RU2064425C1

RU2064425C1 - Loose material hopper

Info

Publication number: RU2064425C1
Application number: RU93033558A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Буробин; В.Ф. Салынский; И.Н. Сажнев
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: materials handling, storage and dispensing. SUBSTANCE: hopper for loose materials has bridge breaker made in form of group of disks 3 rigidly secured on shaft 2 at angle to its axis, adjacent disks being tilted relative to each other. Bridge breaker has torsional vibration impulsator and inertia mechanism installed at drive side. Torsional vibration impulsator is made in form of planetary gear mechanism with central gear wheel 4 and unbalanced planet pinions 6 engaging with gear wheel 4. Planet pinions are mounted on carrier 5 which is kinematically coupled with bridge breaker shaft 2. Inertia mechanism installed on bridge breaker shaft is made in form of crank with connecting rods 8 and sliders 9 connected with rods 8. Sliders, in their turn, are connected with resilient members 11 secured in housing 12. EFFECT: enlarged operating capabilities. 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для хранения и последующей выдачи трудносыпучих материалов, склонных к слеживанию и сводообразованию, и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства. The invention relates to devices for storage and subsequent issuance of bulk materials, prone to caking and arching, and can find application in various sectors of the economy.

Известно бункерное устройство для сыпучих материалов, содержащее корпус и вмонтированный в его стенки приводной вал, снабженный сводообрушителем, выполненным в виде дисков, на поверхности которых имеются фигурные приливы (1). A bunker device for bulk materials is known, comprising a housing and a drive shaft mounted in its walls, equipped with a shredder made in the form of disks, on the surface of which there are figured tides (1).

Однако такое бункерное устройство обеспечивает ограниченную зону сводообрушения. However, such a bunker device provides a limited collapse zone.

Известен также бункер, содержащий корпус и механизм сводообрушения, включающий горизонтальный вал с закрепленными на нем дисками с отверстиями (2). Also known is a hopper containing a housing and a collapse mechanism, including a horizontal shaft with discs with holes fixed thereon (2).

В данном устройстве зона рыхления материала расширена. Однако вследствие того что сводообрушитель установлен вблизи стенки корпуса, его воздействие на свод имеет местное значение. In this device, the loosening zone of the material is expanded. However, due to the fact that the arch breaker is installed near the wall of the body, its effect on the arch is of local importance.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является бункер для сыпучих материалов, содержащий корпус и механизм для сводообрушения, включающий горизонтальный вал с закрепленными на нем дисками с отверстиями, при этом диски закреплены на валу под углом к его оси, равным или больше угла естественного откоса материала, причем смежные диски наклонены навстречу один другому. Диски на валу могут быть закреплены эксцентрично (3). The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a hopper for bulk materials, comprising a housing and a mechanism for collapse, including a horizontal shaft with disks attached with holes fixed to it, while the disks are mounted on the shaft at an angle to its axis equal to or greater than the angle natural slope of the material, and adjacent discs are inclined towards one another. Disks on a shaft can be fixed eccentrically (3).

Такое техническое решение бункера для сыпучих материалов по сравнению с рассмотренными выше направлено на повышение эффективности сводообрушения. При этом, как показала практика использования, схемно-конструктивные особенности сводообрушителя бункера накладывают определенные условия на протекание процесса сводообрушения сыпучего материала и его выгрузки, причем он является глубоко зависимым от кинематики движения рабочих элементов сводообрушителя, физико-механических свойств перегружаемого материала, его фракционного состава и агрегатного состояния. Such a technical solution of the bunker for bulk materials compared to those discussed above is aimed at increasing the efficiency of collapse. Moreover, as shown by the use, the circuit design features of the hopper shredder impose certain conditions on the course of the collapse of the bulk material and its unloading, and it is deeply dependent on the kinematics of movement of the working elements of the shredder, the physicomechanical properties of the material being loaded, its fractional composition and state of aggregation.

