RU89702U1

RU89702U1 - DEVICE FOR MEASURING ANGLE OF NATURAL SLOPE OF BULK MATERIAL

Info

Publication number: RU89702U1
Application number: RU2009126669/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Иванович Бандаевский; Гафуржан Маматкулович Исмаилов; Елена Антоновна Бандаевская
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2009-12-10

Abstract

1. Устройство измерения угла естественного откоса сыпучего материала, характеризующееся тем, что оно содержит крутонаклонный ленточный конвейер, снабженный реверсивным электродвигателем, установленным с возможностью изменения угла наклона конвейера по сигналам от датчиков верхнего и нижнего потоков, и стрелочным указателем, закрепленным на верхнем конце рамы конвейера и сопряженным с неподвижной шкалой. ! 2. Устройство измерения угла естественного откоса сыпучего материала по п.1, отличающееся тем, что на оси верхнего барабана конвейера с возможностью поворота установлен скребок, снабженный прижимным упругим элементом. ! 3. Устройство измерения угла естественного откоса сыпучего материала по п.1, отличающееся тем, что на рабочую поверхность ленты конвейера нанесены рифы в виде поперечных параллельных полос с глубиной рифов 2…3 и расстояниями между ними 3…4 средних диаметра частиц сыпучего материала.1. A device for measuring the angle of repose of bulk material, characterized in that it contains a steeply inclined belt conveyor equipped with a reversible electric motor installed with the ability to change the angle of inclination of the conveyor by signals from the sensors of the upper and lower flows, and an arrow pointer mounted on the upper end of the conveyor frame and paired with a fixed scale. ! 2. The device for measuring the angle of repose of bulk material according to claim 1, characterized in that a scraper equipped with a clamping elastic element is mounted on the axis of the upper drum of the conveyor with the possibility of rotation. ! 3. The device for measuring the angle of repose of bulk material according to claim 1, characterized in that on the working surface of the conveyor belt reefs are applied in the form of transverse parallel strips with a reef depth of 2 ... 3 and distances between them of 3 ... 4 average particle diameters of the bulk material.

Description

1. Область техники1. The technical field

Предлагаемое устройство относится к технике измерения параметров полидисперсных сыпучих материалов, таких как песок, цемент, поваренная соль и др., в процессах их переработки. 2. Уровень техникиThe proposed device relates to techniques for measuring the parameters of polydisperse bulk materials, such as sand, cement, salt, etc., in the processes of their processing. 2. The level of technology

Анализ патентов, стандартов, научной литературы и других информационных источников показывает, что известные устройства измерения угла естественного откоса, или, так называемого, угла внутреннего трения, предназначены для измерений этого параметра в стационарных лабораторных условиях путем испытаний отобранных проб.An analysis of patents, standards, scientific literature and other information sources shows that known devices for measuring the angle of repose, or the so-called angle of internal friction, are designed to measure this parameter in stationary laboratory conditions by testing selected samples.

Известно устройство измерения угла естественного откоса глинозема по ГОСТ 27802-93 [1], которое состоит из воронки, консольной стойки, плиты и цилиндра. Значение угла откоса α определяется по формуле:A known device for measuring the angle of repose of alumina according to GOST 27802-93 [1], which consists of a funnel, cantilever rack, plate and cylinder. The slope angle α is determined by the formula:

α=arctg[80/(D-6)],α = arctg [80 / (D-6)],

где D - средняя арифметическая длина четырех пересекающихся линий, мм.where D is the arithmetic mean length of four intersecting lines, mm.

Известно так же устройство для реализации способа определения угла естественного откоса порошкообразного материала по патенту РФ №2002129550 [2], в состав которого входят тарель с вертикальной стенкой, образующей подложку из испытуемого материала, и выпускное отверстие, расположенное на расстоянии h от подложки. В этом устойстве диаметр тарели d определяют из выражения: d=7,5h.There is also known a device for implementing the method for determining the angle of repose of a powder material according to RF patent No. 2002129550 [2], which includes a plate with a vertical wall forming a substrate from the test material, and an outlet located at a distance h from the substrate. In this device, the diameter of the plate d is determined from the expression: d = 7.5h.

