Питатели бункерных устройств

Питатель кроме равномерной регулируемой подачи сыпучих грузов из емкостей может являться также запорным устройством и выполнять роль бункерного затвора, но он отличается от них возможностью более тонкого регулирования потока сыпучего груза.

Важнейшие требования, предъявляемые к питателям, - это равномерность подачи груза и возможность регулирования производительности устройства. В некоторых производственных процессах питатели используют как простые, надежные и дешевые объемные дозаторы небольшой точности.

Исходя из того, что масса единицы объема сыпучих грузов в некоторых технологических процессах может изменяться в широких пределах (иногда до 15%), в случае необходимости высокой точности дозирования, объемные питатели оснащают автоматическими устройствами и приспособлениями.

Классификация основных типов питателей приведена в табл.2.7.

Рассмотрим перечисленные типы питателей более подробно.

Питатель без движущегося рабочего органа (гравитационный) представляет собой одно- или двухсекторный, либо шиберный затвор с тонкой регулировкой положения секторов или шибера.

Гравитационные питатели просты, надежны, не боятся засорений, однако из всех типов питателей дают наименьшую равномерность потока, поэтому почти не применяются в дозаторах непрерывного действия. Чаще их используют для подачи груза в последующие емкости (расходный бункер дозатора). Довольно широко применяются в качестве отсекающих затворов в различных порционных дозаторах.

Питатели с поступательным движением рабочего органа. Ленточный питатель, представленный на рис. 2.76, предназначен для подачи сухих, дробленых, молотых и кусковых материалов. Он представляет собой натянутую между двумя барабанами под нижним срезом бункера 1 бесконечную транспортерную ленту. Такие питатели применяют в процессах непрерывного дозирования. Их производительность достигает 300 м3/ч и более.

Классификация основных типов питателей

Тип питателя

Движение рабочих органов

Материалы

Гравитационный

Без движущегося рабочего органа

Порошковые

Ленточный

Поступательное

Порошковые тяжелые материалы и кусковые со средней массой

Пластинчатый

Поступательное

Преимущественно крупнокусковые

Барабанный

Вращательное вокруг горизонтальной оси

Пылевидные, порошковые, зернистые и мелкокусковые

Лопастной

Вращательное

Порошковые, зернистые, кусковые

Шнековый

Винтовое

Порошковые, мелкозернистые

Тарельчатый

Вращательное вокруг вертикальной оси

Порошковые, мелкозернистые

Маятниковый

Колебательное

Зернистые, мелкокусковые

Лотковый

Колебательное

Крупнозернистые, кусковые

Плунжерный

Возвратно поступательное

Порошковые, зернистые

Вибрационный

Вибрационное

Порошковые, зернистые, кусковые

Аэрационный

-

Пылевидные, порошковые

Схема ленточного питателя
Рис.2.76.Схема ленточного питателя:

1-бункер; 2- шиберный затвор; 3- ленточный транспортер;

4- приемный лоток;

-> движение груза

Производительность питателя регулируется либо скоростью ленты транспортера 3, либо слоем находящегося на ленте груза с помощью шиберного затвора 2. Устанавливая ленточный питатель под бункером, между воронкой бункера и питателем оставляют зазор (в пределах 10...40 мм, так как при больших зазорах трудно управлять потоком); неподвижные борта предохраняют груз от растекания в стороны. Размер выпуклого отверстия бункера 1 над питателем определяется условиями истечения данного груза, а также условиями, исключающими сводообразование. Питатель должен забирать груз по всему сечению выпускного отверстия воронки бункера, поэтому в направлении движения груза его производительность должна возрастать. Чтобы сохранить равномерное истечение материала, выпускную щель над питателем располагают под углом 3...5°, что уменьшает крутящий момент при установившемся режиме работы. Производительность и расход мощности ленточного питателя определяют по формулам:

Q = 60nD б nbh, (2.10)

где D6 - диаметр барабана транспортера, м;

n - частота вращения барабана, об/мин;

b,h - ширина и высота слоя груза на ленте, м.