Так, сводообрушитель с наклонно расположенными на валу по отношению друг к другу дисками обеспечивает удовлетворительную работу при выгрузке и хранении в бункере сыпучих материалов с неустойчивыми внутренними связями между частицами материала. При восстановлении сыпучести материала под воздействием сводообрушителя потоки материала свободно проходят через воронкообразные полости в каждой группе смежных дисков без уплотнения и заклинивания материала с пересыпанием его из полости в полость через отверстия в дисках сводообрушителя. При этом разгрузка бункера осуществляется равномерно при минимальных затратах энергии на побуждение материала к истечению. So, a demolition casing with disks inclined on the shaft relative to each other ensures satisfactory operation during unloading and storage of bulk materials in the hopper with unstable internal bonds between material particles. When recovering the flowability of a material under the influence of a shredder, material flows freely pass through funnel-shaped cavities in each group of adjacent disks without compaction and jamming of the material with its pouring from a cavity into a cavity through holes in the shredder disks. In this case, the unloading of the hopper is carried out uniformly with minimal energy consumption for inducing the material to expire.

Однако в схемно-конструктивном решении механизма сводообрушителя не в полной мере реализуется положительно доминирующий фактор сдвиговый характер движения рабочих элементов сводообрушителя и, следовательно, геометрические характеристики траектории движения, динамика и направленность силового воздействия наклонно расположенных дисков на материалы, склонных к образованию устойчивых сводов и зависанию. Так, исключение подвижности наклонных дисков в угловых направлениях при вращательном движении сводообрушителя значительно снижает эффективность их динамического воздействия на свод слежавшегося материала и механического разрушения его структурных образований. Существенное влияние на процесс сводообрушения оказывает влажность материалов, склонных к налипанию. However, in the structural design solution of the demolition mechanism, the positively dominant factor does not fully realize the shear nature of the movement of the working elements of the demolisher and, therefore, the geometric characteristics of the trajectory of movement, the dynamics and direction of the force of the inclined discs on materials that are prone to the formation of stable arches and freezing. Thus, the exclusion of the mobility of inclined disks in the angular directions during the rotational movement of the shredder significantly reduces the effectiveness of their dynamic effects on the arch of caked material and the mechanical destruction of its structural formations. The moisture content of materials prone to sticking has a significant effect on the collapse process.

При сводообрушении трудносыпучих материалов, в частности насыпных грузов неоднородной структуры, возможны случаи заклинивания крупнокусковых включений между смежными дисками с последующей напрессовкой материала и зарастанием проходного сечения на уровне наименьшего углового их смыкания под воздействием напорных усилий разрыхленной массы при вращении сводообрушителя. Кроме того, наличие множества наклонных дисков на валу сводообрушителя обусловливает повышенное суммарное лобовое сопротивление при внедрении их в локально образованные слежавшиеся массы сыпучего материала. Это, в свою очередь, приводит к повышенным механическим нагрузкам на элементы сводообрушителя и энергетическим затратам. When collapsing hard-flowing materials, in particular bulk cargo of a heterogeneous structure, cases of jamming of large-sized inclusions between adjacent disks with subsequent pressing of the material and overgrowing of the passage section at the level of their smallest angular closure under the pressure of the loosened mass during rotation of the collapsor are possible. In addition, the presence of a plurality of inclined disks on the shaft of the demolition shaft causes an increased total frontal resistance when they are introduced into locally formed packed masses of bulk material. This, in turn, leads to increased mechanical stress on the elements of the shredder and energy costs.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности сводообрушения трудносыпучих материалов и снижение энергозатрат привода. The present invention is directed to improving the efficiency of collapse of bulk materials and reducing energy consumption of the drive.

