БУНКЕР СЕЛИВАНОВА

Данное устройство относится к области теплоэнергетики, но может использоваться в других отраслях промышленности (например, в транспортном машиностроении для перевозки смерзающихся сыпучих грузов), для подачи и выгрузки твердого топлива или твердых сыпучих материалов, к питателям, загрузочным устройствам, разгрузочным устройствам и дозаторам различного типа.
В настоящее время проблема зависания твердого топлива или твердых сыпучих материалов в бункерах стоит очень остро и решается различными способами. В ряде случаев интенсивность налипания веществ настолько велика, что приходится останавливать эксплуатацию оборудования и вручную очищать внутреннюю поверхность бункера. Если твердое топливо или твердые сыпучие материалы имеют повышенную влажность, то вероятность смерзания, зависания, сводообразования, налипания и комкования многократно возрастает, особенно при низких температурах. Поэтому к твердому топливу или твердым сыпучим материалам предъявляются строгие ограничения по влажности.
В случае загрузки в бункер плохосыпучего твердого топлива или твердых плохосыпучих материалов, для уменьшения вероятности забивания течек на тракте подачи необходимо, чтобы последние не имели перегибов и устанавливались с углом наклона стенок, по которым движется топливо или сыпучий материал, не менее 60° к горизонту для угля и сланца и не ниже 65° для торфа. Аналогичные требования распространяются и на наклонные стенки бункеров, расположенных на тракте подачи, и на стенки бункеров накопителей. Указанные углы наклонов являются минимальными, и очевидно, что с их увеличением уменьшается вероятность зависания топлива. Увеличение углов наклона стенок приводит к уменьшению объема бункера, при неизменной высоте, а, следовательно, к необходимости более частых загрузок твердого топлива или твердых сыпучих материалов.
Для устранения сводообразования, смерзания, зависания и трубообразования в бункерах применяются следующие основные методы или их комбинация: устройства обогрева стенок, пневмо- и паро-обрушители, вибраторы, ворошители различных конструкций, шнеки и др., они постоянно должны быть в действии или в состоянии готовности к действию. Применяется также покрытие стенок бункера керамической плиткой, нержавеющей сталью - пассивная защита от зависания топлива и сводообразования. Использование активных средств предотвращения зависания твердого топлива или твердых сыпучих материалов, как правило очень энергоемко. Механические сводообрушители обладают сложной конструкцией и их эксплуатация требует больших затрат вследствии большого износа, поэтому на практике ликвидация сводообразования в бункерах, питателях и дозаторах во многих случаях все еще связана с применением тяжелого ручного труда. Пассивная защита дорогая, не всегда эффективная, и недолговечна, и как следствие подвержена истиранию вследствие воздействия твердых фракций материалов.
Все эти устройства предполагают наличие неподвижного накопительного бункера, неподвижного твердого топлива или твердых сыпучих материалов, и подвижных механизмов, сред, импульсов различного рода, предназначенных для решения вышеперечисленных проблем, при этом жесткие требования по влажности сохраняются.
Предлагаемое решение предполагает использование подвижного (вращающегося) бункера и как следствие, подвижного твердого топлива или твердых сыпучих материалов, отсутствие подвижных механизмов, ворошителей, сред, импульсов внутри бункера для предотвращения зависания материала. Данный способ предотвращает слеживание, уплотнение, комкование, смерзание твердого топлива или твердых сыпучих материалов, требования по влажности отсутствуют. Твердое топливо или твердые сыпучие материалы всегда готовы к подаче в питатели, дозаторы и другие устройства. Объем данного устройства может варьироваться в широких пределах с использованием устройств для непрерывной загрузки (ленточные, шнековые и другие транспортеры различных типов) и без них.
