Распределители потока сыпучего груза, поступающего в емкость

Существуют три наиболее распространенных способа заполнения емкостей сыпучими грузами: струей, дождем и каскадом. У каждого из этих способов есть свои достоинства и недостатки.

Наиболее простой, но и наименее предпочтительной является загрузка компактной струей или самотеком. К основным недостаткам этого вида заполнения относятся: сегрегация, неравномерное уплотнение груза и неполное использование объема хранилища.

Сегрегация груза наблюдается как на этапе свободного падения груза, так и на поверхности образовывающейся насыпи вследствие скатывания более крупных и тяжелых частиц груза к стенкам емкости. Кроме того, образование насыпи снижает вместимость емкости (рис.2.67).

Значительное уплотнение при компактной струе, прежде всего, отмечается в нижних слоях насыпанного груза. При открытии выпускного отверстия происходит разуплотнение груза и скачкообразное перераспределение давления сжатия. Верхняя масса груза начинает двигаться, образуя в процессе движения неустойчивые своды. В

результате дно емкости испытывает интенсивную нагрузку. При этом груз может прекратить истечение, а для его возобновления потребуются специальные вспомогательные механизмы.

Для улучшения процесса загрузки используются загрузочные устройства, которые, несмотря на определенные затраты, в целом совершенствуют функциональные параметры емкостей.

В случае загрузки рассредоточенным потоком, т.е. с увеличением сечения потока (загрузка дождем), наблюдается более равномерная укладка частиц груза, что приводит к увеличению вместимости емкости, снижению расслоения вследствие отсутствия насыпи. В этом случае в начале процесса истечения давление на дно частично снижается, днище емкости не испытывает внезапного дополнительного давления при выпуске и дальнейшее истечение происходит более равномерно.

Применение каскадных гравитационных спусков для загрузки емкостей позволяет достичь еще более равномерной укладки частиц и плотности по всей высоте бункера, минимизировать сегрегацию. Этот способ также способствует снижению пылеобразования и травмирования гранулированных грузов вследствие незначительной высоты падения.

Существующие загрузочные устройства для сыпучих грузов можно классифицировать по следующим признакам:

I. по объекту загрузки;

II. по виду груза;

III. по роду вспомогательных загрузочных устройств;

IV. по способу загрузки;

V. по назначению.

В развернутом виде классификация загрузочных устройств представлена на рис. 2.68.

Наиболее распространенными являются гравитационные загрузочные устройства, так как они имеют простую конструкцию и не требуют расходов на энергию привода. Вместе с тем им в большей мере присущи отмеченные выше недостатки.

Для гравитационной загрузки сыпучих грузов с отсутствием вспомогательных устройств, то есть компактной струей, применяют конвейеры в различном конструктивном исполнении. Они могут быть снабжены дополнительными устройствами (например, скребками), обеспечивающими сброс груза с ленты в одну или несколько точек.

Схема загрузки емкости компактной струей
Рис.2.67. Схема загрузки емкости компактной струей:

1- зона концентрации крупных и тяжелых частиц груза, 2- не используемый объем хранилища

Для очистки от металлических примесей используют магнитные сепараторы; от твердых инородных примесей - пассивные отсекатели или карманы с гребенчатыми улавливателями (рис. 2.69, а).

Загрузка при помощи нории также осуществляется струей, однако, несмотря на высокую производительность, это устройство имеет более ограниченные функциональные возможности (рис. 2.69, б).

В качестве загрузчика кузовов транспортных средств, обеспечивающего увеличение зоны действия и снижение потерь продукта при загрузке нескольких емкостей, используется загрузочный рукав (рис. 2.69, в). Он состоит из шарнирно соединенных верхней и нижней труб. Внутри верхней трубы находится винтовой транспортер.

Известно устройство для загрузки складов и различных транспортных и технологических емкостей, содержащее загрузочный патрубок, в нижней части которого закреплены две отводящие трубы с гофрированными стенками (рис.2. 69, г). Благодаря этому, транспортирование груза происходит в двух или в одном направлении.

Классификация загрузочных устройств для хранилищ сыпучих грузов
Рис.2.68. Классификация загрузочных устройств для хранилищ сыпучих грузов

----------возможные связи;

- существующие связи

Приспособлением, изображенным на рис.2.69, д, можно осуществлять заполнение емкостей большего горизонтального сечения. Пластиковые цилиндрические трубы, соединенные между собой хому тами с пропущенным через них тросом, располагаются вертикально или наклонно. Это позволяет осуществлять заполнение, например, с верхней части бункера или здания; с причала в трюм сухогруза и т. п.

