КОВШОВЫЙ ЭЛЕВАТОР (НОРИЯ) ДЛЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
BUCKET ELEVATOR (NORIA) FOR BULK MATERIALS

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, а точнее, к транспортирующим машинам непрерывного действия с гибким тяговым органом, а именно, к ковшовым элеваторам (нориям), предназначенным для вертикального перемещения зерна и других сыпучих материалов, и может быть использовано для подъема материала при механизации производственных процессов при производстве семян, на элеваторах, мельницах, комбикормовых и крупозаводах, в растениеводстве и животноводстве, в перерабатывающей, угольной и химической промышленности, при изготовлении строительных смесей и проч.
Известен ковшовый элеватор (нория) для сыпучих материалов, содержащий головку с ведущим барабаном и приводной станцией, соединенную сварными норийными трубами с башмаком с ведомым барабаном, размещенную в норийных трубах бесконечную ленту со смонтированными на ней ковшами. Ведущий и ведомый барабаны выполнены цилиндрическими и изготавливаются литыми из чугуна [см. книгу: Куликов В.Н., Миловидов М.Е. Оборудование предприятий элеваторной и зерноперерабатывающей промышленности. - М.: ВО «Агропромиздат», 1991. - С.12-30].
Недостатками этого ковшового элеватора (нории) являются высокая степень травмирования зерна, высокая пожароопасность, за счет возможного проскальзывания ленты на гладком барабане, и налипание на барабане просыпавшегося зерна.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является ковшовый элеватор (нория) для сыпучих материалов, содержащий головку с установленным в ней приводным барабаном, соединенную норийными трубами с приемным башмаком, установленным с возможностью вертикального перемещения вдоль элеватора с помощью механизма натяжения, и включающим корпус с днищем полукруглой формы и расположенный в нем натяжной барабан, размещенную в норийных трубах тяговую ленту с прикрепленными на ней ковшами и неподвижные вертикальные направляющие стойки, размещенные по обе стороны от башмака, на которых установлена несущая рама со смонтированными на ней норийными трубами. Башмак соединен с норийными трубами посредством неподвижного короба, закрепленного на несущей раме, установлен с возможностью вертикального перемещения вдоль элеватора путем соединения корпуса башмака с несущей рамой при помощи, по меньшей мере, двух механизмов натяжения натяжного барабана, установленных по обе стороны башмака, и оперт на направляющие стойки, выполненные в виде швеллеров, через подшипники скольжения, натяжной барабан установлен с возможностью вертикального перемещения вдоль корпуса башмака, днище корпуса выполнено съемным, [см. пат. Российской Федерации №2456222 по классу B65G 17/02, B65G 17/30, опубликованный 20.07.2012 г. в Бюл. №20].
В прототипе не описана конкретно конструкция барабанов, но она представлена в патенте RU 54922 U1 по классу B65G 17/02, B65G 17/36, опубликованный 27.07.2006 г. в Бюл. №21. Цилиндрическая поверхность ведущего и ведомого барабанов выполнена в виде набора отдельных пластин, установленных с зазором, и образующих поверхность барабана. Зерно, попавшее на барабан в процессе схода с ковшей, просыпается в зазоры между пластинами. Эти барабаны также принимаются за прототип.
Основным недостатком известного ковшового элеватора для сыпучих материалов является травмирование сыпучего материала из-за применения ковшей с центробежной разгрузкой и повреждение материала, просыпавшегося на нижний барабан между поверхностью барабана и тяговой лентой. Материал, попавший в его внутреннюю полость не выгружается из нее, вследствие чего травмируется.
