RU2326797C1

RU2326797C1 - Hopper for bulk materials

Info

Publication number: RU2326797C1
Application number: RU2006141073/12A
Authority: RU
Inventors: В чеслав Николаевич Буробин (RU); Вячеслав Николаевич Буробин; Анатолий Михайлович Королев (RU); Анатолий Михайлович Королев; В чеслав Иванович Шилкин (RU); Вячеслав Иванович Шилкин
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2008-06-20

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: hopper has a bridge breaker made in the form of a horizontal shafts with plates set inclined thereon. The bridge breaker is additionally provided with cylindrical rods each of which is arranged between expendable plates on the drive shaft with the help of attachments. The said attachments are arranged of the shaft outer part and provided with sleeves with through holes. The cylindrical rods with stops arranged at their ends reciprocate in the sleeves holes relative to the latter. The stops are made in the form of rods curved along the screw line and attached by their ends to the cylindrical rods.

EFFECT: bridge breaker empties the hopper with lower power consumption required for initiation of the material to flow down out of the hopper.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для хранения и последующей выдачи трудносыпучих материалов, например молотого мела, склонного к слеживанию и сводообразованию, и может найти применение в строительной и других отраслях народного хозяйства.The invention relates to a device for storage and subsequent issuance of bulk materials, such as ground chalk, prone to caking and arching, and can find application in the construction and other sectors of the economy.

Известно бункерное устройство для сыпучих материалов, содержащее корпус и вмонтированный в его стенки горизонтальный вал, снабженный сводообрушителем, выполненным в виде дисков, на поверхности которых имеются фигурные приливы (Патент ФРГ №949936, кл. 81е 136, опубл. 1956).Known bunker device for bulk materials, comprising a housing and a horizontal shaft mounted in its walls, equipped with a shredder made in the form of disks, on the surface of which there are curly tides (German Patent No. 949936, class 81e 136, publ. 1956).

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

Известен также бункер для сыпучих материалов, содержащий корпус и механизм для сводообрушения, включающий горизонтальный вал с закрепленными на нем дисками с отверстиями (Патент Германии №700090, кл. 81е 136, опубл. 1940).Also known is a hopper for bulk materials, comprising a housing and a mechanism for collapse, including a horizontal shaft with disks mounted on it with holes (German Patent No. 700090, class 81e 136, publ. 1940).

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 к предлагаемому является бункер для сыпучих материалов (авт. свид. СССР №1155512, кл. В65D 88/68, 1983), содержащий корпус и размещенный в нем механизм сводообрушения, включающий приводной горизонтальный вал с наклонно закрепленными на нем дисками, при этом смежные диски наклонены навстречу один другому.The closest in technical essence to the proposed one is a hopper for bulk materials (ed. Certificate of the USSR No. 1155512, class B65D 88/68, 1983), comprising a housing and a collapse mechanism located in it, including a horizontal drive shaft with discs inclined on it while adjacent discs are tilted towards one another.

Такое техническое решение бункера для сыпучих материалов, по сравнению с рассмотренными выше, направлено на повышение эффективности сводообрушения. При этом, как показала практика его использования, схемно-конструктивные особенности сводообрушителя 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.This technical solution of the bunker for bulk materials, compared with those discussed above, is aimed at increasing the efficiency of collapse. At the same time, as shown by the practice of its use, the circuit-structural features of the shredder impose certain conditions on the process of 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, physico-mechanical 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 неустоучивыми 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, при этом разгрузка бункера осуществляется равномерно при минимальных затратах энергии на побуждение материала к истечению.Thus, a shredder with disks inclined on the shaft with respect to each other ensures satisfactory operation when unloading and storing bulk materials in the hopper with unstable internal connections 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, while the hopper is unloaded at a uniform rate with minimal energy consumption for causing the material to expire.

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 вращательном движении сводообрушителя. Это, в свою очередь, приводит к повышенным механическим нагрузкам на элементы сводоорушителя и энергетическим затратам.When collapsing hard-flowing materials, in particular bulk cargo of a heterogeneous structure, cases of jamming of lumpy 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 rotational movement of the collapsor are possible. This, in turn, leads to increased mechanical stresses on the elements of the vault trap and energy costs.

Задача предлагаемого изобретения - повысить эффективность сводообрушения перегружаемого материала за счет дополнительного размещения на валу сводообрушителя рабочих элементов, структурно-кинематического перемещения каждого из них в междисковом пространстве и циклично повторяющихся силовых воздействий на свод слежавшегося материала.The objective of the invention is to increase the efficiency of collapse of overloaded material due to the additional placement of working elements on the shaft of the collapsor, structural and kinematic movement of each of them in the interdisk space and cyclically repeated force effects on the arch of caked material.