Решение поставленной задачи достигается тем, что бункер для сыпучих материалов содержит корпус и механизм для сводообрушения, включающий горизонтальный вал с закрепленными на нем дисками. Диски закреплены на валу под углом к его оси, равным или больше угла естественного откоса материала, причем смежные диски наклонены навстречу один к другому. Сводообрушитель со стороны привода снабжен последовательно установленными на его валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом. Импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма с центральным зубчатым колесом и контактирующих с ним смонтированных на водиле противофазно неуравновешенных сателлитов, при этом водило кинематически связано с валом сводообрушителя. Инерционный механизм установлен на валу сводообрушителя и выполнен в виде размещенного в корпусе кривошипа, который соединен посредством противоположно расположенных шатунов с ползунами. Ползуны смонтированы в направляющих и связаны с упругими элементами, закрепленными в корпусе механизма. The solution to this problem is achieved by the fact that the hopper for bulk materials contains a housing and a mechanism for collapse, including a horizontal shaft with disks mounted on it. The disks are mounted on the shaft at an angle to its axis equal to or greater than the angle of repose of the material, and adjacent disks are inclined towards one another. The shaft breaker on the drive side is equipped with a torsion oscillator and an inertial mechanism sequentially mounted on its shaft. The torsional vibration pulser is made in the form of a planetary-gear mechanism with a central gear wheel and antiphase unbalanced satellites in contact with it mounted on the carrier, while the carrier is kinematically connected with the shaft of the shaft breaker. The inertial mechanism is mounted on the shaft of the shaft breaker and is made in the form of a crank located in the housing, which is connected by means of opposite connecting rods to the sliders. The sliders are mounted in guides and connected with elastic elements fixed in the mechanism body.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный бункер для сыпучих материалов отличается тем, что сводообрушитель со стороны привода снабжен последовательно установленными на его валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом, при этом импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма с центральным зубчатым колесом и контактирующих с ним смонтированных на водиле противофазно неуравновешенных сателлитов, причем водило кинематически связано с валом сводообрушителя, инерционный механизм установлен на валу сводообрушителя и выполнен в виде размещенного в корпусе кривошипа, соединенного посредством противоположно расположенных шатунов с ползунами, смонтированными в направляющих и связанными с упругими элементами, закрепленными в корпусе механизма. Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed bunker for bulk materials is characterized in that the shaft breaker on the drive side is equipped with a torsional vibration pulser and an inertial mechanism mounted on its shaft, while the torsional vibration pulser is made in the form of a planetary gear mechanism with a central gear the wheel and antiphase unbalanced satellites mounted on the carrier mounted in contact with it, and the carrier was kinematically connected with the shaft of the arch brushitelya, an inertial mechanism is mounted on the shaft and the bridge breaker is in the form housed in a crank housing connected by oppositely arranged connecting rods with sliders mounted in guides and associated with elastic elements fixed to the mechanism housing.

В предлагаемом бункере для сыпучих материалов за счет пространственных угловых колебаний и вибрационного воздействия наклонно расположенных дисков сводообрушителя обеспечивается эффективный процесс сводообрушения трудносыпучих материалов и улучшение истечения их из бункера при снижении энергоемкости привода. In the proposed bunker for bulk materials due to spatial angular vibrations and vibration effects of obliquely located disks of the creeper, an effective process of caving of hard-to-flow materials and an improvement in their outflow from the bunker is ensured while reducing the energy consumption of the drive.

На фиг.1 показано предлагаемое бункерное устройство; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 и 4: варианты схем эксцентричного крепления сводообрушителя. Figure 1 shows the proposed bunker device; in Fig.2 a section aa in Fig. 1; figure 3 and 4: options for schemes of eccentric fastening of the shaft breaker.

Бункер содержит корпус 1 в форме усеченного конуса, пропущенный через стенки бункера приводной горизонтальный вал 2, расположенный в зоне возможного образования свода материала, и сводообрушитель, выполненный в виде группы дисков 3, жестко закрепленных на валу 2 под углом к его оси, равным или больше угла естественного откоса сыпучего материала. The hopper contains a housing 1 in the form of a truncated cone, a horizontal drive 2 passed through the walls of the hopper, located in the zone of the possible formation of the material arch, and a demolisher made in the form of a group of disks 3 rigidly mounted on the shaft 2 at an angle to its axis equal to or more angle of repose of bulk material.

