КОМБИНИРОВАННЫЙ ВИНТОВОЙ КОНВЕЙЕР

Полезная модель относится к подъемно-транспортным машинам, а именно, к винтовым конвейерам, и может быть примененная в машиностроении, строительстве, сельском хозяйстве, горной, химической и других областях промышленности, в частности, для транспортирования сыпучих мелкодисперсных абразивных материалов, имеющих высокую влажность и склонных к слипанию и налипанию.
Как известно, наиболее оптимальным средством перемещения на небольшие расстояния сыпучих мелкодисперсных насыпных грузов является винтовой конвейер со сплошной поверхностью винта и цилиндрическим корпусом. Для поднятия указанного груза на относительно небольшую высоту обычно используются наклоненные или вертикальные винтовые конвейеры.
Известен вертикальный винтовой конвейер, содержащий трубу с загрузочным и разгрузочным окнами, размещенный в трубе винт и привод, при этом, конец верхнего витка винта выполнен в виде горизонтального сектора, размещенного на уровне разгрузочного окна, и имеет лопатку выброса груза, установленную перпендикулярно плоскости верхнего витка (свидетельство СССР №1188060 А; МПК В 65 G 33/00, 33/24; опубл. 30.10.1985 в бюлл. №40).
Существенным недостатком этого конвейера является ограничение его эксплуатационных возможностей, обусловленное осыпанием вниз сыпучего груза (сносом) при его перемещении вверх, происходящее через зазор между кромкой винта и внутренней стенкой корпуса конвейера.
Кроме того, вертикальное перемещение тяжелых абразивных влажных мелкодисперсных материалов предусматривает увеличение скорости вращения
винта и установку более мощного двигателя, в сравнении с наклоненным винтовым конвейером.
Очень существенное влияние на ограничение эксплуатационных возможностей указанного вертикального конвейера оказывает выполнение загрузочного окна наклонным и размещенным вдоль корпуса конвейера, что не позволяет использовать крупногабаритные загрузочные бункеры без дополнительных патрубков (желобов) или питающих устройств. Применение для вертикального конвейера указанного дополнительного патрубка (желоба) практически невозможно при перемещении влажных мелкодисперсных материалов, с учетом свойства их слипания и налипания на стенки корпусов, что предусматривает обязательное перемешивание этих материалов и максимальное уменьшение участков между движущимися частями конвейера для избежания уплотнения материала и образования сводов вокруг винта конвейера. Соединение нижней части этого конвейера с любым питающим устройством в виде винта или с горизонтальным (наклонным) винтовым конвейером также нецелесообразно с учетом обязательного наличия в таком случае поперечных перегородок для крепления подшипника вала винта. Такие поперечные перегородки, при перемещении влажных мелкодисперсных материалов, способных слипаться, способствуют образованию заторов и значительно увеличивают износ (стирание) винтов, особенно при перемещении абразивных материалов.
Также известен винтовой конвейер для слипающихся грузов, содержащий корпус с загрузочным и разгрузочными окнами, шнек с перфорированным пустотелым валом и приводом, при этом в полом вале установлена пустотелая штанга с перфорацией, которая также имеет привод вращения (свидетельство СССР №1388369 А1; МПК В 65 G 33/00; опубл. 15.04.1988 в бюлл. №14). Согласно материалам заявки по соответствующему авторскому свидетельству, указанный винтовой конвейер выполнен наклонным.
Сущность указанной разработки состоит в размещении внутри перфорированного вала винта конвейера устройства (пустотелой перфорированной штанги) для смывания налипшего на винт материала, которое в случае возникновения затора соединяется своими отверстиями с отверстиями пустотелого вала винта конвейера и осуществляет подачу реагента (воды) в середину корпуса конвейера, который в виде динамической ударной струи смывает налипший материал.
Существенным недостатком этого конвейера является то, что установка описанного устройства в винтовой конвейер значительно усложняет изготовление и увеличивает стоимость изделия. Кроме того, дополнительное увлажнение перемещаемого конвейером материала является недопустимым, в случае если материал транспортируется для дальнейшей сушки.