Гравитационный спуск, представленный на рис. 2.69, е, содержит складывающийся гофрированный желоб, снабженный закрывающейся заслонкой и приводом. Груз, попадая в желоб, по мере нагружения растягивает его. При достижении грузом дна емкости от контакта открывается заслонка, и подъемом желоба обеспечивается освобождение от груза. Вследствие малой высоты падения исключается разрушение целостных частиц (гранул) сыпучего груза.

Среди устройств, снижающих плотность потока падающего груза или осуществляющих заполнение емкости дождем, заслуживают внимания следующие конструкции.

Конусные распредели

Рис.2.69. Загрузочные устройства с концентрированным потоком: 1-гребенчатый улавливатель; 2- отводящие трубы; 3- шнековый транспортер

тели используются для уменьшения сегрегации груза в процессе заполнения емкости и для увеличения равномерности заполнения.

Показанное на рис.2.70, а устройство для распределения сыпучего груза имеет конус с отверстиями и обечайку с пазами, концентрично расположенную с зазором вокруг основания конуса. При движении по конусу частицы груза равномерно распределяются по его поверхности, и часть их через отверстия на поверхности конуса ссыпается в емкость, а часть, достигнув основания конуса, распределяется по периферии емкости. Обечайка препятствует разлету крупных частиц к краям емкости. В результате такой подачи груза в емкость исключается конусообразная форма насыпи, которая имеет место при сосредоточенной загрузке через патрубок, или загрузке струей.

Гравитационное загрузочное устройство представлено на рис.2.70, б и состоит из загрузочного патрубка и закрепленного на нем при помощи хомута со стойками рассекающего конуса. Конус имеет продольные вертикальные вырезы. При подаче груза его частицы, контактирующие с поверхностью конуса, изменяют направление движения и распределяются по большему радиусу. Вырезы обеспечивают частичное выпадение груза в центральной зоне.

Конструкция распределителя сыпучих грузов, изображенная на рис.2.70, в, отличается от выше представленных тем, что перевернутый вершиной вниз конус является накопителем с выпускным отверстием в нижней его части. Груз в процессе заполнения конуса частично вытекает из отверстия, а часть пересыпается через края конуса, сливаясь с частицами поступающего потока.

Приведенные выше устройства применимы для грузов разной степени связности. Условием для их истечения будет являться размер выпускного отверстия в нижней части перевернутого конуса. Оно должно превышать размер возникающего динамического свода.

Для полного использования вместимости кузова вагона и равномерного заполнения сыпучим грузом по поперечному сече нию емкости можно использовать следующие уст ройства (рис.2.71).

Устройство, представленное на рис.2.71, а, работает следующим образом.

Загрузочный рукав 1 и затвор-рассекатель 3 опускаются тросом 6. После соприкосновения опорной центрирующей шайбы 2 с краями загрузочного люка опускание загрузочного рукава 1 прекращается . Затвор-рассекатель 3 проходит через люк емкости под действием силы тяжести и открывает выпускное отвер-

Рис. 2.71. Рассекатели потока сыпучих грузов для транспортных средств: а- цилиндрической формы, б-прямоугольной формы

стие загрузочного рукава 1. Направляющий рычаг 4 упирается в ограничитель 5 и устанавливает затвор-рассекатель 3 в положении, симметричном положению загрузочного рукава 1. Между стенками загрузочного рукава 1 и затвором-рассекателем 3 по всему периметру образуется равномерный зазор.

В процессе загрузки сыпучий груз подают в загрузочный рукав 1, где частицы, падая, набирают скорость и ударяются о боковую поверхность затвора-рассекателя 3. Далее частицы скользят вдоль поверхности затвора-рассекателя, непрерывно изменяя направление движения так, что в наиболее удаленной от оси симметрии точке они приобретают скорость, направленную под расчетным углом к горизонту, и отбрасываются к стенкам емкости, двигаясь вблизи крыши, что обеспечивает заполнение углов между крышей и стенками емкости на конечном этапе загрузки.

Уменьшить сегрегацию и динамическое уплотнение сыпучего груза, полнее загружать вагоны-минераловозы позволяет использование криволинейных разбрасывателей.

Разбрасывающее устройство (см. рис.2.71,б) состоит из направляющих элементов 1, опорных перекладин 2, оборудованных ограничителями поворота 3, шарниров 4 и подъемных штанг 5 с упорами 6. Посредством штанг устройство крепят к загрузочному рукаву 7. Шарнирное соединение перекладин 2 обеспечивает ввод разбрасывателя через горловину загрузочного люка вагона.

Для введения разбрасывателя внутрь вагона загрузочный рукав опускают вместе с устройством. В некоторый момент опорные перекладины 2 опираются на края люка, распрямляются и разводят внутри вагона нижние части направляющих элементов 1. К моменту полного выпрямления опорные перекладины упираются в ограничители поворота 3, опускание рукава 7 прекращается, и разбрасыватель принимает рабочее положение.