N = 0,0108Lu[,1G = G1 )(f cos ап + G 1cosaп)], (2.11)

где L - длина транспортера, м;

и - скорость ленты, м/с;

ап - угол наклона питателя к горизонту, град;

G - вес метра ленты, кгс;

G1 - вес транспортируемого груза, приходящийся на метр ленты, кгс;

f- коэффициент трения (около 0,12).

Ленточные питатели имеют небольшую мощность привода и являются экономически выгодными.

Пластинчатый питатель (рис.2.77) представляет собой бесконечную цепь 3 под нижним срезом бункера 1, набранную из плоских пластинчатых металлических звеньев (наподобие тракторной гусеницы). Такие питатели применяют в тех случаях, когда условия удара и размер кусков или температура материала препятствуют применению ленточных питателей. Расход энергии у пластинчатых питателей по сравнению с ленточными почти в два раза выше. Производительность о пластинчатых питателей достигает 1000 м3/ч. Применяют также скребковые конвейеры, у которых в зависимости от свойств материала (порошковых, зернистых, мелкокусковых) форма скребков различная.

Питатели с вращательным движением рабочего органа. Барабанные и лопастные питатели применяют для подачи и дозирования пылевидных хорошосыпучих и мелкокусковых грузов. Их конструкции отличаются большим разнообразием: гладкие (для пылевидных материалов), ребристые и граненые (для крупнокусковых).

На рис.2.78 показаны некоторые типы барабанных питателей. Довольно часто встречаются барабанные питатели секторного типа, у которых барабан разделен радиальными лопастями на ряд ячеек (шлюзов) числом от 3 до 12. При вращении барабана секции в верхней части равномерно заполняются грузом, поступающим через воронку бункера, а при повороте на 1800 груз высыпается в разгрузочный патрубок. В состоянии покоя барабана лопасти не дают грузу высыпаться из отверстия воронки. Производительность барабанных питателей регулируется изменением частоты вращения барабана.

Производительность барабанного питателя рассчитывают по формуле

(2.12)

о где V - объем ячейки, м3;

\я - число ячеек;

п - частота вращения барабана, об/мин; с - коэффициент разрыхления;

о у - насыпная плотность груза, т/м3.

К питателям с вращающимся рабочим органом можно также отнести большую группу шнековых питателей. Рабочий орган - шнек -выполняется разнообразной формы в зависимости от транспортируемого сыпучего груза (рис.2.79).

На рис.2.80

изображен шнековый питатель. Он состоит из заключенного под корпусом бункера 1 в кожух 2 шнека 3. Такие питатели применяют в основном для подачи порош-

ковых и зернистых грузов, не боящихся крошения. Шнековые питатели можно устанавливать горизонтально и наклонно. Производительность шнековых питателей регулируют, изменяя частоту вращения шнека.

К достоинствам таких питателей можно отнести компактность и герметичность, поэтому они особенно удобны при работе с тонкодисперсными грузами (цемент, гипс и т.д.). Чтобы увеличить выпускное отверстие, в ряде случаев устанавливаются несколько шнеков в одном кожухе. Для сохранения однородности состава груза применяют шнеки с переменным шагом, убывающим в сторону разгрузки. В таких случаях наибольший размер куска должен быть меньше шага винта (минимального). В том случае, если есть опасность спрессовывания груза, используют шнеки с переменным шагом, увеличивающимся в направлении движения.

Производительность шнекового питателя рассчитывают по формуле:

(2.13)

где йш - диаметр шнека, м;

э - шаг винта, м;

п - частота вращения шнека, об/мин;

К - коэффициент наполнения (0,25.. .0,4);

у - насыпная плотность груза, т/м3.

На рис.2.81 представлен питатель для сыпучих материалов А1-ДРВ, основанный на совместном действии четырех соосных шнеков, расположенных в нижней части бункера. Он имеет производительность при разгрузке отрубей 68 т/ч, шрота - 70 т/ч и отходов 40 т/ч. Размер приемного отверстия 1827x860 мм, выпускного 430x430 мм.