Поставленная задача достигается тем, что в бункере для сыпучих материалов, содержащем корпус и размещенный в нем механизм сводообрушения, включающий приводной горизонтальный вал с наклонно закрепленными на нем дисками, причем смежные диски наклонены навстречу один другому, согласно изобретению механизм сводообрушения дополнительно снабжен цилиндрическими стержнями, каждый из которых расположен между смежными дисками на приводном валу посредством присоединительных элементов, при этом присоединительные элементы размещены с наружной стороны вала и выполнены в виде втулок со сквозными отверстиями, а цилиндрические стержни с закрепленными на их концах ограничительными элементами свободно установлены в отверстиях втулок с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно последних. Ограничительные элементы выполнены в виде прутков, имеющих форму дуги, изогнутой по винтовой линии и закрепленной на цилиндрических стержнях своими концами.The problem is achieved in that in the hopper for bulk materials containing the housing and the collapse mechanism housed therein, including a horizontal drive shaft with disks mounted obliquely thereon, the adjacent discs being inclined towards one another, according to the invention, the collapse mechanism is further provided with cylindrical rods, each of which is located between adjacent discs on the drive shaft by means of connecting elements, while the connecting elements are placed externally the shaft and are made in the form of sleeves with through holes, and cylindrical rods fixed at their ends restrictive elements loosely fitted in the holes with sleeves for reciprocating movement relative to the latter. The restrictive elements are made in the form of rods having the shape of an arc curved along a helical line and fixed at their ends on cylindrical rods.

На фиг.1 показано предлагаемое бункерное устройство для сыпучих материалов, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - кинематическая схема движения вала с цилиндрическими стержнями, размещенными между смежными дисками.Figure 1 shows the proposed bunker device for bulk materials, General view; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a kinematic diagram of the movement of the shaft with cylindrical rods placed between adjacent disks.

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 продольной оси вращения, равным или больше угла естественного откоса сыпучего материала. Диски установлены на валу таким образом, что каждый последующий наклонен навстречу предыдущему, образуя полости, приближенные к форме воронки.The hopper contains a truncated cone-shaped housing 1, a horizontal drive shaft 2, which is passed through the walls of the hopper, located in the zone of possible material arch formation, and a shaft breaker, made in the form of a group of disks 3, rigidly mounted on the shaft 2 at an angle to its longitudinal axis of rotation equal to or more angle of repose of bulk material. The disks are mounted on the shaft in such a way that each subsequent one is inclined towards the previous one, forming cavities close to the shape of the funnel.

Сводообрушитель дополнительно снабжен цилиндрическими стержнями 4, каждый из которых размещен между смежными дисками 3 на приводном валу 2 посредством присоединительных элементов 5. При этом присоединительные элементы 5 размещены с наружной стороны вала 2 и выполнены в виде втулок со сквозными отверстиями 6, а цилиндрические стержни 4 с закрепленными на их концах ограничительными элементами 7 свободно установлены в отверстиях втулок с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно последних. Ограничительные элементы 7 выполнены в виде прутков, имеющих форму дуги, изогнутой по винтовой линии и закрепленной на цилиндрических стержнях 4 своими концами.The collapser is additionally equipped with cylindrical rods 4, each of which is placed between adjacent discs 3 on the drive shaft 2 by means of connecting elements 5. Moreover, the connecting elements 5 are placed on the outer side of the shaft 2 and are made in the form of bushings with through holes 6, and the cylindrical rods 4 with fixed at their ends restrictive elements 7 are freely installed in the holes of the bushings with the possibility of reciprocating movement relative to the latter. The restrictive elements 7 are made in the form of rods having the shape of an arc, curved along a helical line and fixed to the cylindrical rods 4 at their ends.

Закрепление дисков на валу под углом к его продольной оси вращения, равным или больше угла естественного откоса сыпучего материала, снижает коэффициент трения между материалом и поверхностью диска.Fastening the disks to the shaft at an angle to its longitudinal axis of rotation 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 disk.

В дисках 3 могут быть образованы отверстия 8. Сечение каждого отверстия обеспечивает пропускную способность материала.Openings 8 may be formed in discs 3. The cross section of each opening provides material throughput.