Снижение степени сегрегации сыпучего груза достигается за счет разделения потока груза на три части, из которых две крайние движутся по симметрично расположенным направляющим элементам и отбрасываются к боковым стенкам вагона, а третья часть попадает в промежуток между двумя профилированными поверхностями и заполняет середину вагона.

Загрузочные устройства с применением привода также получили широкое распространение (центробежные, дисковые, роторные разбрасыватели и др.).

На рис.2.72, а приведено устройство, состоящее из распределительного бункера, имеющего на боковой поверхности три ряда прямоугольных вырезов. Они расположены в шахматном порядке и служат для разгрузки бункера. В нижней части емкости на вертикальной оси закреплены два ряда горизонтальных лопастей с возможностью вращения. Попадая на лопасти, груз вызывает вращение оси, чем достигается равномерное разбрасывание его частиц на большой площади. Устройство может функционировать на грузах с разной степенью связности.

Для загрузки стационарных и передвижных емкостей используется устройство, содержащее вращающиеся на вертикальном валу диски с кольцевыми перфорированными ограничителями (рис.2.72, б). При вращении груз разгоняется центробежной силой в горизонтальном положении и выплескивается через отверстия в ограждении. Разность диаметров дисков позволяет рассыпаться сыпучему грузу с разным диаметром в полости емкости. Увеличение полезного объема зоны падения достигается изменением скорости вращения диска.

Немецкими инженерами предложена конструкция центробежного разбрасывателя, представленная на рис.2.72, в. На вертикальном валу горизонтально закреплены диски с вертикально установленными лопастями. Подача груза в емкость осуществляется одновременно с вращением устройства. Груз, попадая на поверхность дисков, отбрасывается лопатками на расстояние, соответствующее диаметру кольца. Тем самым достигается равномерное его распределение по всему сечению емкости.

Последние две конструкции способны работать только на хоро-шосыпучих грузах, так как связные грузы забивают отверстия и не дают хода поступающему потоку груза.

Для обеспечения целостности гранулированного сыпучего груза, а также для минимизации пылевыделения в результате длительного падения частиц в высотных емкостях применяют каскадные спуски. На рис. 2.73, а приведена схема комбинированного каскадного спуска. В емкости под загрузочным раструбом крепится трос с расположенными на нем пучками упругих элементов. В результате подачи сыпучего груза в емкость, частицы его сталкиваются с упругими элементами и теряют скорость при падении, при этом изменяется прежнее направление движения. В результате частицы груза не только сохраня-

а б в

Рис.2.72. Распределители сыпучего груза в емкости с наличием привода
Загрузочные устройства с каскадными спусками
Рис. 2.73. Загрузочные устройства с каскадными спусками

ют свою целостность, но и располагаются в емкости хаотично, не образуя ярко выраженных насыпей.

Для повышения уровня механизации погрузочных работ с легкоповреждаемыми грузами может быть использовано устройство, состоящее из бункера-накопителя и загрузочного желоба переменной длины (рис.2.73, б). С внутренней стороны на нем смонтированы в шахматном порядке наклонные полки. На корпусе бункера закреплены барабаны, на них наматываются ленты, из которых состоит загрузочный желоб. При разматывании лент с барабанов они образуют трубу, опускаемую в кузов транспортного средства или другую емкость, и закрепляются фиксаторами. По мере заполнения длина лент уменьша -ется. Это позволяет снизить высоту падения груза как внутри желоба, так и после выхода из него.

Для заполнения высотных емкостей применяют конструкцию, расположенную вдоль всей ее высоты, выполненную в виде наклонных патрубков, закрепленных своими концами друг с другом переходными коленами (рис.2.74). В патрубках выполнены вырезы, с помощью которых груз высыпается наружу в результате заполнения полости трубы и располагается внутри емкости под углом естественного откоса.

Такая конструкция сокращает высоту свободного падения частиц сыпучего груза и способствует борьбе с сегрегацией. Указанное приспособление не извлекается после окончания загрузки, что является существенным недостатком, так как служит опорой для образования сводов и может препятствовать выпуску груза из емкости.

Для технологических линий используются каскадные спуски сыпучих грузов с возможно стью смешивания нескольких компонентов (рис.2.75). При этом частицы груза подвергаются постоянному торможению специальными пологами. Тем самым достигается сохранность гранулированных частиц груза от набирания ими разрушительной скорости.

Из анализа приведенных выше конструкций можно сделать вывод, что распределители поступающего в емкость потока имеют большое разнообразие в конструктивном исполнении, разные цели применения и предназначены для грузов любой связности.

Дозирующие устройства для отпускных бункеров | Емкости для сыпучих грузов в транспортно-грузовых системах | Питатели бункерных устройств