RU227887U1

RU227887U1 - BUN WITH A BULK MATERIAL FLOW SEPARATOR

Info

Publication number: RU227887U1
Application number: RU2024110151U
Authority: RU
Inventors: Антон Анатольевич Шурак; Александр Борисович Голованчиков; Анжелика Анатольевна Шагарова; Ольга Владимировна Коляганова; Виктор Викторович Климов; Евгений Викторович Брюзгин
Filing date: 2024-04-15
Publication date: 2024-08-08

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам в технологических процессах обработки, кратковременного хранения и транспортировки сыпучих материалов, склонных к сводообразованию с использованием бункеров, и может быть использовано на предприятиях агропромышленного комплекса, горнорудной, цементногорной, строительной и других отраслях промышленности. Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение эффективности выгрузки сыпучего материала. Технический результат достигается в бункере с разделителем потока сыпучего материала, содержащем корпус с наклонными стенками, вертикальный разделитель потока материала, разделяющий объем корпуса на равные части, загрузочное и выгрузное окна, причем разделитель потока закреплен к стенкам корпуса посредством пружин растяжения, а в зазорах между стенкой бункера и разделителем расположен тканевый уплотнитель, на поверхности которого нанесено полимерное покрытие, состоящее из сополимеров глицидилметакрилата и стеарилметакрилата при мольном соотношении мономерных звеньев 7:3. The proposed technical solution relates to devices in technological processes of processing, short-term storage and transportation of bulk materials prone to arching using bins, and can be used at enterprises of the agro-industrial complex, mining, cement mining, construction and other industries. The technical result of the proposed technical solution is an increase in the efficiency of bulk material unloading. The technical result is achieved in a bin with a bulk material flow divider containing a housing with inclined walls, a vertical material flow divider dividing the volume of the housing into equal parts, loading and unloading windows, wherein the flow divider is fixed to the walls of the housing by means of tension springs, and in the gaps between the bin wall and the divider there is a fabric sealant, on the surface of which a polymer coating is applied, consisting of copolymers of glycidyl methacrylate and stearyl methacrylate at a molar ratio of monomer units of 7:3.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам в технологических процессах обработки, кратковременного хранения и транспортировки сыпучих материалов, склонных к сводообразованию с использованием бункеров, и может быть использовано на предприятиях агропромышленного комплекса, горнорудной, цементногорной, строительной и других отраслях промышленности.The proposed technical solution relates to devices in technological processes of processing, short-term storage and transportation of bulk materials prone to arching using bunkers, and can be used at enterprises in the agro-industrial complex, mining, cement mining, construction and other industries.

Известен бункер-питатель для порошкообразных материалов, в котором организовано послойное механическое воздействие сводоразрушающих элементов, закрепленных шарнирно на нижнем свободном конце вала, на порошкообразный материал в бункере, за счет его возвратно-поступательного и вращательного движения, бункер-питатель также содержит микропроцессор, который регулирует и контролирует величины линейного перемещения и скорости вращения, входной сигнал микропроцессора прямым или косвенным образом связан с расходной концентрацией порошка, поступающего в разгрузочное устройство бункера, и поддерживаемой в заданных границах за счет наличия обратной связи [Пат. РФ №2406671, МПК B65D 88/26, опубл. 20.12.2010 г.].A feeder hopper for powdery materials is known, in which a layer-by-layer mechanical action of arch-breaking elements, pivotally fixed on the lower free end of the shaft, on the powdery material in the hopper is organized, due to its reciprocating and rotational movement, the feeder hopper also contains a microprocessor, which regulates and controls the values of linear movement and rotation speed, the input signal of the microprocessor is directly or indirectly connected with the consumption concentration of the powder entering the unloading device of the hopper, and maintained within specified limits due to the presence of feedback [Patent. RF No. 2406671, IPC B65D 88/26, published. 20.12.2010].

Недостатками известного бункера-питателя является необходимость использования замкнутой системы управления, что снижает надежность функционирования, а следовательно, и эффективность использования бункера в целом.The disadvantages of the known feeder bunker are the need to use a closed control system, which reduces the reliability of operation, and therefore the efficiency of using the bunker as a whole.