Сводообрушитель со стороны привода снабжен последовательно установленными на валу импульсатором крутильных колебаний и инерционным механизмом. Импульсатор крутильных колебаний выполнен в виде планетарно-зубчатого механизма, содержащего корпус, центральное зубчатое колесо 4 и находящихся с ним в зацеплении диаметрально расположенных на водиле 5 сателлитов 6 с противофазно неуравновешенными грузами 7. Водило 5 кинематически связано с валом 2 сводообрушителя. Инерционный механизм, установленный на валу 2 сводообрушителя, выполнен в виде кривошипа, с которым соединены шатуны 8, а с последними связаны ползуны 9, при этом ползуны смонтированы в направляющих 10 и соединены с упругими элементами 11, закрепленными в неподвижном корпусе 12. The shaft breaker on the drive side is equipped with a torsional vibration pulser and an inertial mechanism sequentially mounted on the shaft. The torsional vibration pulser is made in the form of a planetary-gear mechanism, comprising a housing, a central gear wheel 4 and gears 6, which are diametrically located on the carrier, 6 and with counterbalanced unbalanced loads 7. The carrier 5 is kinematically connected with the shaft 2 of the collapsing shaft. The inertial mechanism mounted on the shaft 2 of the shaft breaker is made in the form of a crank, to which the connecting rods 8 are connected, and the sliders 9 are connected to the latter, while the sliders are mounted in the guides 10 and connected to the elastic elements 11 fixed in the fixed housing 12.

В дисках 3 сводообрушителя образованы отверстия 13. Сечение каждого отверстия обеспечивает пропускную способность материала. Holes 13 are formed in the disks 3 of the shaft breaker. The cross section of each hole provides a material throughput.

Диски 3 установлены на валу 2 таким образом, что каждый последующий наклонен навстречу предыдущему, образуя полости, приближенные к форме воронки. The disks 3 are mounted on the shaft 2 in such a way that each subsequent one is inclined towards the previous one, forming cavities close to the shape of the funnel.

Диски могут быть закреплены на валу 2 с эксцентриситетом 1 относительно геометрической оси вала сводообрушителя. Disks can be mounted on the shaft 2 with an eccentricity 1 relative to the geometrical axis of the shaft of the shaft breaker.

Закрепление дисков на валу под углом к его оси, равным или больше угла естественного откоса сыпучего материала, снижает коэффициент трения между материалом и поверхностью дисков. Fixing the disks on the shaft at an angle to its axis equal to or greater than the angle of repose of the bulk material reduces the coefficient of friction between the material and the surface of the disks.

В зависимости от физико-механических свойств конкретного сыпучего материала, формы и высоты бункера, в последнем могут быть смонтированы несколько сводообрушителей. Depending on the physicomechanical properties of a particular bulk material, the shape and height of the hopper, several shredders can be mounted in the latter.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Материал, загружаемый через верхнюю часть бункера с помощью транспортера (не показан) либо иным способом, в начальный период беспрепятственно проходит сводообрушитель и ссыпается через выгрузное окно. По мере увеличения слоя загружаемого в бункер материала происходит его уплотнение и сводообразование. Material loaded through the upper part of the hopper using a conveyor (not shown) or in any other way, in the initial period passes unhindered shredder and is poured through the unloading window. As the layer of material loaded into the hopper increases, its compaction and arch formation occurs.