В результате информационного поиска устройств непрерывного автоматического измерения угла естественного откоса дижущегося сыпучего материала не обнаружено, а измерение этого угла в стационарных условиях с использованием описанных и других лабораторных устройств предполагает периодический отбор проб и выполнение ручных операций в процессе измерений.As a result of the information search of devices for continuous automatic measurement of the angle of repose of the bulk material was not found, and the measurement of this angle in stationary conditions using the described and other laboratory devices involves periodic sampling and manual operations in the measurement process.

3. Сущность полезной модели3. The essence of the utility model

Технической задачей является разработка автоматического устройства измерения угла естественного откоса полидисперсного сыпучего материала в потоке.The technical task is to develop an automatic device for measuring the angle of repose of a polydisperse bulk material in a stream.

Необходимо отметить, что сыпучесть материала, характеризуемая углом естественного откоса, является важным технологическим параметром, определяющим стабильную работу всего технологического оборудования и качество готового продукта.It should be noted that the flowability of the material, characterized by the angle of repose, is an important technological parameter that determines the stable operation of all technological equipment and the quality of the finished product.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемой полезной модели, содержащей выпускное устройство в виде расходного бункера испытуемого материала и подложки в виде рабочей ветви ленты крутонаклонного конвейера, закрепленного с возможностью поворота относительно оси приводного барабана, дополнительно установлены: механизм для изменения угла наклона транспортера, датчики контроля верхнего и нижнего потоков сыпучего материала, стрелочный указатель со шкалой и два приемных бункера под верхним и нижним барабанами конвейера.The problem is solved in that in the proposed utility model, containing an exhaust device in the form of a consumable hopper of the test material and a substrate in the form of a working branch of a steeply inclined conveyor belt, mounted with the possibility of rotation relative to the axis of the drive drum, additionally installed: a mechanism for changing the conveyor angle, sensors control of the upper and lower flows of bulk material, a pointer with a scale and two receiving hoppers under the upper and lower drums of the conveyor.

Основными отличительными признаками предлагаемого устройства контроля угла естественного откоса от известных устройств является наличие крутонаклонного ленточного конвейера, установленного с возможностью изменения угла наклона при помощи реверсивного электропривода и датчиков контроля верхнего и нижнего потоков сыпучего материала.The main distinguishing features of the proposed device for controlling the angle of repose from known devices is the presence of a steeply inclined belt conveyor installed with the possibility of changing the angle of inclination using a reversible electric drive and sensors controlling the upper and lower flows of bulk material.

Благодаря наличию этих признаков дозированный отбираемый из технологической линии сыпучий материал через расходный бункер попадает на движущуюся вверх ленту конвейера и разделяется на два потока. Так как рабочая ветвь ленты движется вверх, то в зависимости от соотношения сил трения и сил тяжести часть потока с малым углом откоса будет перемещаться по ленте вниз, а другая его часть с большим углом откоса поднимется вверх. Если эти потоки не равны между собой, то сработает один из датчиков контроля потока и по его сигналу реверсивный электропривод при помощи передаточного механизма изменит угол наклона конвейера так, что больший из потоков уменьшится. Отсчет значения угла откоса производится по шкале в равновесном состоянии устройства измерения, т.е. когда верхний и нижний потоки равны и угол наклона конвейера равен углу естественного откоса сыпучего материала. При необходимости более точных измерений возможна градуировка предлагаемого устройства с использованием лабораторного средства измерений, например, по ГОСТ 27802-93, как образцового.Due to the presence of these signs, the dosed bulk material taken from the production line through the feed hopper enters the conveyor belt moving upwards and is divided into two streams. Since the working branch of the tape moves upward, depending on the ratio of the friction forces and gravity, part of the flow with a small angle of slope will move down the tape, and its other part with a large angle of slope will rise up. If these flows are not equal to each other, then one of the flow control sensors will work and, by its signal, the reversible electric drive using the transmission mechanism will change the angle of the conveyor so that the larger of the flows decreases. The value of the slope angle is measured on a scale in the equilibrium state of the measuring device, i.e. when the upper and lower flows are equal and the angle of inclination of the conveyor is equal to the angle of repose of the bulk material. If more accurate measurements are necessary, it is possible to calibrate the proposed device using a laboratory measuring instrument, for example, according to GOST 27802-93, as an exemplary one.