Известна конструкция бункера для сыпучих материалов, включающая бункер для сыпучих материалов с наклонными стенками, вертикальный разделитель потока материала на зоны и выгрузное окно. Объем выгрузного бункера разделен на вертикальные зоны, в нем установлен побудитель истечения материала, выполненный в виде шторы из отрезков сварной цепи, установленных в вертикальной плоскости через определенный шаг. Разрушение сводов в бункере осуществляют, приводя в движение побудитель истечения материала посредством электропривода [Пат. РФ №2721639, МПК B65D 88/64, опубл. 21.05.2020 г.].A design of a bulk material bin is known, including a bulk material bin with inclined walls, a vertical separator of the material flow into zones and a discharge window. The volume of the discharge bin is divided into vertical zones, in which a material outflow stimulant is installed, made in the form of a curtain of welded chain sections installed in a vertical plane at a certain pitch. The destruction of the vaults in the bin is carried out by setting in motion the material outflow stimulant by means of an electric drive [Patent. RF No. 2721639, IPC B65D 88/64, published. 05.21.2020].

Недостатками известного бункера для сыпучих материалов являются повышенная энергоемкость сводоразрушения, неравномерное истечение сыпучего материала, увеличение капитальных затрат за счет сложной конструкции побудителя истечения материала, увеличение эксплуатационных затрат за счет необходимости приводить в движение побудитель истечения материала для разрушения сводов, что в совокупности снижает эффективность протекания процесса выгрузки.The disadvantages of the known bunker for bulk materials are the increased energy consumption of arch destruction, uneven flow of bulk material, increased capital costs due to the complex design of the material flow inducer, increased operating costs due to the need to set in motion the material flow inducer to destroy arches, which together reduces the efficiency of the unloading process.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является выгрузной бункер с разделителем потока сыпучего материала, содержащий бункер для сыпучих материалов с наклонными стенками, вертикальный разделитель потока материала на зоны, загрузочное и выгрузное окна, отличающийся тем, что разделитель потока сыпучего материала расположен по центральной осевой линии бункера и выполнен в виде пластины, жестко прикрепленной к противоположным стенкам бункера, разделяющей объем бункера на равные части, при этом расстояние от верхней кромки бункера до верхнего края разделителя потока сыпучего материала равно 0,25 высоты бункера, а расстояние от выгрузного окна бункера до нижнего края разделителя потока сыпучего материала равно 0,3 высоты бункера [Пат. РФ № 2793477, МПК B65D88/64, опубл. 04.04.2022 г.].The closest technical solution in terms of the set of features to the claimed object and adopted as a prototype is an unloading hopper with a bulk material flow divider, comprising a hopper for bulk materials with inclined walls, a vertical material flow divider into zones, loading and unloading windows, characterized in that the bulk material flow divider is located along the central axial line of the hopper and is made in the form of a plate rigidly attached to the opposite walls of the hopper, dividing the volume of the hopper into equal parts, while the distance from the upper edge of the hopper to the upper edge of the bulk material flow divider is equal to 0.25 of the hopper height, and the distance from the hopper unloading window to the lower edge of the bulk material flow divider is equal to 0.3 of the hopper height [Patent. RF No. 2793477, IPC B65D88/64, published. 04.04.2022].

Недостатками данной конструкции является низкая эффективность выгрузки сыпучего материала из бункера ввиду возможности налипания части материального потока на поверхность разделителя и наклонные стенки. Отсутствие каких либо воздействий на динамические своды сыпучего материала не дает полной возможности равномерного истечения его из бункера, что обуславливается неравномерностью распределения частиц сыпучего материала в пространстве, следовательно, в процессе выгрузки образованием различных усилий на динамические своды в обоих равных объемах, образованных разделителем, что может привести к зависанию части потока сыпучего материала в одной из областей, а также созданию неравномерного выгрузки сыпучего материала, что совокупно снижает эффективность процесса выгрузки. The disadvantages of this design are low efficiency of bulk material unloading from the bin due to the possibility of part of the material flow sticking to the surface of the separator and inclined walls. The absence of any impact on the dynamic vaults of the bulk material does not provide a full opportunity for its uniform flow from the bin, which is due to the uneven distribution of particles of the bulk material in space, therefore, during the unloading process, the formation of different forces on the dynamic vaults in both equal volumes formed by the separator, which can lead to a part of the bulk material flow hanging in one of the areas, as well as the creation of uneven unloading of the bulk material, which collectively reduces the efficiency of the unloading process.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение эффективности выгрузки сыпучего материала.The technical result of the proposed technical solution is an increase in the efficiency of bulk material unloading.