При прекращении поступления материала из бункера, что свидетельствует об образовании свода, включают привод, который сообщает сводообрушителю с наклонно расположенными дисками 3 вращательное движение, каждый из которых торцовой и боковой поверхностями воздействуют на массу уплотненного материала. При этом вращение от привода на вал 2 сводообрушителя осуществляется через импульсатор крутильных колебаний, выполненный в виде планетарно-зубчатого механизма, ведущее центральное зубчатое колесо 4 которого передает вращение сателлитам 6. Противофазная неуравновешенность сателлитов 6 дебалансами 7 вызывает на водиле 5 знакопеременный вращающий момент его крутильные колебания, которые передаются валу 2 сводообрушителя. При этом размах крутильных колебаний ограничивается линейной деформацией упругих элементов 11, которые попеременно сжимаются-разжимаются от поворота кривошипа, движения шатунов 8 и ползунов 9, скользящих по направляющим 10. Деформация упругих элементов 11 позволяет создавать размах крутильных колебаний вала 2 и, соответственно, дисков 3 сводообрушителя до 90^o без применения ускоряющих механических передач. Оптимальность работы инерционного механизма предусматривает противоположное расположение направляющих 10.Upon termination of the flow of material from the hopper, which indicates the formation of the vault, include a drive that informs the shaft breaker with inclined discs 3 rotational movement, each of which end and side surfaces act on the mass of compacted material. In this case, rotation from the drive to the shaft 2 of the shaft breaker is carried out through a torsional vibration pulser made in the form of a planetary-gear mechanism, the leading central gear wheel 4 of which transmits rotation to the satellites 6. The out-of-phase imbalance of the satellites 6 with unbalances 7 causes the alternating torque torsional oscillations on the carrier 5 that are transmitted to the shaft 2 demolition. In this case, the range of torsional vibrations is limited by the linear deformation of the elastic elements 11, which are alternately compressed-unclenched by the rotation of the crank, the movement of the connecting rods 8 and the sliders 9 sliding along the guides 10. The deformation of the elastic elements 11 allows you to create the magnitude of the torsional vibrations of the shaft 2 and, accordingly, the disks 3 demolition up to 90 ^o without the use of accelerating mechanical gears. The optimality of the inertial mechanism provides for the opposite arrangement of the guides 10.

Таким образом, вал 2 сводообрушителя с наклонно расположенными дисками 3 совершает, помимо вращательного движения вокруг своей оси, дополнительно еще и угловые колебания. Импульсные угловые колебания сводообрушителя и знакопеременные силовые воздействия наклонных дисков при угловом осциллирующем цикле движения ослабляют структуру локально слежавшихся масс сыпучего материала и способствуют интенсивному разрушению его структурных образований за счет создания в нем сложного напряженного состояния, так как помимо напряжений сжатия и растяжения, сконцентрированных в зоне вращения каждого из дисков сводообрушителя, возникают объемные напряжения изгиба, ускоряющие процесс расслоения и крошения слежавшейся массы материала. Режим угловых колебаний сводообрушителя, динамика и направленность силового воздействия наклонно расположенных дисков на массу насыпного груза способствует более эффективному разрушению устойчивых связей материала и обрушению сводов. Thus, the shaft 2 demolition with inclined discs 3 performs, in addition to the rotational movement around its axis, also angular oscillations. The pulsed angular vibrations of the shredder and the alternating force effects of the inclined disks during the angular oscillating motion cycle weaken the structure of locally caking masses of bulk material and contribute to the intensive destruction of its structural formations due to the creation of a complex stress state in it, since in addition to compressive and tensile stresses concentrated in the rotation zone of each of the disks-breaker disks, volumetric bending stresses arise, accelerating the process of delamination and crumbling ysya weight material. The regime of angular oscillations of the cave-breaker, the dynamics and direction of the force impact of the inclined disks on the bulk of the bulk cargo contributes to a more effective destruction of stable material bonds and the collapse of the arches.

Поскольку смежные диски сводообрушителя наклонены навстречу друг к другу и образуют приближенные к форме воронки полости, они при круговом вращении и угловом осциллирующем цикле движения осуществляют одновременно подрезание свода, рыхление материала, захват его порциями и разбрасывание внутри бункера, увеличивая скорость высыпания через выгрузное окно бункера. Since the adjacent disks of the shredder are tilted towards each other and form cavities close to the shape of a funnel, they rotate the arch, loosen the material, grab it in portions and scatter it inside the hopper in a circular rotation and angular oscillating cycle of motion, increasing the speed of pouring out through the hopper discharge window.