Известно устройство для приготовления компоста (см. патент на изобретение №2192404 от 18.01.2000 г., МПК C05F 17/02, C05F 3/06) имеющее вращающийся барабан с внутренней винтовой поверхностью, выполненной с переменным шагом, подающим дозаторным устройством и аэрационной трубой с регулирующей заслонкой. Внутренняя винтовая поверхность выполнена с переменным шагом, где каждый последующий виток имеет шаг в 2 раза больше предыдущего. Последний виток имеет шаг, равный шагу на входе. Изобретение позволяет ускорить процесс приготовления компоста. Патентом не решается задача контролируемой подачи, отсутствуют два люка выгрузки для осуществления функции отсекания, неподвижный бункер. Устройство служит для приготовления компоста и не может служить бункером для подачи твердого топлива или твердых сыпучих материалов имеющих свои ограничения и особенности по составу материала склонного к возгоранию. Отсутствуют лопатки рыхлители.
Известно устройство (выбрано за прототип) для подачи твердого топлива к установкам для сжигания, имеющее цилиндрический расходный бункер, а также расположенный под ним и размещенный в кожухе, соединенном с бункером, подающий шнек, один конец которого связан с приводом, а другой имеет возможность соединения с установкой для сжигания (см., например, патент на полезную модель №84090 от 08.09.2008 г., МПК F23K 3/00). Известно также устройство для подачи твердого топлива (см. патент на полезную модель №99856 от 21.04.2010 F23K 3/14). Недостатками всех устройств данного типа является: сводообразование, зависание и трубообразование твердого топлива или твердых сыпучих материалов, и как следствие неравномерность или полное прекращение подачи. Основная масса твердого топлива или твердых сыпучих материалов в бункерах неподвижна, а механическое воздействие для разрыхления, осуществляется только на незначительную часть.
Во всех бункерах, для решения этой проблемы, применяются следующие основные методы или их комбинация: активные-устройства обогрева стенок, пневмо- и паро-обрушители, вибраторы, ворошители различных конструкций, шнеки и др., они постоянно должны быть в действии или в состоянии готовности к действию; пассивная защита - покрытие стенок бункера керамической плиткой, нержавеющей сталью.
Использование активных средств предотвращения зависания твердого топлива или твердых сыпучих материалов, как правило, очень энергоемко. Механические сводообрушители обладают сложной конструкцией и их эксплуатация требует больших затрат, поэтому на практике ликвидация сводообразования в бункерах, питателях и дозаторах во многих случаях все еще связана с применением тяжелого ручного труда. Пассивная защита дорогая и недолговечна, так как подвержена истиранию вследствие воздействия твердых фракций материалов.
Увеличение угла наклона стенок бункера, до вертикальных, ведет к снижению полезного объема бункера.
Предлагаемый накопительный бункер, впервые кардинально решает задачу повышения производительности устройств подобного типа, автоматизации процесса подачи твердого топлива или твердых сыпучих материалов к питателям различного типа и служит для устранения сводообразования, зависания и трубообразования твердого топлива или твердых сыпучих материалов, налипания влажного материала на стенках бункера, смерзания, комкования, а также для регулирования скорости подачи и количества твердого топлива или твердых сыпучих материалов из бункера к питателям и транспортирующим устройствам. Чем больше масса материала, тем интенсивнее идет процесс разрыхления. Вся масса твердого топлива или твердых сыпучих материалов, во вращающемся бункере, находится в постоянном движении, пересыпается по стенкам бункера, разрыхляется, одновременно перемещаясь к люку выгрузки. Масса твердого топлива или твердых сыпучих материалов достаточно велика, а перемешивание и перемещение слоев приводит к дефрагментации комков, и повышению сыпучести и транспортабельности к отверстию для выгрузки. Налипание на стенки бункера отсутствует из-за одновременного перемещения всей массы твердого топлива или твердых сыпучих материалов по стенкам бункера в поперечном направлении с одновременным продольным перемещением.