Технический результат достигается в бункере с разделителем потока сыпучего материала, содержащем корпус с наклонными стенками, вертикальный разделитель потока материала, разделяющий объем корпуса на равные части, загрузочное и выгрузное окна, причем разделитель потока закреплен к стенкам корпуса посредством пружин растяжения, а в зазорах между стенкой бункера и разделителем расположен тканевый уплотнитель, на поверхности которого нанесено полимерное покрытие, состоящее из сополимеров глицидилметакрилата и стеарилметакрилата при мольном соотношении мономерных звеньев 7:3.The technical result is achieved in a hopper with a bulk material flow divider, containing a housing with inclined walls, a vertical material flow divider dividing the volume of the housing into equal parts, loading and unloading windows, wherein the flow divider is secured to the walls of the housing by means of tension springs, and in the gaps between the hopper wall and the divider there is a fabric seal, on the surface of which a polymer coating is applied, consisting of copolymers of glycidyl methacrylate and stearyl methacrylate with a molar ratio of monomer units of 7:3.

Прикрепление разделителя потока на пружины растяжения к противоположным стенкам бункера позволит создавать вибрационное воздействие на поток загружаемого материала в процессе наполнения, что даст возможность равномерно распределять сыпучий материал по объему бункера, а также в процессе выгрузки оказывать вибрационное воздействие на динамические своды, что предотвратит налипание частиц сыпучего материала на поверхность разделителя и стенок бункера. Также вибрационные воздействия разделителя позволяют уплотнять слой сыпучего материала при загрузке сыпучего материала, тем самым сводя к минимуму долю пустот в слое, следовательно, делая его более плотным, что способствует созданию однородных динамических сводов и равномерному распределению частиц по объему бункера. В процессе выгрузки сыпучего материала вибрационное воздействие на слой дает возможность предотвратить налипание частиц на поверхность стенок (колебания частиц в слое будут отрывать налипшие частицы) и способствовать равномерному продвижению слоя в объеме бункера, а следовательно, равномерной выгрузке. Данные факты в совокупности позволят повысить эффективность процесса загрузки сыпучего материала и как следствии его выгрузки.Attaching the flow divider to the tension springs on the opposite walls of the bin will create a vibration effect on the flow of the loaded material during the filling process, which will make it possible to evenly distribute the bulk material throughout the bin volume, and also during the unloading process to provide a vibration effect on the dynamic arches, which will prevent the adhesion of bulk material particles to the surface of the divider and the bin walls. Also, the vibration effects of the divider allow compacting the bulk material layer during loading of the bulk material, thereby minimizing the proportion of voids in the layer, therefore, making it denser, which contributes to the creation of uniform dynamic arches and uniform distribution of particles throughout the bin volume. During the unloading of the bulk material, the vibration effect on the layer makes it possible to prevent the adhesion of particles to the surface of the walls (vibrations of the particles in the layer will tear off the adhered particles) and contribute to the uniform advancement of the layer in the bin volume, and, consequently, uniform unloading. These facts taken together will improve the efficiency of the process of loading bulk material and, as a consequence, its unloading.

Установка тканевого уплотнителя в зазорах между стенкой бункера и разделителем позволит предотвращать биение разделителя об стенки, а также совершать колебания с меньшей частотой (часть колебаний разделителя передается уплотнителю, но при этом изолируя от колебаний стенки бункера), тем самым разрушая динамические своды на макроуровне, разделяя при этом рабочий объем бункера на две части, что способствует предотвращению налипания и образования комков сыпучего материала в пространстве между стенками бункера и торцами разделителя. Это будет способствовать равномерной выгрузке, при увеличении времени безотказной работы, что в совокупности позволит увеличить эффективность процессов загрузки и выгрузки.Installing a fabric seal in the gaps between the bin wall and the divider will prevent the divider from beating against the walls, as well as oscillate at a lower frequency (part of the divider oscillations is transmitted to the seal, but at the same time isolating the bin wall from oscillations), thereby destroying dynamic arches at the macro level, dividing the working volume of the bin into two parts, which helps prevent sticking and lumps of bulk material in the space between the bin walls and the ends of the divider. This will facilitate uniform unloading, while increasing the uptime, which in combination will increase the efficiency of loading and unloading processes.