При циклично повторяющихся угловых колебаниях дисков в процессе вращательного движения сводообрушителя поток материала в воронкообразных полостях наклонных дисков совершает более сложные пространственные перемещения, а его смежные слои имеют ступенчатые сдвиги по фазе; при контакте материала с поверхностью дисков и под воздействием с их стороны силовых импульсов имеют место разрыв сплошности потока, разрушение связанности составляющих его частиц и слоев и одновременно выравнивание потока за счет дополнительного перераспределения сыпучего материала по вертикали внутри каждой воронкообразной полости и горизонтали между соседними полостями через отверстия 13 в дисках 3 сводообрушителя. Пересыпание материала из полости в полость между дисками сводообрушителя способствует также интенсивному рыхлению материала и выталкиванию его из полости. With cyclically repeated angular oscillations of the disks during the rotational movement of the shredder, the material flow in the funnel-shaped cavities of the inclined disks makes more complex spatial movements, and its adjacent layers have stepwise phase shifts; upon contact of the material with the surface of the disks and under the influence of power pulses from them, there is a break in the flow continuity, destruction of the cohesion of its constituent particles and layers, and at the same time, the flow is evened out due to the additional redistribution of bulk material vertically inside each funnel-shaped cavity and horizontally between adjacent cavities through 13 in discs 3 of the shaft breaker. The pouring of material from the cavity into the cavity between the disks of the shredder also contributes to the intensive loosening of the material and its expulsion from the cavity.

Интенсификация процесса воздействия сводообрушителя на перегружаемый материал сопровождается устранением застойных зон, налипания материала на диски и зарастания проходного сечения между смежными дисками на уровне их наименьшего углового раскрытия. The intensification of the process of the impact of the shredder on the overloaded material is accompanied by the elimination of stagnant zones, the sticking of material on the disks and the passage section overgrowing between adjacent disks at the level of their smallest angular opening.

Таким образом, схемно-конструктивное решение предлагаемого бункера для сыпучих материалов по сравнению с базовым объектом, принятым за прототип, обеспечивает за счет импульсных угловых колебаний сводообрушителя эффективный процесс сводообрушения материалов, склонных к образованию устойчивых сводов и зависаний, и равномерное истечение материала из бункера в технологические установки и транспортно-технологическое оборудование, что позволяет улучшить эксплуатационные возможности бункера. Thus, the structural design solution of the proposed hopper for bulk materials in comparison with the base object adopted as a prototype provides due to pulsed angular vibrations of the shredder an effective process of shattering of materials prone to the formation of stable roofs and hangs, and uniform outflow of material from the hopper into the technological installations and transport and technological equipment, which allows to improve the operational capabilities of the bunker.

Применение импульсного режима воздействия на слежавшуюся массу сыпучего материала при сводообрушении приводит к снижению на 15% сопротивления вращению сводообрушителя. Снижаются также пусковые моменты. Это позволяет на 20-25% снизить установочную мощность электродвигателя. Вследствие этого снижаются затраты и экономится электроэнергия. The use of a pulsed mode of action on the packed mass of bulk material during collapse leads to a 15% reduction in resistance to rotation of the breaker. Starting points are also reduced. This allows you to reduce the installation power of the electric motor by 20-25%. As a result, costs are reduced and energy is saved.

Claims

Bulk hopper for bulk materials, comprising a housing and a casing demounter, including a horizontal shaft with inclined discs, the adjacent discs being tilted towards one another, characterized in that the camber demounting on the drive side is equipped with a torsional vibration pulser and an inertial mechanism mounted in series on its shaft while the torsional vibration pulser is made in the form of a planetary-gear mechanism with a central gear and mounted on contact with it satellite rod with unbalances fixed on them in antiphase, the carrier kinematically connected to the shaft of the shaft breaker, the inertial mechanism mounted on the shaft of the shaft breaker and made in the form of a crank located in the body of the crank connected by means of opposite connecting rods with sliders mounted in guides and connected with elastic elements, fixed on the case.