Также важным недостатком этого конвейера, ограничивающим его эксплуатационные возможности, является то, что наклонное размещение его корпуса предусматривает применение переходного патрубка с треугольным продольным сечением, который устанавливается между загрузочным бункером и загрузочным окном конвейера. Подобный патрубок при перемещении влажных мелкодисперсных материалов, с учетом способности их слипания и налипания, способствует образованию зоны уплотнения материала и созданию сводов вокруг винта конвейера. Для избежания указанного, применяются специальные разрыхлительные устройства, которые устанавливаются внутри загрузочного бункера. Однако подобные устройства могут быть максимально эффективными для горизонтальных винтовых конвейеров, когда подвижные части этих устройств максимально приближены к кромке винта конвейера. В случае применения разрыхлительных устройств загрузочных бункеров для наклонных конвейеров, эффективность первых значительно снижается и теряется по мере увеличения угла наклона конвейера. В свою очередь, уменьшение угла наклона конвейера предусматривает увеличение длины его корпуса и вала винта для сохранения возможности поднятия транспортируемого материала на определенную высоту. Удлинение
винта конвейера приводит к увеличению его веса и, как следствие, увеличению момента скручивания и изгиба вала винта в результате провисания, что приводит к необходимости установки промежуточных поперечных перегородок внутри корпуса конвейера для крепления дополнительных подшипников вала винта, а также к необходимости увеличения мощности двигателя привода вала винта конвейера. Подобные поперечные перегородки или подвески для крепления подшипников, с учетом свойства слипания влажных мелкодисперсных материалов, сами по себе приводят к образованию заторов и значительно увеличивают износ (стирание) винтов, особенно при перемещении абразивных материалов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому комбинированному винтовому конвейеру и избранным в качестве наиболее близкого аналога является винтовой конвейер, содержащий сочлененные между собой секции корпусов, размещенные в них винты, валы которых связаны шарнирными соединениями, и привод, при этом, с целью обеспечения возможности транспортирования материала по ломаной траектории перемещения и на разных уровнях по высоте, он обеспечен пальцами, закрепленными попарно на концах каждого вала под углом 45° к его оси с возможностью взаимодействия между собой соседних пар пальцев по их длине, при этом пальцы имеют лопатки с закругленными углами, закрепленные на концах пальцев, а шарнирные соединения выполнены в виде сферических пар (свидетельство СССР №1631001 А1; МПК В 65 G 33/00, 33/24; опубл. 28.02.1991 в бюлл. №8).
Указанный винтовой конвейер предусматривает наличие ведущего и по крайней мере одного ведомого валов, то есть установку единого привода (двигателя). При этом, вращение ведомого вала передается ведущим при сцеплении вышеупомянутых пальцев, установленных на валу каждого из винтов конвейера. Концы каждого из указанных валов винтов закреплены на специальных опорах, представляющих собой поперечные перегородки, установленные внутри каждой секции конвейера.
Выполнение подобного винтового конвейера в виде двух секций с расположением одной горизонтально, а второй под углом от 50° до 70° к горизонтали, в отличие от вышеописанных конвейеров, может обеспечить возможность подъема сыпучих мелкодисперсных абразивных материалов, имеющих высокую влажность и склонных к слипанию и налипанию, на максимально возможную высоту без применения промежуточных поперечных перегородок для установки дополнительных подшипников вала винта конвейера, а также обеспечить возможность применения крупногабаритных загрузочных бункеров любой формы с любыми разрыхляющими устройствами или без последних. В то же время, описанный винтовой конвейер имеет ряд очень существенных недостатков.
К наиболее существенным недостаткам этого винтового конвейера можно отнести следующее:
- выполнение одного вала винта ведущим а другого ведомым, которые связаны между собой и оборачиваются с помощью одного единого привода, с учетом сложной конструкции связывающих элементов (пальцы, шарнир), обуславливает большую массу общей вращающейся конструкции и приводит к необходимости применения двигателя чрезмерной мощности;
- шарнирные соединения валов винтов и корпусов секций конвейера, которые выполнены в виде сферических пар, являются очень сложными и дорогим в производстве;
- обязательное наличие возле места соединения валов винтов двух секций конвейера поперечных перегородок для крепления подшипников валов винтов создает дополнительное препятствие на пути перемещения сыпучих мелкодисперсных абразивных материалов, имеющих высокую влажность и склонных к слипанию и налипанию, что приводит к возникновению заторов, значительно увеличивает износ (стирание) винтов.
Задачей полезной модели является разработка комбинированного винтового конвейера с более широкими функциональными возможностями и повышение его надежности путем нового выполнения элементов конвейера и их связей.