Для выгрузки зерновых грузов и продуктов их переработки успешно применяются пружинные питатели. Эффективнее использовать питатели длиной не более 5...8 метров. В учебно-опытном хозяйстве Ульяновской сельскохозяйственной академии в качестве погрузчика применяют пружинный питатель с регулировкой производительности за счет перемещения шибера (рис.2.82).

Тарельчатый дисковый питатель, представленный на рис.2.83, предназначен в основном для подачи мелкозернистых и порошковых грузов.

Схема питателя с четырьмя шнеками
Рис.2.81. Схема питателя с четырьмя шнеками:

1 - корпус бункера; 2 - шнек; 3 -двигатель

Рабочим органом тарельчатого питателя является вращающий ся диск 3, с которого продукт сбрасывается неподвижным ножом 5. Толщина слоя материала на диске регулируется с помощью надетой на выходной патрубок бункера 1 манжеты 2 (ее поднимают или опускают по принципу телескопической трубы). Производительность тарельчатых питателей достигает 100 м3/ч.

Производительность питателя регулируют изменением частоты вращения диска, изменением зазора кольцевой щели (между манжетой и диском), что определяет высоту слоя материала на диске, положением ножа, снимающего то или иное количество материала с диска.

Вертикальный вал 4 с укрепленным диском приводится во вращение электродвигателем через передаточный механизм. По сравнению с ленточными и барабанными питателями тарельчатые имеют более плавную регулировку производительности и большую точность дозирования. Следует иметь в виду, что под влиянием центробежной силы при большой частоте вращения диска груз может разбрасываться в стороны. Поэтому критическую частоту вращения определяют из условий равенства центробежной силы и силы трения:

шюЯ к = mgf; со = лп/30, (2.14)

где ш - угловая скорость, рад/с; т - масса груза на диске, кг;

Нк- средний радиус круга груза, расположенного на диске, м; f - коэффициент внешнего трения; д - ускорение свободного падения, м/с2.

Производительность тарельчатого питателя определяют по

(2.15)

о где у - насыпная плотность, т/м3;

п - частота вращения диска, об/мин;

Л - высота подъема телескопа, м;

г’ - расстояние от центра тяжести треугольника АВС до оси вращения, м (см. рис.2.83, б);

а- угол естественного откоса.

Тарельчатый питатель, разработанный в ФРГ, со спиральным ножом для принудительной выгрузки плохосыпучих и слипающихся грузов представлен на рис.2.84,а. Силосы и бункера, оборудованные такими питателями, имеют горизонтальное дно с центральным выпускным отверстием круглой формы. Над выпускным отверстием вертикально смонтирован конический рассекатель потока, который прикрывает отверстие. В зазоре между основанием конуса и днищем бункера закреплен лопастной скребок, плотно прижимающийся к днищу. Скребок приводится во вращение от специального привода. Диаметр конуса и зазор между основанием конуса и днищем бункера выбирают с таким расчетом, чтобы поступающий в бункер материал не мог выходить самотеком через выпускное отверстие. Выгрузка материала производится с помощью вращающегося лопастного скребка, который захватывает нижние слои материала, перемещая его в радиальном направлении к отверстию.

Конструкция такого питателя обеспечивает равномерную и непрерывную выгрузку по всему поперечному сечению бункера правильными горизонтальными слоями. В таких условиях практически устраняются явления сегрегации. Производительность питателя (от 300 до 530 т/ч) регулируется изменением частоты вращения лопастного скребка (от 3 до 4,5 об/мин).

