ВИБРАЦИОННОЕ ДНИЩЕ СИЛОСА

Полезная модель относится к вибрационной технике, применяемой в стекольной, строительной, химической, мукомольной и других отраслях промышленности, и может использоваться в силосных складах сыпучих материалов, а также в линиях приготовления различных многокомпонентных смесей.
Любое производство, связанное с переработкой, хранением, транспортированием и дозированием различных сыпучих материалов, обычно связано с большим объемом технологических операций выгрузки этих материалов из силосов и промежуточных бункеров и подачи их в последующие механизмы и аппараты. При этом неотъемлемыми элементами таких операций являются винтовые, гравитационные, роторные и вибрационные питатели, аэрационные желоба, а также вибрационные днища и другие приспособления и устройства.
Поскольку сыпучие материалы весьма разнообразны по своим физико-механическим характеристикам (гранулометрический состав, влажность, плотность, склонность к сводообразованию и слеживаемости, способность истечения из бункеров и пр.), для бесперебойной и непрерывной работы технологических линий транспортирования сырья часто требуется интенсифицировать процессы разгрузки материалов из силосов и бункеров хранения. Особенно это касается таких комкующихся материалов, как сода, сульфат, селитра, мел и других видов сыпучего сырья, имеющего повышенную влажность. Выгрузка из силосов и бункеров таких материалов может сопровождаться их зависанием, образованием сводов и формированием пассивных зон, препятствующих эффективному истечению сырья из бункерных разгрузочных отверстий. Поэтому для интенсификации процесса выгрузки подобных сырьевых материалов используют дебалансные вибраторы и пневматические молотки, устанавливаемые на стенки бункеров, а также вибрационные днища и вибрационные воронки, которые являются наиболее эффективными механизмами, стабилизирующими истечение сыпучих материалов из бункеров и силосов.
Известен конический виброактиватор системы Vibra Screw [1] для трудносыпучих материалов. Устройство состоит из выпускной подвижной конструкции с вибрирующим конусом, который с помощью гибкого сочленения присоединяется к нижней неподвижной части разгружаемого бункера. Вибрация этого конуса в горизонтальной плоскости создается дебалансным двигателем. Направляющий конус при этом передает колебательные движения разгружаемому материалу и повышает интенсивность его разгрузки. Недостатком данного устройства является большой диаметр его разгрузочного отверстия, что затрудняет присоединение к нему без дополнительных переходных воронок типовых питающих механизмов, загрузочные отверстия которых не превышают размер 400×400 мм.
Известно также вибрационное днище [2, 3], содержащее конусообразную воронку, образующая конуса которой имеет угол наклона 55-60° по отношению к горизонту. Крепление конусообразной воронки к фланцу разгрузочного отверстия бункера производится с помощью стяжек и виброизолирующих прокладок, а герметичность этого сочленения обеспечивается гибким соединительным рукавом. Внутри конусообразной воронки установлен обратный конус, диаметр основания которого меньше диаметра основания конусообразной воронки. При этом между обратным конусом и воронкой формируется кольцевой зазор, через который во время работы дебалансного вибратора, прикрепленного к воронке, происходит разгрузка сырьевого материала из бункера или силоса. Наличие обратного конуса снижает давление материала на питатель, подсоединяемый к выходному отверстию конусообразной воронки, и предотвращает истечение материала с образованием нежелательной воронки, формирующейся по центру силоса. Однако использование таких вибрационных днищ, особенно имеющих относительно малый (1-1,5 м) диаметр, нецелесообразно для выгрузки так называемых проблемных материалов. Это обусловлено тем, что сырьевые материалы, имеющие повышенную влажность и склонность к слеживанию, плохо проходят через кольцевой зазор и формируют свод и застойные зоны на выходе из силоса. Также подобные вибрационные днища сложно использовать при реконструкции действующих составных и массозаготовительных цехов, так как большой угол наклона образующей конуса разгрузочной воронки требует дополнительной монтажной высоты, которая часто бывает ограничена.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является конструкция вибрационного днища, требующего меньшую монтажную и строительную высоту производственного помещения [4]. Сравнительно меньшие габариты по высоте данных вибрационных днищ связаны с меньшим (15-20°) углом наклона образующей конуса конусообразной воронки и отсутствием обратного конуса. Такое конструктивное решение позволяет интегрировать данные устройства во многие существующие дозировочно-смесительные линии, расходные надвесовые бункеры которых изначально не были предназначены для монтажа вибрационных днищ из-за недостаточной высоты между разгрузочным фланцем бункера и сборочным конвейером. Отсутствие обратного конуса в подобном виброднище упрощает конструкцию и облегчает истечение комкующихся сырьевых материалов из бункеров малого диаметра. При больших же диметрах (5,5-7,5 м) силосов требуются вибрационные днища диаметром примерно 2,5 м. Работа таких виброднищ с малым углом наклона (меньше угла естественного откоса материала) боковых стенок виброконусной воронки часто сопряжена с образованием застойных участков в пристенных зонах силоса, что связано с затрудненным движением разгружаемого материала по внутренней поверхности воронки. Это является главным недостатком таких механизмов.
Решаемая задача - повышение эффективности разгрузки сыпучих материалов из силосов с использованием вибрационных днищ, не оборудованных обратными конусами, и имеющих меньшие габариты по высоте за счет меньшего (15-20°) угла наклона боковых стенок виброконусных воронок.