Накопительный бункер для твердого топлива и твердых сыпучих материалов, содержащий наклонные, вертикальные стенки, размещенное в нижней части бункера выпускное отверстие для разгрузки материала из бункера, при этом для предотвращения налипания материала на стенки бункера, сводообразования материала используются подвижные механизмы, подвижные среды, импульсы внутри бункера и материала, отличающийся тем, что вращающаяся часть бункера имеет цилиндрическую форму, вращается вокруг горизонтальной или наклонной оси под углом не более 35 градусов, задняя часть вращающейся части бункера расположена соосно внутри неподвижной части бункера, имеющего в нижней части люк выгрузки, вращающаяся часть бункера имеет люк выгрузки периодически при повороте на 360 градусов совпадающий с люком выгрузки неподвижной части бункера, вращающаяся часть бункера установлена на передней и задней опоре, при этом передняя опора поддерживает вращающуюся часть бункера по наружному периметру, задняя опора соединена с вращающейся частью бункера по оси вращения, неподвижная часть бункера закреплена на задней опоре, мотор редуктор предназначен для привода вращающейся части бункера, внутренняя винтовая подающая поверхность закреплена по внутреннему периметру вращающейся части бункера, на внутренней винтовой подающей поверхности закреплены лопатки-рыхлители установленные под определенным углом к оси винта внутренней винтовой подающей поверхности, боковые стороны люка выгрузки подвижной части бункера ограничены кольцевыми отбойниками, закрепленными по периметру внутренней части неподвижной части бункера по размеру длины люка выгрузки и горизонтальными отбойниками закрепленными на подвижном бункере непосредственно по краям люка выгрузки, для ручной загрузки твердого топлива или твердых сыпучих материалов используется загрузочный люк, для непрерывной загрузки используется приспособление.
По периметру торца приспособления для непрерывной загрузки твердого топлива или твердых сыпучих материалов может быть закреплен кольцевой отбойник.
Направление внутренней винтовой подающей поверхности внутри горизонтального бункера может быть противоположно направлению вращения бункера для перемещения топлива к люку выгрузки.
На передней или задней опоре может быть привод для передачи вращения бункеру.
Для наклонного бункера, внутренняя винтовая подающая поверхность может быть расположена только в задней части бункера, в зоне люка выгрузки.
Направление внутренней винтовой поверхности внутри наклонного бункера может совпадать с направлением вращения бункера для предотвращения уплотнения материала у задней стенки бункера.
Конструктивные особенности и принцип работы.
Предлагаемое устройство состоит из следующих узлов и деталей: 1 - передняя регулируемая по высоте опора; 2 - мотор редуктор для привода вращающегося бункера; 3 - вращающаяся часть бункера, имеющая цилиндрическую форму для твердого топлива или твердых сыпучих материалов; 4 - загрузочный люк для загрузки вручную; 5 - приспособление для непрерывной загрузки; 6 - внутренняя винтовая подающая поверхность; 7 - неподвижная часть бункера является цилиндрической и в ней соосно расположена задняя часть вращающейся части бункера; 8 - люк выгрузки вращающейся части бункера; 9 - люк выгрузки неподвижной части бункера; 10 - задняя опора регулируемая по высоте; 11 - приемное устройство питателей различных типов; 12 - лопатки рыхлители установленные под определенным углом по всей длине внутренней винтовой подающей поверхности; 13 - кольцевой отбойник, для предотвращения просыпания твердого топлива или твердых сыпучих материалов, закрепленный по периметру внутренней части неподвижного бункера по размеру длины люка выгрузки; 14 - кольцевой отбойник закреплен по внутреннему периметру неподвижной части бункера в границах люка выгрузки; 15 - горизонтальный отбойник закрепленный на вращающейся части бункера в границах люка выгрузки по наружному периметру. Вращающаяся часть бункера установлена на передней и задней опорах, передняя опора поддерживает вращающуюся часть бункера по наружному периметру, задняя опора поддерживает вращающуюся часть бункера по наружному периметру, задняя опора соединена с вращающейся частью бункера по оси вращения, а неподвижная часть бункера закреплена на задней опоре; Бункер может быть выполнен как горизонтальным, так и наклонным (в зависимости от фракционности твердого топлива или твердых сыпучих материалов, назначения), угол наклона оси вращения не должен превышать 35° к горизонтальной плоскости, так как с увеличением угла ухудшается перемешивание твердого топлива или твердых сыпучих материалов.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