Для очистки нижней ветви ленты конвейера от налипшего комкуемого материала на верхнем барабане установлен подпружиненный скребок. Если учесть, что для измерений отбирается малая часть основного технологического потока (2-3%), то испытуемый сыпучий материал из верхнего и нижнего накопительных бункеров может объединяться в один поток и возвращаться в технологическую линию транспортирующим устройством малой производительности, например, наклонным скребковым транспортером.To clean the lower branch of the conveyor belt from adhering crumpled material, a spring-loaded scraper is installed on the upper drum. If we take into account that a small part of the main process stream (2-3%) is selected for measurements, then the test bulk material from the upper and lower storage bins can be combined into one stream and returned to the production line by a low-capacity conveying device, for example, an inclined scraper conveyor.

В общем случае направление движения испытуемого материала по транспортерной ленте зависит не только от силы внутреннего трения, но и от силы трения материала о поверхность транспортерной ленты, что вызывает существенную дополнительную погрешность результата измерений. Для уменьшения этой погрешности на рабочей поверхности ленты конвейера нанесены рифы в виде поперечных параллельных полос, благодаря которым на поверхности ленты образуется подложка из испытуемого сыпучего материала.In the general case, the direction of movement of the test material along the conveyor belt depends not only on the force of internal friction, but also on the friction force of the material on the surface of the conveyor belt, which causes a significant additional error of the measurement result. To reduce this error, reefs are applied on the working surface of the conveyor belt in the form of transverse parallel strips, due to which a substrate is formed on the surface of the belt from the test bulk material.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает в автоматическом режиме измерение угла естественного откоса сыпучего материала в технологическом потоке прямым способом во всем диапазоне и с достаточной точностью. Измерение угла естественного откоса в динамическом режиме обеспечивает соблюдение принципа инверсии в технологии переработки сыпучих материалов и позволяет использовать это устройство в системах автоматического управления, что, несомненно, повысит качество готового продукта.Thus, the proposed device provides automatic measurement of the angle of repose of bulk material in the process stream in a direct way over the entire range and with sufficient accuracy. Measuring the angle of repose in dynamic mode ensures compliance with the principle of inversion in the technology of processing bulk materials and allows the use of this device in automatic control systems, which will undoubtedly improve the quality of the finished product.

В целом, совокупность признаков предлагаемой полезной модели необходима и достаточна для решения поставленной задачи и в полном объеме ранее нигде не использовалась для решения поставленной задачи или других эквивалентных задач. Следовательно, предлагаемое техническое решение отвечает критериям существенной новизны и полезности.In general, the totality of the features of the proposed utility model is necessary and sufficient to solve the task and in full has never been used anywhere before to solve the task or other equivalent tasks. Therefore, the proposed technical solution meets the criteria of significant novelty and usefulness.

Схема и основные элементы конструкции устройства измерения угла естественного откоса сыпучего материала иллюстрируются чертежами на фиг.1,2.The diagram and the main structural elements of the device for measuring the angle of repose of bulk material are illustrated by the drawings in Fig.1,2.