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, загруженный 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. При прекращении поступления материала из бункера, что свидетельствует об образовании свода, включают привод (не показан), который сообщает валу 2 с дисками 3 и стержнями 4 вращательное движение. Сами же диски, закрепленные на валу под углом к его оси, совершают круговые движения по сложной пространственной траектории, в результате чего каждый из дисков торцовой и боковой поверхностями воздействует на массу уплотненного материала. Одновременно при вращательном движении вала 2 и угловом перемещении цилиндрических стержней 4 последние передают ударный импульс динамического воздействия на свод локально-слежавшихся масс сыпучего материала, насыпной груз переходит из статического состояния в состояние динамического движения, перемещаясь в полостях между дисками к выгрузному отверстию. По достижении вертикального положения стержни 4 под действием силы тяжести начинают перемещаться по отверстиям 6 присоединительных элементов 5 приводного вала 2 вниз. При этом верхние концы стержней 4 перемещаются по отверстиям 6 присоединительных элементов 5 вала вниз до соприкосновения верхнего ограничительного элемента 7 каждого из стержней с торцом присоединительного элемента 5 - втулки вала 2. Поскольку стержни расположены на присоединительных элементах с наружной стороны вала, то каждый стержень при своем угловом повороте при вращении вала проходит последовательно по траектории, показанной на фиг.3. То есть стержни 4 приводного вала 2 при угловом повороте на 180° при своем движении из начального нижнего положения, прохождении зоны образования статических и динамических сводов и по достижении ими вертикального положения совершают рабочий цикл воздействия на массу уплотненного материала с последующим возвращением стержней в нижнее положение. При дальнейшем своем угловом повороте стержни 4 также совершают рабочий цикл воздействия на массу уплотненного материала и при завершении полного оборота вала - 360° стержни, приближаясь к верхней точке траектории, снова опускаются вниз, то есть в исходное положение, и процесс их воздействия на массу уплотненного и слежавшегося материала в бункере повторяется. Таким образом, за один оборот приводного вала 2 стержни 4 совершает два рабочих цикла, что способствует более интенсивному ведению процесса сводообрушения перегружаемого материала. Причем кинематический режим движения стержней при схемно-конструктивном их расположении, то есть с эксцентриситетом относительно оси вала, одновременно расширяет границы воздействия их на поток перемещаемого материала в междисковом клиновидном пространстве и исключает заклинивание крупнокусковых включений.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. Upon termination of the flow of material from the hopper, which indicates the formation of the arch, include a drive (not shown), which tells the shaft 2 with disks 3 and rods 4 rotational movement. The disks themselves, mounted on the shaft at an angle to its axis, perform circular movements along a complex spatial path, as a result of which each of the disks with end and side surfaces acts on the mass of compacted material. At the same time, with the rotational movement of the shaft 2 and the angular movement of the cylindrical rods 4, the latter transmit a shock impulse of dynamic impact on the set of locally caking masses of bulk material, the bulk cargo passes from a static state to a state of dynamic motion, moving in the cavities between the disks to the discharge hole. Upon reaching the vertical position, the rods 4 under the action of gravity begin to move down the holes 6 of the connecting elements 5 of the drive shaft 2. In this case, the upper ends of the rods 4 are moved through the holes 6 of the shaft connecting elements 5 down to the contact of the upper restrictive element 7 of each of the rods with the end face of the connecting element 5 - the shaft sleeve 2. Since the rods are located on the connecting elements on the outside of the shaft, each rod angular rotation during rotation of the shaft passes sequentially along the path shown in Fig.3. That is, the rods 4 of the drive shaft 2 with an angular rotation of 180 ° during their movement from the initial lower position, passing the zone of formation of static and dynamic arches and when they reach a vertical position, perform a duty cycle on the mass of compacted material with the subsequent return of the rods to the lower position. With their further angular rotation, the rods 4 also perform a duty cycle of affecting the mass of the compacted material and, upon completion of the full rotation of the shaft - 360 °, the rods, approaching the top point of the trajectory, again fall down, that is, to the initial position, and the process of their impact on the mass of the compacted and caked material in the hopper is repeated. Thus, in one revolution of the drive shaft 2, the rods 4 performs two duty cycles, which contributes to a more intensive process of collapse of the overloaded material. Moreover, the kinematic mode of movement of the rods with their structural design, that is, with an eccentricity relative to the axis of the shaft, simultaneously expands the boundaries of their impact on the flow of material being moved in the interdisk wedge-shaped space and eliminates the jamming of large-sized inclusions.