Нанесение на поверхность тканевого уплотнения полимерного покрытия состоящие из сополимеров глицидилметакрилата и стеарилметакрилата при мольном соотношении мономерных звеньев 7:3 обеспечивает водоотталкивающие свойства поверхности тканевого уплотнения и позволяет достигнуть эффекта супергидрофобности, это позволит предотвратить налипания частиц сыпучего материала на поверхность уплотнения и создавать дополнительные напряжения разрушения динамических сводов. Отсутствие контакта сыпучего материала с поверхностью уплотнителя продлит срок его службы (отсутствие механического воздействия частиц на поверхность уплотнителя позволит предотвратить износ его поверхности) и тем самым увеличит время безостановочной работы бункера в целом. Все сказанное выше свидетельствует о увеличении эффективность работы устройства в целом. Application of a polymer coating consisting of glycidyl methacrylate and stearyl methacrylate copolymers with a molar ratio of monomer units of 7:3 to the surface of the fabric seal provides water-repellent properties of the surface of the fabric seal and allows achieving the effect of superhydrophobicity, this will prevent the adhesion of particles of bulk material to the surface of the seal and create additional stresses of destruction of dynamic arches. The absence of contact of bulk material with the surface of the seal will extend its service life (the absence of mechanical impact of particles on the surface of the seal will prevent wear of its surface) and thereby increase the time of non-stop operation of the hopper as a whole. All of the above indicates an increase in the efficiency of the device as a whole.

На фиг. 1 представлен главный вид бункера в разрезе, на фиг. 2 - вид с боку в разрезе и на фиг. 3 - увеличенный вид А.Fig. 1 shows the main sectional view of the bunker, Fig. 2 shows a sectional side view, and Fig. 3 shows an enlarged view A.

Бункер с разделителем потока сыпучего материала состоит из корпуса 1, загрузочного окна 2, выгрузного окна 3, шиберной задвижки 4, разделителя 5 потока сыпучего материала, расположенного по центральной осевой линии и выполненного в виде пластины, закрепленной к стенкам корпуса 1 пружинами растяжения 6, а между стенкой корпуса 1 и разделителем 5 размещен тканевый уплотнитель 7 на поверхность которого нанесено полимерное покрытие, состоящие из сополимеров глицидилметакрилата и стеарилметакрилата при мольном соотношении мономерных звеньев 7:3. The hopper with a bulk material flow divider consists of a housing 1, a loading window 2, an unloading window 3, a slide gate 4, a bulk material flow divider 5 located along the central axial line and made in the form of a plate secured to the walls of the housing 1 by tension springs 6, and between the wall of the housing 1 and the divider 5 a fabric seal 7 is placed, on the surface of which a polymer coating is applied, consisting of copolymers of glycidyl methacrylate and stearyl methacrylate with a molar ratio of monomer units of 7:3.

Пример работы бункера с разделителем потока сыпучего материала. An example of the operation of a hopper with a bulk material flow divider.

Перед установкой в корпус 1 тканевое уплотнение 7 (выполненное из хлопчатобумажной ткани специального плетения (например, бельтинг) или ткани на основе хлопка с добавлением синтетических тканей не более 20%) окунают в 1,5% раствор сополимера (глицидилметакрилата: стеарилметакрилата в мольном соотношении равном 7:3) в метилэтилкетоне в течение 30 минут выдерживают, в последствии вынимают и термостатируют при 140°C в течение 20 мин, что позволяет создать супергидрофобное покрытие на поверхности тканевого уплотнителя 7 с углом смачивания 168°.Before installation in housing 1, fabric seal 7 (made of cotton fabric of a special weave (for example, belting) or cotton-based fabric with the addition of synthetic fabrics of no more than 20%) is dipped in a 1.5% solution of a copolymer (glycidyl methacrylate: stearyl methacrylate in a molar ratio of 7:3) in methyl ethyl ketone for 30 minutes, held, then removed and thermostatted at 140°C for 20 minutes, which allows creating a superhydrophobic coating on the surface of fabric seal 7 with a wetting angle of 168°.

