by the expression

where m is the mass of the vertical rod with collapse elements, kg;

a - spring stiffness, N / m;

ƒ - frequency of the vibrator of axial vibrations, Hz.