Фиг.1 - устройство измерения угла естественного откоса сыпучего материала;Figure 1 - device for measuring the angle of repose of bulk material;

Фиг.2 - верхний барабан конвейера. 4. Примеры конкретного выполненияFigure 2 - the upper drum of the conveyor. 4. Examples of specific performance

Пример 1 конкретного выполненияExample 1 specific implementation

В соответствии с чертежом (фиг.1) предлагаемое устройство состоит из крутонаклонного ленточного конвейера 1, снабженного верхним 3 и нижним 12 датчиками потока сыпучего материала. Под приводным и ведомым барабанами конвейера и над серединой рабочей ветви ленты 14 конвейера неподвижно установлены: расходный бункер 2, накопительный бункер 7 материала с большим углом откоса и накопительный бункер 11 материала с малым углом откоса. Рама конвейера 1 через передаточный механизм 8 кинематически связана с реверсивным электроприводом 9, а приводной барабан сочленен с электроприводом 10. На верхнем конце рамы конвейера неподвижно закреплен стрелочный указатель 4. Шкала 5 устройства измерения установлена неподвижно так, что при изменении угла наклона конвейера стрелка 4 перемещается вдоль ее линии.In accordance with the drawing (figure 1), the proposed device consists of a steeply inclined belt conveyor 1, equipped with an upper 3 and a lower 12 sensors for the flow of bulk material. Under the drive and driven drums of the conveyor and over the middle of the working branch of the conveyor belt 14, a feed hopper 2, a storage hopper 7 of material with a large slope angle and a storage hopper 11 of material with a small slope angle are fixedly mounted. The conveyor frame 1 through the transmission mechanism 8 is kinematically connected with the reversible electric drive 9, and the drive drum is articulated with the electric drive 10. At the upper end of the conveyor frame, the pointer indicator 4 is fixedly fixed. The scale 5 of the measuring device is fixedly mounted so that when the angle of the conveyor is changed, arrow 4 moves along her line.

Измерение угла естественного откоса сыпучего материала предлагаемым устройством по примеру 1 осуществляется следующим образом. Малая дозируемая часть технологического потока отбирается из непрерывной технологической линии и через расходный бункер 2, самотеком поступает на ленту 14 конвейера 1, которая под углом, близким к углу естественного откоса, движется вверх. Если в сумме сила трения материала о поверхность ленты и сила внутреннего трения больше проекции силы тяжести, то материал вместе с лентой перемещается вверх. Для более сыпучего материала сила трения между частицами меньше, сформулированное условие не выполняется и материал на движущейся ленте перемещается вниз. С учетом того, что датчики 3 и 12 настроены на одинаковые значения проходящих по ленте потоков, то при нарушении их баланса срабатывает датчик увеличившегося потока и включается реверсивный электропривод 9 угла наклона конвейера. Изменение угла наклона конвейера происходит до тех пор, пока увеличившийся поток не уменьшится до заданного значения и оба потока не сбалансируются. Отсчет угла естественного откоса осуществляется по неподвижной шкале 5 при помощи стрелочного указателя 4, неподвижно закрепленного на раме конвейера. Пример 2 конкретного выполненияThe measurement of the angle of repose of the bulk material of the proposed device according to example 1 is as follows. A small dosed portion of the process stream is taken from a continuous production line and, through a feed hopper 2, flows by gravity to the belt 14 of the conveyor 1, which moves upward at an angle close to the angle of repose. If the total force of friction of the material on the surface of the tape and the force of internal friction is greater than the projection of the force of gravity, then the material together with the tape moves up. For a more bulk material, the friction force between the particles is less, the formulated condition is not satisfied, and the material on the moving belt moves down. Considering that the sensors 3 and 12 are configured for the same values of flows passing through the tape, when their balance is violated, the increased flow sensor is triggered and the reversible electric drive 9 of the conveyor angle is turned on. A change in the angle of inclination of the conveyor occurs until the increased flow decreases to a predetermined value and both flows are balanced. The reference angle of repose is carried out on a fixed scale 5 using the arrow pointer 4, fixedly mounted on the conveyor frame. Example 2 specific implementation

В устройстве измерения угла естественного откоса сыпучего материала по примеру 2 под верхним барабаном конвейера 1 с возможностью поворота закреплен скребок 6 из эластичного материала, снабженный упругим элементом, например, пружиной 13 (фиг.2). Упругий элемент обеспечивает постоянный контакт скребка с транспортерной лентой 14, в результате чего прилипший к ленте комкуемый материал соскабливается с нее и ссыпается в накопительный бункер 7. Стрелочный указатель 4 и датчик верхнего потока 3 на фиг.2 не показаны.In the device for measuring the angle of repose of the granular material according to example 2, under the upper drum of the conveyor 1, a scraper 6 of elastic material is provided with a possibility of rotation, provided with an elastic element, for example, a spring 13 (figure 2). The elastic element ensures constant contact of the scraper with the conveyor belt 14, as a result of which the clumped material adhering to the tape is scraped off from it and poured into the storage hopper 7. The pointer indicator 4 and the upper flow sensor 3 are not shown in FIG. 2.