Поставленная задача решается за счет того, что в комбинированном винтовом конвейере, содержащем сочлененные между собой корпуса двух секций с размещенными в них винтами и привод, соответственно полезной модели, стенки обоих корпусов жестко соединены между собой таким образом, что их продольные оси образуют между собой угол от 50° до 70°, причем, торец корпуса одной секции, которая размещена горизонтально, врезанный в стенку корпуса второй секции, которая размещена с наклоном, а в остром углу, образованном корпусами обеих секций, с помощью установки дополнительного короба образована полость, сообщающаяся с полостями корпусов обеих секций конвейера, при этом, продольная поверхность корпуса горизонтально размещенной секции содержит отверстие с загрузочным патрубком, который расположен со стороны, противоположной месту соединения корпусов секций конвейера, а продольная поверхность корпуса размещенной с наклоном секции содержит отверстие с разгрузочным патрубком, который расположен со стороны, противоположной месту соединения корпусов секций конвейера, кроме того, винт каждой секции имеет собственный отдельный привод, а внешняя рабочая поверхность винтов имеет дополнительный слой из материала повышенной твердости.
Именно эти признаки необходимы и достаточны для решения поставленной задачи.
При этом, соотношение длины винта горизонтально размещенной секции конвейера к диаметру этого винта не превышает 14, причем этот винт установлен с возможностью регулирования скорости его вращения, а его конец, находящийся возле места соединения корпусов секций конвейера,
подвешен к верхней внутренней поверхности корпуса горизонтально размещенной секции конвейера.
Соотношение длины винта размещенной с наклоном секции конвейера к диаметру этого винта не превышает 18, причем этот винт установлен с возможностью вращения с фиксированной скоростью, которая вдвое превышает максимальную скорость вращения винта горизонтально размещенной секции конвейера, а его конец, в области, расположенной выше отверстия с разгрузочным патрубком, содержит участок с навивкой в направлении, противоположном общему направлению навивки этого винта.
Кроме того, слой из материала повышенной твердости, содержащийся на внешней рабочей поверхности винта горизонтально размещенной секции конвейера, выполнен в виде полосы, примыкающей к кромке винта, а ширина этой полосы в направлении от отверстия с загрузочным патрубком к месту соединения корпусов секций конвейера увеличивается до размера высоты последнего витка винта конвейера.
В то же время, слой из материала повышенной твердости, содержащийся на внешней рабочей поверхности винта размещенной с наклоном секции конвейера, выполнен в виде полосы, примыкающей к кромке винта и имеющей одинаковую ширину.
К тому же, слой из материала повышенной твердости, содержащийся на внешних рабочих поверхностях винтов конвейера, включает С от 2,9 до 3,5 масс.%, Si от 2 до 2,5 масс.%, Мn от 1 до 1,5 масс.%, Сr от 22 до 27 масс.%, В от 0,5 до 1,5 масс.%, S не более 0,035 масс.%, P не более 0,040 масс.%, а остальное Fe.
Жесткое соединение стенок обоих корпусов секций конвейера образовывает единую надежную конструкцию с каналом транспортирования сыпучего груза, а размещение этих корпусов таким образом, что между их продольными осями образован угол от 50° до 70°, позволяет транспортировать сыпучие мелкодисперсные абразивные материалы, имеющие высокую
влажность и склонность к слипанию и налипанию, на максимальную высоту без установки в корпусе секции, которая размещена с наклоном, дополнительных поперечных опор для крепления подшипников вала винта, а также максимально уменьшить осыпание материала вниз через зазор между кромкой винта и внутренней поверхностью корпуса секции конвейера. Избежание необходимости установки в корпусе секции конвейера поперечных опор для крепления подшипников вала винта устраняет возникновение заторов, следствием которых является значительное увеличение износа (стирание) винтов.
Врезание торца корпуса секции, которая размещена горизонтально, в стенку корпуса секции, которая размещена с наклоном, и выполнение полости путем установки дополнительного короба в остром углу, образованном корпусами обеих секций, позволяет осуществить размещение конца горизонтального винта выше нижнего конца наклоненного винта и обеспечить перемещение транспортируемого материала из горизонтальной секции конвейера в наклоненную секцию, максимально уменьшив при этом вероятность контакта перемещаемого материала с частями торцевой подвесной опоры вала горизонтального винта, благодаря чему максимально уменьшить вероятность возникновения заторов и износ (стирание) горизонтального винта.