При закрытой шиберной задвижке 4 сыпучий материал подается в корпус 1 бункера через загрузочное окно 2. Разделитель 5, при попадании частиц загружаемого материала, начинает вибрировать за счет чередующегося растяжения - сжатия пружин 6, закрепленных на стенках корпуса 1 (при загрузке сыпучего материала загружаемый поток воздействует на разделитель 5, что приводит в колебания пружины 6). За счет вибрации разделителя 5 поток сыпучего материала равномерно и постепенно распределяется в объеме аппарата. When the gate valve 4 is closed, the bulk material is fed into the bin body 1 through the loading window 2. The separator 5, when particles of the loaded material enter, begins to vibrate due to the alternating tension and compression of the springs 6 fixed to the walls of the body 1 (when loading the bulk material, the loaded flow acts on the separator 5, which causes the spring 6 to vibrate). Due to the vibration of the separator 5, the flow of bulk material is evenly and gradually distributed in the volume of the apparatus.

Тканевый уплотнитель 7 между стенкой корпуса 1 и разделителем 5 создает единую ось разделения. На поверхность уплотнительного материала 7 частицы не будут налипать из-за его супергидрофобности, а уплотнитель 7 в свою очередь будет совершить колебания меньшей частоты, что будет создавать дополнительные напряжения на динамические своды сыпучего материала по площади поверхности уплотнения 7, способствуя их разрушению и, как следствие, более эффективной выгрузки материала.The fabric seal 7 between the wall of the housing 1 and the separator 5 creates a single separation axis. Particles will not stick to the surface of the sealing material 7 due to its superhydrophobicity, and the seal 7 in turn will oscillate at a lower frequency, which will create additional stresses on the dynamic arches of the bulk material over the surface area of the seal 7, contributing to their destruction and, as a consequence, more efficient unloading of the material.

При достижении слоя сыпучего материала в корпусе 1 бункера нижней кромки разделителя 5 он начинает, ко всему прочему, уплотнять слой сыпучего материала (разделитель 5, за счет своих колебаний, уменьшает долю пустот в объеме сыпучего материала), тем самым выравнивая динамические своды с обеих сторон разделителя 5. При заполнении корпуса 1 бункера и скрытии разделителя 5 в слое материала он перестает совершать колебания, загрузка завершается. When the bulk material layer in the bin body 1 reaches the lower edge of the separator 5, it begins, among other things, to compact the bulk material layer (the separator 5, due to its vibrations, reduces the proportion of voids in the bulk material volume), thereby leveling the dynamic arches on both sides of the separator 5. When the bin body 1 is filled and the separator 5 is hidden in the material layer, it stops vibrating, and loading is completed.

После заполнения бункер начинает работать на выгрузку. Открывается шиберная задвижка 4 и материал начинает постепенно истекать из выгрузного окна 3. Сам сыпучий материал в корпусе 1 в области ниже разделителя 5 и по всей его высоте распределен равномерным, плотным слоем и динамические своды в данной области имеют минимально возможный угол наклона к горизонту, вследствие чего истечение происходит равномерно по всей площади выгрузного окна 3. Однако часть материала, расположенная выше разделителя 5 имеет максимально возможный угол наклона динамического свода. При достижении слоем сыпучего материала верхней кромки разделителя 5, который начинает вибрировать за счет воздействия на пружины 6 не уравновешенной массы сыпучего материала. After filling, the bin starts to unload. The slide gate 4 opens and the material starts to gradually flow out of the unloading window 3. The bulk material itself in the body 1 in the area below the separator 5 and along its entire height is distributed in a uniform, dense layer and the dynamic arches in this area have the minimum possible angle of inclination to the horizon, as a result of which the outflow occurs uniformly over the entire area of the unloading window 3. However, the part of the material located above the separator 5 has the maximum possible angle of inclination of the dynamic arch. When the layer of bulk material reaches the upper edge of the separator 5, which begins to vibrate due to the effect on the springs 6 of the unbalanced mass of bulk material.