Пример 3 конкретного выполненияExample 3 specific implementation

В устройстве измерения угла естественного откоса сыпучего материала по примеру 3 на рабочей поверхности ленты 14 конвейера 1 нанесены рифы в виде поперечных параллельных полос (фиг.2). Глубина рифов h и расстояния между полосами b определяются по следующим формулам:In the device for measuring the angle of repose of bulk material according to example 3 on the working surface of the belt 14 of the conveyor 1 reefs are applied in the form of transverse parallel strips (figure 2). The depth of the reef h and the distance between the bands b are determined by the following formulas:

h=(2…3)d и b=(3…4)d,h = (2 ... 3) d and b = (3 ... 4) d,

где d - средний диаметр частиц сыпучего материала, мм.where d is the average particle diameter of the bulk material, mm

Благодаря наличию рифов на рабочей поверхности ленты при ее движении образуется подложка из испытуемого материала, что практически исключает влияние силы трения материала о поверхность ленты на результат измерения и повышает его точность.Due to the presence of reefs on the working surface of the tape during its movement, a substrate is formed from the test material, which virtually eliminates the influence of the friction force of the material on the surface of the tape on the measurement result and increases its accuracy.

5. Промышленная применимость5. Industrial applicability

Экспериментальный образец устройства измерения угла естественного откоса сыпучего материала изготовлен и испытан в экспериментально-технологической лаборатории факультета технологии и предпринимательства Томского государственного педагогического университета. Испытания, проведенные на соли поваренной пищевой сорта «Экстра», подтвердили работоспособность и перспективность заявляемой полезной модели.An experimental sample of a device for measuring the angle of repose of bulk material was made and tested in the experimental-technological laboratory of the Faculty of Technology and Entrepreneurship of Tomsk State Pedagogical University. Tests conducted on the salt of food grade Extra, confirmed the efficiency and prospects of the claimed utility model.

В 2009 году планируется совместно с Томским государственным архитектурно-строительным университетом провести испытания измерительного устройства на сыпучих строительных материалах, определить основные метрологические характеристики и изучить технико-экономические возможности его использования в технологических линиях производства кирпича и цемента.In 2009, it is planned, together with Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering, to test the measuring device on bulk building materials, determine the main metrological characteristics and study the technical and economic possibilities of its use in brick and cement production lines.

Источники информацииInformation sources

1. Глинозем. Метод определения угла естественного откоса / ГОСТ 27802-93 (ИСО 902-76). Минск, 1993.1. Alumina. Method for determining the angle of repose / GOST 27802-93 (ISO 902-76). Minsk, 1993.

2. Способ определения угла естественного откоса порошкообразного материала / Патент РФ №2002129550.2. A method for determining the angle of repose of a powder material / RF Patent No. 2002129550.

Claims

1. A device for measuring the angle of repose of bulk material, characterized in that it contains a steeply inclined belt conveyor equipped with a reversible electric motor installed with the ability to change the angle of inclination of the conveyor by signals from the sensors of the upper and lower flows, and an arrow pointer mounted on the upper end of the conveyor frame and paired with a fixed scale.

2. The device for measuring the angle of repose of bulk material according to claim 1, characterized in that a scraper equipped with a clamping elastic element is mounted on the axis of the upper drum of the conveyor with the possibility of rotation.

3. The device for measuring the angle of repose of bulk material according to claim 1, characterized in that on the working surface of the conveyor belt reefs are applied in the form of transverse parallel strips with a reef depth of 2 ... 3 and distances between them of 3 ... 4 average particle diameters of the bulk material.