Размещение отверстия с загрузочным патрубком и отверстия с разгрузочным патрубком на концах, противоположных месту соединения корпусов секций конвейера, позволяет максимально отдалить места загрузки и разгрузка, чем обеспечить возможность транспортирования на максимальное горизонтальное и вертикальное расстояние, а также использовать крупногабаритные загрузочные устройства.
Наличие у каждого винта конвейера собственного отдельного привода позволяет повысить надежность изделия и предоставляет возможность независимого управления скоростью вращения каждого винта.
Размещение на внешний рабочей поверхности винтов конвейера дополнительного слоя из материала повышенной твердости позволяет значительно уменьшить износ (стирание) винтов в результате транспортирования сыпучих мелкодисперсных абразивных материалов, имеющих высокую влажность и склонных к слипанию и налипанию.
Выполнение винта горизонтально размещенной секции конвейера таким образом, что соотношение его длины к диаметру не превышает 14, обеспечивает устранение возможного трения кромки винта по внутренней поверхности корпуса секции в результате провисания винта под собственным весом с учетом оптимального для транспортирования сыпучих мелкодисперсных абразивных материалов, имеющих высокую влажность и склонность к слипанию и налипанию, зазора между кромкой винта и внутренней поверхностью корпуса секции конвейера.
Установка винта горизонтально размещенной секции с возможностью регулирования скорости его вращения позволяет изменять производительность конвейера в зависимости от его применения.
Подвешивание конца винта горизонтально размещенной секции, находящегося возле места соединения корпусов секций конвейера, к внутренней поверхности корпуса горизонтально размещенной секции позволяет максимально приблизить рабочую поверхность этого винта к рабочей поверхности наклонного винта, максимально уменьшив при этом вероятность контакта перемещаемого материала с частями торцевой подвески вала горизонтального винта и избежав создания препятствий на пути перемещения материала, благодаря чему уменьшить вероятность возникновения заторов и износ (стирание) горизонтального винта.
Выполнение винта размещенной с наклоном секции конвейера таким образом, что соотношение его длины к диаметру не превышает 18, с учетом угла наклона винта в пределах от 50° до 70°, обеспечивает устранение возможного трения кромки винта по внутренней поверхности корпуса секции
в результате провисания винта под собственным весом с учетом оптимального для перемещения сыпучих мелкодисперсных абразивных материалов, имеющих высокую влажность и склонность к слипанию и налипанию, зазора между кромкой винта и внутренней поверхностью корпуса секции конвейера.
Установка винта размещенной с наклоном секции с возможностью вращения с фиксированной скоростью, вдвое превышающей максимальную скорость вращения винта горизонтально размещенной секции конвейера, позволяет избежать возможности возникновения затора в месте сочленения корпусов секций конвейера.
Выполнение конца наклоненного винта, в области выше отверстия с разгрузочным патрубком, с навивкой в направлении, противоположном общему направлению навивки этого винта, позволяет избежать перемещения склонного к слипанию и налипанию абразивного материала выше отверстия с разгрузочным патрубком, что тем самым, исключает возникновение затора возле верхнего торца корпуса размещенной с наклоном секции.
Выполнение слоя из материала повышенной твердости, содержащегося на внешней рабочей поверхности винта горизонтально размещенной секции конвейера, в виде полосы, примыкающей к кромке винта, с увеличением ширины этой полосы в направлении от отверстия с загрузочным патрубком к месту соединения корпусов секций конвейера до размера высоты последнего витка винта, так же как и выполнение слоя, содержащегося на внешней рабочей поверхности винта размещенной с наклоном секции конвейера, в виде полосы, которая примыкает к кромке винта и имеет одинаковую ширину, является наиболее оптимальным с учетом уменьшения износа (стирания) винтов в результате транспортирования абразивных материалов и стоимости изготовления изделия.
Именно включение в слой из сверхтвердого материала, содержащегося на внешних рабочих поверхностях винтов конвейера, С от 2,9 до 3,5 масс.%, Si от 2 до 2,5 масс.%, Мn от 1 до 1,5 масс.%, Сr от 22 до 27 масс.%, В от 0,5
до 1,5 масс.%, S не более 0,035 масс.%, P не более 0,040 масс.%, а остальное Fe, позволяет осуществить необходимую защиту рабочих поверхностей винтов конвейера от износа (стирания).