В результате чего динамические своды разрушаются тем самым стремясь к минимальному углу наклона, а колебания уплотнителя 7 и невозможность налипания частиц на его поверхность за счет наличия полимерного покрытия (глицидилметакрилата:стеарилметакрилата в мольном соотношении, равном 7:3) позволит свести данный угол к минимальному, тем самым весь слой материала при минимальных потерях внутри объема равномерно выгружается по всей площади выгрузного окна 3.As a result, the dynamic arches are destroyed, thereby striving for a minimum angle of inclination, and the vibrations of the seal 7 and the impossibility of particles sticking to its surface due to the presence of a polymer coating (glycidyl methacrylate: stearyl methacrylate in a molar ratio of 7:3) will reduce this angle to a minimum, thereby the entire layer of material with minimal losses inside the volume is uniformly unloaded over the entire area of the unloading window 3.

Бункер с разделителем потока сыпучего материала, а именно корпус 1, задвижка 3 и разделитель 5, можно выполнить, при использовании с относительно сухими материалами, из низколегированных сталей (например, 09Г2С), а при работе с влажным материалом - из нержавеющей стали (например, 12Х18Н10Т). Пружины растяжения 6 выбираются в зависимости от объема сыпучего материала находящегося над поверхностью разделителя 5 с учетом запаса на возможное налипание частиц на его поверхность. Пусть масса частиц слоя, действующая на разделитель 5 соответственно будет равна M=40 кг, а коэффициент увеличения массы примем равным a=1,25. Тогда, следовательно, максимально возможный вес, оказывающий давление на разделитель 5, составит P_max=M·g·a=40·9,81·1,25=490,5Н, а на каждую одну пружину 6 будет приходиться максимальное воздействие P_пруж= P_max/n=490,5/4=122,6 Н (n=4 количество пружин, соединяющих разделитель 5 со стенкой корпуса 1). Данное максимальное воздействие обеспечивается рядом стандартной пружиной растяжения 6 1086-0322 [ГОСТ 18794-80].The hopper with a bulk material flow separator, namely the body 1, the valve 3 and the separator 5, can be made, when used with relatively dry materials, from low-alloy steels (e.g. 09G2S), and when working with wet material - from stainless steel (e.g. 12X18N10T). The tension springs 6 are selected depending on the volume of bulk material located above the surface of the separator 5, taking into account the reserve for possible adhesion of particles to its surface. Let the mass of the layer particles acting on the separator 5 be equal to M = 40 kg, and the mass increase coefficient be taken as a = 1.25. Then, consequently, the maximum possible weight exerting pressure on the separator 5 will be P _max = M g a = 40 9.81 1.25 = 490.5 N, and for each spring 6 there will be a maximum impact P _spring = P _max /n = 490.5/4 = 122.6 N (n = 4 number of springs connecting the separator 5 with the wall of the housing 1). This maximum impact is provided by a number of standard extension springs 6 1086-0322 [GOST 18794-80].

Таким образом, использование бункера с разделителем потока сыпучего материала, содержащего корпус с наклонными стенками, загрузочное и выгрузное окна, вертикальный разделитель потока, закрепленный к стенкам корпуса посредством пружин растяжения, тканевый уплотнитель, на поверхности которого нанесено полимерное покрытие, состоящее из сополимеров глицидилметакрилата и стеарилметакрилата при мольном соотношении мономерных звеньев 7:3, позволяет повысить эффективность выгрузки сыпучего материала.Thus, the use of a hopper with a bulk material flow divider, containing a housing with inclined walls, loading and unloading windows, a vertical flow divider secured to the walls of the housing by means of tension springs, a fabric seal on the surface of which a polymer coating is applied, consisting of copolymers of glycidyl methacrylate and stearyl methacrylate with a molar ratio of monomer units of 7:3, makes it possible to increase the efficiency of unloading bulk material.

Claims

A hopper with a bulk material flow divider comprising a housing with inclined walls, a vertical material flow divider dividing the volume of the housing into equal parts, loading and unloading windows, characterized in that the flow divider is secured to the walls of the housing by means of tension springs, and in the gaps between the hopper wall and the divider there is a fabric sealant, on the surface of which a polymer coating is applied, consisting of copolymers of glycidyl methacrylate and stearyl methacrylate with a molar ratio of monomer units of 7:3.