Одновременно при вращательном движении дисков 2 стержни 4 при взаимодействии с материалом совершают и осевые колебательные движения, за счет того, что концы ограничительных элементов 7 выполнены в виде прутков, имеющих форму дуги, изогнутой по винтовой линии. Такое выполнение необходимо для создания постоянно действующей односторонне возмущающей силы как основного компонента устойчивого режима колебательного движения концов цилиндрических стержней, что, в свою очередь, позволяет интенсифицировать процесс нарушения связанности материала и рыхление его локальных структурообразований в междисковом пространстве.At the same time, during the rotational movement of the disks 2, the rods 4, when interacting with the material, also perform axial oscillatory movements, due to the fact that the ends of the restrictive elements 7 are made in the form of rods having the shape of an arc curved along a helix. Such an implementation is necessary to create a constantly acting unilaterally disturbing force as the main component of the stable regime of the oscillatory motion of the ends of cylindrical rods, which, in turn, makes it possible to intensify the process of breaking the cohesion of the material and loosening its local structure formation in the interdisk space.

Поскольку смежные диски наклонены навстречу друг другу и образуют приближенные к форме воронки полости, они при вращении осуществляют одновременно подрезание свода, рыхление материала, захват его порциями и разбрасывание внутри бункера, увеличивая скорость высыпания материала через выгрузное отверстие. Наличие цилиндрических стержней и кинематическая структура их перемещения исключают создание потока материала в междисковом пространстве закрученной структуры течения, при этом устраняется возможность налипания материала на боковые поверхности дисков и зарастания проходного сечения между смежными дисками на уровне их наименьшего углового раскрытия.Since adjacent disks are inclined towards each other and form cavities close to the shape of a funnel, they rotate simultaneously cutting the arch, loosening the material, grabbing it in portions and scattering inside the hopper, increasing the speed of the material pouring out through the discharge opening. The presence of cylindrical rods and the kinematic structure of their movement exclude the creation of a material flow in the interdisk space of the swirling flow structure, while eliminating the possibility of material sticking to the side surfaces of the disks and overgrowing of the passage section between adjacent disks at the level of their smallest angular opening.

Благодаря отверстиям 8 в дисках 3 осуществляется пересыпание сыпучего материала из полости в полость между смежными дисками, способствуя интенсивному рыхлению материала и выталкиванию его из полости.Thanks to the holes 8 in the disks 3, granular material is poured from the cavity into the cavity between adjacent disks, contributing to the intensive loosening of the material and its expulsion from the cavity.

Сводообрушитель с наклонными дисками и цилиндрическими стержнями позволяет реализовать принцип двухуровневого энергетического воздействия на свод материала за счет круговых движений наклонных дисков и циклично повторяющихся ударных импульсов стержней, размещенных между дисками. Причем воздействие на структурно напряженное состояние сыпучего материала в области образования статических и динамических сводов со стороны стержней осуществляется импульсами большой интенсивности, что повышает эффективность сводообрушения перегружаемых материалов с высокой связанностью частиц и плотностью их упаковки.The collapser with inclined disks and cylindrical rods allows you to implement the principle of a two-level energy impact on the material arch due to the circular movements of the inclined disks and cyclically repeated shock pulses of the rods placed between the disks. Moreover, the impact on the structurally stressed state of bulk material in the field of formation of static and dynamic arches from the rods is carried out by pulses of high intensity, which increases the efficiency of collapse of overloaded materials with high particle cohesion and density of their packing.

Предлагаемое конструктивное решение бункера для сыпучих материалов по сравнению с известным устройством, принятым за прототип, обеспечивает эффективное сводообрушение материалов с низкой сыпучестью и высокой слеживаемостью, вследствие чего повышается производительность выгрузки из бункера при минимально возможных энергозатратах.The proposed constructive solution of the hopper for bulk materials in comparison with the known device adopted for the prototype, provides an effective collapse of materials with low flowability and high caking, which increases the performance of unloading from the hopper with the lowest possible energy consumption.

Устройство отличается надежностью в работе, простотой в изготовлении и эксплуатации.The device is reliable in operation, easy to manufacture and operate.

Claims

1. A hopper for bulk materials, comprising a housing and a collapse mechanism located therein, including a horizontal drive shaft with disks mounted obliquely thereon, the adjacent discs being inclined towards one another, characterized in that the collapse mechanism is further provided with cylindrical rods, each of which is located between adjacent disks and mounted on the drive shaft by means of connecting elements, while the connecting elements are placed on the outside of the shaft and are made in de bushes with through-holes, and cylindrical rods fixed at their ends restrictive elements loosely fitted in the holes with sleeves for reciprocating movement relative to the latter.

2. The hopper according to claim 1, characterized in that the restrictive elements are made in the form of rods having the shape of an arc, curved along a helical line and fixed to the cylindrical rods at their ends.