У горизонтального бункера (фиг. 1) в загрузочный люк 4 или в приспособление непрерывной загрузки 5 с кольцевым отбойником 14, загружается твердое топливо или твердые сыпучие материалы, люк 4 закрывается вручную, вращающаяся часть бункера 3 по команде управляющего контроллера начинает вращаться, перемещение твердого топлива или твердых сыпучих материалов в продольном направлении к люку выгрузки 8, в бункере осуществляется внутренней винтовой подающей поверхностью 6, закрепленной по периметру внутренней поверхности вращающейся части бункера, причем если горизонтальный бункер вращается по часовой стрелке, со стороны передней опоры, то направление внутренней винтовой подающей поверхности левое. По всей длине винтовой поверхности расположены лопатки - рыхлители 12, установленные под определенным углом к оси винтовой поверхности, которые дополнительно перемешивают твердое топливо или твердые сыпучие материалы, а также предотвращают уплотнение твердого топлива и твердых сыпучих материалов у задней стенки бункера. Горизонтальный бункер периодически, на короткое время по команде контроллера, вращается против часовой стрелки, дополнительно разрыхляя материал. Боковые стороны люка выгрузки 8 ограничены кольцевыми отбойниками 13, закрепленными по периметру внутренней части неподвижной части бункера 7, по размеру длины люка выгрузки и отбойниками 15 закрепленными на подвижной части бункера 3 непосредственно по краям люка выгрузки 8, для предотвращения попадания мелких фракций твердого топлива или твердых сыпучих материалов между стенками неподвижной части бункера 6 и вращающейся части бункера 3. Горизонтальные отбойники 15, вращаясь вместе с вращающейся частью бункера 3, перемещаются внутри неподвижных кольцевых отбойников 13 и предотвращают высыпание твердого топлива или твердых сыпучих материалов из вращающейся части бункера 3, когда люк выгрузки 8 не совмещен с люком 9.
У наклонного бункера (фиг. 2), основное вращение по часовой стрелке, твердое топливо или твердые сыпучие материалы перемещаются к люку выгрузки 8, под действием силы тяжести, внутренняя винтовая подающая поверхность 6 расположена только в задней части бункера, в зоне люка выгрузки 8 и закреплена по периметру внутренней поверхности вращающейся части бункера 3, то направление внутренней винтовой подающей поверхности правое, и служит для предотвращения уплотнения материала у задней стенки бункера, на всей длине винтовой поверхности расположены лопатки - рыхлители 12, установленные под определенным углом к оси винтовой поверхности, для дополнительного рыхления, обратное вращение бункера, в этом случае, не требуется. У люка выгрузки 8 с двух сторон, находятся два кольцевых отбойника 13, закрепленных по периметру внутренней части неподвижной части бункера 7, по размеру длины люка выгрузки и два горизонтальных отбойника 15 закрепленных на подвижной части бункера 3 по полупериметру длины люка выгрузки 8, для предотвращения попадания мелких фракций твердого топлива или твердых сыпучих материалов между стенками неподвижной части бункера 7 и вращающейся части бункера 3. Горизонтальные отбойники 15, вращаясь вместе с подвижной частью бункера 3, перемещаются относительно неподвижных кольцевых отбойников 13 и предотвращают высыпание твердого топлива или твердых сыпучих материалов из вращающейся части бункера 3, когда люк выгрузки 8 не совмещен с люком 9.
Твердое топливо или твердые сыпучие материалы при совмещении люка 8 вращающейся части бункера и люка выгрузки 9 неподвижной части бункера, поступают в приемное устройство 11 питателей различных типов. Зависание твердого топлива или твердых сыпучих материалов в устройстве 11 не происходит из-за относительно малых размеров и вертикальных стенок.
Рабочий угол поворота вращающегося бункера 360°. В начале движения люк 8 находится под углом 90° или 180° по отношению к люку 9, и совмещается с ним на короткое время, тем самым стенки бункера 3 выполняют задачу отсекателя полости вращающейся части бункера 3 от люка 9 и устройства 11, одновременно выполняя функцию дозатора.
Регулирование скорости подачи и количества твердого топлива или твердых сыпучих материалов, осуществляется плавным регулированием скорости вращения бункера, с помощью частотных регуляторов оборотов, а также размерами люка выгрузки 8, объемом устройства 11, в зависимости от состава и размеров фракций твердого топлива или твердых сыпучих материалов, и в каждом конкретном случае определяются расчетом или подбором. Наличие материалов в бункере контролируется датчиками. Управление работой привода осуществляется контроллером по заданной программе.