На рис.2.84,б показан питатель небольшой производительности для плохосыпучих влажных грузов, который одновременно является дозирующим органом. Производительность питателя может меняться от 2 до 8 т/ч вследствие изменения частоты вращения спирального ножа, который имеет бесступенчатую регулировку скорости. При производительности 2 т/ч спиральный нож совершает один оборот за 30 мин. В зоне выпускного отверстия бункера быстро вращаются (с постоянной скоростью) три дополнительных скребка, расположенных на конструкций тарельчатых питателей:

а - со спиральным ножом; б - с возможностью дозирования клонно к горизонтали. Эти скребки осуществляют непрерывную, равномерную подачу материала в проем между конусом и днищем. Такая конструкция питателя обеспечивает выгрузку материала при небольшой производительности и большом диаметре емкости. Дополнительные скребки перемешивают материал перед выходом его из отверстия, что удобно для выгрузки материала из бункера после длительного хранения.

Широкое применение нашли также более простые конструкции тарельчатых питателей с вращающейся тарелью и неподвижным спиральным ножом.

Питатели с возвратно-поступательным движением или вибрацией рабочего органа. Эти питатели работают в импульсном режиме. Дозирование мелких материалов при небольшой производительности осуществляют маятниковыми питателями. Показанный на рис.2.85,а маятниковый питатель имеет секторный затвор, который поворачивается на шарнире с помощью кривошипно-шатунного механизма. Производительность питателя регулируют изменением эксцентриситета приводного механизма, изменением угла крепления сектора на валу и специальным шибером.

Лотковые (рис. 2.85,б) питатели применяют главным образом для дозирования кусковых материалов. По конструктивному исполнению их разделяют на подвесные и кареточные. Подвесные лотковые питатели используют для легких грузов с насыпной плотностью до 1 т/м3. Лоток, подвешенный под воронкой на тягах, получает колебательное движение от эксцентрикового механизма через шатун. Привод питателя осуществляют с помощью электродвигателя через редуктор и кривошипно-шатунный механизм. Колебания лотка препятствуют образованию заторов и обеспечивают равномерную подачу материала.

о

Для абразивных грузов с насыпной плотностью до 2,5 т/м3 используют кареточные питатели, производительность которых достигает 300 м3/ч. Они имеют аналогичный привод и конструктивно отличаются только тем, что лоток с направляющими устанавливают под выпускным отверстием бункера на роликовых опо рах. Производительность питателя регулируют, изменяя высоту слоя материала с помощью секторной заслонки, а также изменяя величину хода лотка.

(б) питателей:

1- корпус бункера; 2-отпускная труба; 3- шиберный затвор; 4- кривошипно-шатунный механизм; 5- шарнир

Выгрузку материала осуществляют в конце лотка. Такие питатели надежны в работе и просты по конструкции.

Находит также применение лотковый питатель с комбинированной подвеской лотка.

Производительность (т/ч) лоткового питателя определяется по формуле:

0 = 60Ь ж Ы • пКу, (2.16)

где Ьж - ширина несущей части (расстояние между стенками желоба), м;

Л - высота желоба, м;

1 - ход столба (удвоенная амплитуда качания), равный диаметру кривошипа, м;

п - частота вращения эксцентрика, об/мин;

у - насыпная плотность груза, т/м3;

К - коэффициент подачи (0,7...0,9).

На рис.2.86 изображен плунжерный питатель, предназначенный для работы с порошковыми и зернистыми грузами, перемещение которых осуществляется вследствие поступательного движения горизонтального плунжера. Последний приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом. Производительность питателя регулируют, изменяя величину хода плунжера и число ходов. Производительность питателей такого типа обычно достигает 3.5 м3/ч.

Широкое применение находят вибрационные питатели, основным рабочим органом которых является опорный либо подвесной лоток. От приводного эксцентриково-шатунного механизма или шарикового пневмовибродвигателя лоток получает колебательные движения, что позволяет легко регулировать подачу материала, изменяя амплитуду колебаний питателя. Груз перемещается с помощью возвратнопоступательных движений лотка (повторяющихся серий сбросов и захватов). Длину лотка подбирают с учетом угла естественного откоса дозируемого материала. Чем меньше угол естественного откоса материала, тем большую длину должен иметь лоток. При таком соотношении в нерабочем положении (при отключении питателя) обеспечивается необходимый подпор, препятствующий самопроизвольному высыпанию материала.