Этот технический результат достигается тем, что в вибрационном днище силоса, содержащем оборудованную загрузочным фланцем и выпускным отверстием конусообразную воронку, образующая конуса которой имеет угол наклона 15-20° по отношению к горизонтальной плоскости, элементы подвеса конусообразной воронки к фланцу разгрузочного отверстия силоса, виброизолирующие опорные шайбы, установленные в местах соединения элементов подвеса с фланцем разгрузочного отверстия силоса и загрузочным фланцем конусообразной воронки, подвижное фланцевое уплотнение, обеспечивающее герметичное сочленение конусообразной воронки с разгрузочным отверстием силоса, а также привод в виде электрического дебалансного вибратора, создающего круговые колебания конусообразной воронки в горизонтальной плоскости, внутренняя поверхность конусообразной воронки, контактирующая с разгружаемым из силоса сыпучим материалом, снабжена тремя радиально расположенными лопастными скребками, имеющими дугообразную форму и отстоящими друг от друга на 120° по отношению к центру выпускного отверстия, при этом направление изгиба лопастных скребков противоположно направлению круговых колебаний конусообразной воронки, а высота лопастных скребков, имеющая максимальное значение 8-12 см у загрузочного фланца, линейно уменьшается по направлению к выпускному отверстию и составляет 4-6 см в средней части конусообразной воронки и 2-3 см у выпускного отверстия.
Преимуществом предлагаемого вибрационного днища для разгрузки сыпучего материала из силоса по сравнению с известным уровнем техники является то, что внутренняя поверхность конусообразной воронки снабжена тремя радиально расположенными скребками дугообразной формы. Наличие этих скребков позволяет эффективно воздействовать на выгружаемый сырьевой материал, находящийся не только в пристенных зонах силоса, но и по всей площади внутренней поверхности вибрационной конусной воронки, совершающей круговые колебания.
Другим преимуществом является то, что дугообразная форма скребков при общих круговых колебаниях конусообразной воронки сообщает дополнительные круговые перемещения разгружаемому материалу на трех внутренних участках вибрационного днища и тем самым интенсифицирует данный процесс. А переменная высота лопастных скребков осуществляет больший захват материала в пристенных зонах силоса и меньший у выпускного отверстия конусной воронки, где материал может выгружаться и без дополнительного механического воздействия. Все это предотвращает образование сводов.
Принцип работы устройства поясняется чертежами, где на Фиг. 1 показан вид сбоку вибрационного днища силоса; на Фиг. 2 изображен вид сверху на внутреннюю поверхность конусной воронки; на Фиг. 3 показана развертка лопастного скребка; на Фиг. 4 показаны траектории движения материала в зоне установки лопастных скребков.
Вибрационное днище силоса содержит: конусообразную воронку 1 (Фиг. 1, 2), оборудованную загрузочным фланцем 2 и выпускным отверстием 3; элементы 4 подвеса вибрационной конусной воронки к фланцу 5 разгрузочного отверстия 6 силоса 7; виброизолирующие опорные шайбы 8 из эластичного материала, например, резины; подвижное фланцевое уплотнение 9, выполненное в виде рукава; электрический дебалансный вибратор 10; лопастные скребки 11, 12, 13 (Фиг. 2, 3).
Вибрационное днище работает следующим образом. При выгрузке сыпучего материала из силоса 7 открывается затвор (не показан), установленный на выпускном отверстии 3 конусной воронки 1, загрузочный фланец 2 которой прикреплен с помощью элементов 4 подвеса к фланцу 5 разгрузочного отверстия 6 силоса. Герметичность соединения конусной воронки с этим отверстием обеспечивается подвижным фланцевым уплотнением 9, имеющим форму рукава. Гибкость соединения элементов 4 подвеса с фланцами 2, 5 достигается за счет виброизолирующих опорных шайб 8, изготавливаемых из эластичного материала. Данные шайбы исключают передачу колебаний на стенки силоса 7 при включении электрического дебалансного вибратора 10 и концентрируют их только на конусной воронке 1, которая в процессе интенсификации разгрузки сыпучего материала из силоса совершает круговые колебания. Частота этих колебаний может достигать 500 Гц при амплитуде 10 мм.
Круговые колебания от конусной воронки передаются разгружаемому сыпучему материалу, а наличие лопастных скребков, имеющих дугообразную форму, создает дополнительные вихревые траектории движения материала. Причем результирующий вектор 14 силы, воздействующей на сыпучий материал от лопастного скребка в разных точках его дугообразной формы (Фиг.4), раскладывается на составляющие вектора 15,16, направленные как по окружности конусной воронки, так и к ее центру (к выпускному отверстию). Все это, несомненно, активизирует процесс истечения материала. Кроме того, разная высота лопастных скребков на разных участках внутренней поверхности вибрационной конусной воронки способствует дополнительному воздействию на разные слои материала, находящиеся в зоне выгрузки, что также снижает вероятность образования сводов над вибрационным днищем.
Таким образом, оснащение вибрационного днища, конусная воронка которого имеет относительно небольшой угол наклона образующей конуса, лопастными скребками дугообразной формы позволяет интенсифицировать процесс разгрузки материала из силоса.
Источники информации, на которые необходимо обратить внимание при экспертизе:
1. Г.А. Рогинский. Дозирование сыпучих материалов. Москва. Издательство «Химия» 1978. 176 с.
2. Htps: //www vibrocom.ru Вибрационные интенсификаторы истечения сухих материалов из бункеров.
3. Htps: //www studme.ru. Вибрационные питатели - оборудование подготовительных процессов заводов пластмасс.
4. В.В. Ефременков, В.В. Ручкин. Вибрационные транспортно-технологические механизмы для производства стекольной шихты. «Glass Russia». 2009 г. №6. С. 24-28.