Суть полезной модели поясняется чертежом (Фиг.), где изображено продольное сечение комбинированного винтового конвейера.
Один из возможных вариантов выполнения комбинированного винтового конвейера имеет V-подобной формы корпус, состоящий из горизонтальной секции 1 и наклонной секции 2, каждая из которых имеет вид полого цилиндра. При этом, торец секции 1 врезан в продольную стенку секции 2 на определенном расстоянии от нижнего торца секции 2, а ниже места сочленения указанных секций выполнен желоб 3 с дном, размещенным с наклоном, который врезан в продольные поверхности обеих секций таким образом, что его боковые стенки сопряжены с цилиндрическими поверхностями обеих секций. Таким образом, в месте сочленения секций образована наклоненная переходная полость 4, которая объединена с полостями обеих секций конвейера.
Внутри секции 1 установлен винт 5 со сплошной навивкой, на внешней рабочей поверхности которого размещен слой 6 из материала повышенной твердости в виде полосы, примыкающей к кромке винта, а ширина этой полосы в направлении от отверстия с загрузочным патрубком к месту сочленения корпусов секций конвейера увеличивается до размера высоты последнего витка винта. Один конец вала 5 соосно закреплен на вале привода 7, который в свою очередь установлен на подшипнике 8, закрепленном на торцевой крышке 9 секции 1. Вал привода 7 соединен с горизонтальным мотор-редуктором 10, установленным на платформе 11, прикрепленной к секции 1. Торец второго конца винта 5 установлен в подшипнике 12, который закреплен на вертикальной опоре 13, присоединенной к верхней части внутренней поверхности секции 1.
Верхняя часть секции 1, возле места расположения мотор-редуктора 10, имеет прямоугольное отверстие с загрузочным патрубком 14, верхние кромки которого находятся в горизонтальной плоскости, а боковые стенки параллельны между собой и сопряжены с цилиндрической поверхностью секции 1.
Внутри секции 2 установлен винт 15 со сплошной навивкой, на внешней рабочей поверхности которого размещен слой 16 из материала повышенной твердости в виде полосы, примыкающей к кромке винта и имеющей одинаковую ширину. При этом, верхняя часть винта 15 содержит участок 17, который имеет навивку в направлении, противоположном общему направлению навивки винта 15. Верхний конец винта 15 соосно закреплен на верхнем вале привода 18, который в свою очередь установлен на подшипнике 19, закрепленном на верхней торцевой крышке 20 секции 2. Вал привода 18 соединен с верхним мотор-редуктором 21, установленным на платформе 22, прикрепленной к секции 2. Нижний конец винта 15 установлен в подшипнике 23, закрепленном на нижней торцевой крышке 24 секции 2.
Верхняя часть секции 2, возле места расположения мотор-редуктора 21, имеет прямоугольное отверстие с разгрузочным патрубком 25, внешние кромки которого расположены в одной плоскости, а боковые стенки параллельны между собой и сопряжены с цилиндрической поверхностью секции 2.
Работа комбинированного винтового конвейера осуществляется следующим образом.
Последовательно запускаются мотор-редуктор 21 и мотор-редуктор 10, которые через соответствующие приводы передают вращательное движение в одном направлении винту 5 и винту 15. При этом, скорость вращения винта 15 как минимум в два раза больше скорости вращения винта 5. Транспортируемый сыпучий материал поступает через отверстие с загрузочным патрубком 14, заполняя полость секции 1. При вращении винта 5
материал перемещается скольжением вдоль полости секции 1 после чего ссыпается по желобу 3 в полость 4, в дне которой расположена нижняя часть вращающегося винта 15, который подхватывает сыпучий материал и перемещает его скольжением вдоль нижней части внутренней стенки секции 2 вверх. Перемещаясь вверх вдоль нижней части секции 2, материал поступает к отверстию с разгрузочным патрубком 25, через который, под действием собственного веса высыпается наружу. Часть материала, что налипла на рабочие поверхности винта 15 и попала выше отверстия с разгрузочным патрубком 25, смещается вниз в разгрузочный патрубок благодаря действию участка 17 с обратной навивкой.
Комбинированный винтовой конвейер, как он описан выше, позволяет существенно расширить функциональные возможности и повысить надежность изделия, в частности, в случае применения для транспортирования сыпучих мелкодисперсных абразивных материалов, имеющих высокую влажность и склонных к слипанию и налипанию.