Питатель крепится к бункеру при помощи амортизаторов (пружины, резинового буфера), позволяющих в определенных пределах изменять угол наклона лотка. На основании опытных данных можно сделать вывод, что изменение угла наклона лотка на 1 0 приводит к изменению подачи на 2%.

В последнее время получили распространение электровибрационные питатели.

На рис.2.87 показан электровибрационный питатель, у которого под лотком расположен вибратор.

Схема плунжерного питателя
Рис.2.86. Схема плунжерного питателя:

1 - корпус бункера; 2 - выпускной патрубок; 3 - горизонтальный плунжер; 4 - кривошипношатунный механизм; 5 - шарнир

Производительность питателя существенно зависит от амплитуды колебаний и угла наклона лотка (обычно около 200) и может быть вычислена по формуле:

0 = ЗбООВИиу, (2.17)

где В - ширина лотка, м;

Л - высота слоя груза в лотке, м; и- средняя скорость перемещения груза, м/с; у - насыпная плотность груза.

Электровибрационные питатели обеспечивают надежное дозирование материалов с различной насыпной плотностью от порошковых плохосыпучих до кусковых. Для подачи влажных и вязких материалов эти питатели в обычном исполнении не пригодны. На рис.2.88 представлена конструкция вибрационного питателя. Питатель представляет собой электромагнитный вибратор, состоящий из круглой пластины, расположенной на косолежащих листовых рессорах, в кожухе из алюминия и специального стекла. Под тарелкой помещен магнитный якорь, притягиваемый лежащими внизу электромагнитами соответственно частоте переменного тока. Листовые рессоры расположены таким образом, что пластина движется не только вниз и вверх, но и слегка вращается. При этом, находящийся на ней материал движется спиралеобразно и сбрасывается через край. Производительность питателя зависит от расстояния между подводящей трубой и пластиной, высоты

Вибрационный питатель (ФРГ)

кольца на вибрационной пластине и амплитуды вибрационной пластины.

Питатели с аэрирующей струей. Аэрационные питатели предназначены для подачи тонкодисперсных материалов. Через пористое дно питателя пропускают воздух, вследствие чего уменьшается связность частиц, и материал легче движется. На рис.2.89 показан аэрационный питатель, в нижнюю удлиненную камеру которого подается воздух. Камера состоит из отделений, и, чтобы обеспечить эффективную подачу, воздух направляют в каждое отделение. Воздух проходит через пористую диафрагму, аэрирует сыпучий материал, перемещает его из выпускной воронки на подвесной конвейер. Такой питатель одновременно является и побудителем.

На рис.2.90,а показано питающее устройство, где транспортирующей средой является воздух. Под конической частью емкости проходит трубопровод, куда через сопло подают сжатый воздух. В результате под выпускным отверстием воронки создается пониженное давление, что способствует выходу продукта из бункера. К трубопроводу снизу присоединен патрубок, по которому идет встречный поток воздуха, регулируемый вентилем. Этот поток обеспечивает большее или

Воздух

Рис.2.89. Аэрационный питатель:

1 - бункер; 2-аэрируемый лоток

Рис.2.90.

Пневмодозирующие устройства с регулируемой производительностью: а- с соплом; б- с наклонным материалопроводом меньшее поступление материала из отверстия воронки.

Устройство для подачи пылевидных и зернистых грузов из бункера с помощью воздуха показано также на рис.2.90,б. В горизонтальную трубу входит вертикальный подвижной штуцер воронки. Один конец горизонтальной трубы соединен (под углом) с транспортирующим материалопроводом, второй ее конец заглушен. Груз из воронки через штуцер попадает в горизонтальную трубу и располагается в ней под углом естественного откоса, затем стекает в наклонный материалопровод, куда подают воздух. Производительность регулируется с помощью вертикально перемещаемого штуцера воронки.

Распределители потока сыпучего груза, поступающего в емкость | Емкости для сыпучих грузов в транспортно-грузовых системах | Побудители для стабилизации истечения в емкостях