Следующим недостатком известного ковшового элеватора для сыпучих материалов является сложность механизмов регулировки натяжения тяговой ленты и механизма выравнивания натяжного барабана в горизонтальной плоскости. Наличие этого недостатка обусловлено тем, что для натяжения тяговой ленты башмак необходимо опускать вниз вдоль рамы, для чего в конструкции имеется несущая рама, направляющие стойки, механизмы натяжения расположены по обе стороны от башмака, что, в целом усложняет конструкцию ковшового элеватора, а также усложняется его обслуживание. К тому же, под башмаком необходимо оставлять свободное пространство для возможности опускания башмака вниз, что увеличивает общую высоту ковшового элеватора, снижая его вертикальную устойчивость.
Выполнение приводного и натяжного барабанов из отдельных обрезиненных пластин в известной конструкции ковшового элеватора позволяет несколько снизить травмирование транспортируемого материала и проскальзывание тяговой ленты и повысить надежность сцепления барабанов с тяговой лентой. Однако выполнение барабанов пластинчатыми с зазорами между пластинами, приводит к попаданию зернового материала в полость нижнего барабана и не исключает возможность попадания зерна между тяговой лентой и барабаном, что приводит к разрушению зернового материала, попавшего под пластины (и травмированию материала из-за отсутствия выгрузки из полости барабана вследствие многократного перемещения материала внутри полости вращающегося барабана), что является третьим существенным недостатком известного ковшового элеватора. Кроме того, выполнение барабанов пластинчатыми, даже обрезиненными, все равно не решает окончательно проблему проскальзывания тяговой ленты. При перегрузке семян масленичных культур, часть зерен все равно попадает под тяговую ленту на поверхность натяжного барабана, которые раздавливаются и спрессовываются и загрязняют перемещаемый материал, из них выжимается масло, которое смазывает поверхность резинового покрытия, что, в итоге, приводит к проскальзыванию тяговой ленты и также является очередным недостатком известного ковшового элеватора.
Очередной недостаток известного ковшового элеватора заключается в сложности его обслуживания при переходе на другой вид перемещаемого зернового материала. Для очистки башмака от остатков находящегося в нем зерна необходимо снимать днище башмака. Сложность уборки просыпавшегося материала на пол из-за конструкции рамы башмака.
Еще один недостаток конструкции известного элеватора заключается в том, что в нем отсутствуют средства для перемещения элеватора в собранном виде в вертикальном положении на новую технологическую позицию. Поскольку в его конструкции отсутствуют средства для захвата подъемными средствами (отсутствуют проушины, прорези, крючья).
Кроме того, в конструкции известного ковшового элеватора отсутствуют средства для контроля индикации его производительности, что является очередным недостатком прототипа.
Недостатком известного ковшового элеватора следует также признать то, что башмак имеет приемный (загрузочный) носок, а не бункер. Наличие загрузочного носка резко ограничивает возможности ковшового элеватора. Загрузку через такой носок возможно осуществлять только лишь с использованием промежуточного технологического оборудования - семяпроводов, конвейеров, а загрузка, напрямую из технологического оборудования и из мешкотары практически невозможна.
В основу изобретения поставлена задача дальнейшее усовершенствование конструкции ковшового элеватора (нории) за счет снижения травмирования и исключения сортосмешения зернового материала путем замены месторасположения приводного и натяжного барабанов, изменения конструкции барабанов, ковши тяговой ленты выполнены с увеличенными направляющими боковыми стенками, повышения его эксплуатационной надежности, упрощение конструкции за счет объединения подъемных ушей с натяжителем тяговой ленты, а также за счет внесения в конструкцию дополнительных элементов, обеспечивающих возможность транспортировки элеватора в собранном виде, контроль производительности, возможность работы в режиме дозирующего устройства, удобство очистки башмака при смене перегружаемого материала, загрузку материала без промежуточных устройств в бункер, что позволяет обеспечить универсальность элеватору.
Решение поставленной задачи достигается тем, что ковшовый элеватор (нория) для сыпучих материалов, содержащий головку с барабаном, соединенную норийными трубами с башмаком, в котором размещен второй барабан, размещенную в норийных трубах тяговую ленту с прикрепленными на ней ковшами и механизм натяжения тяговой ленты, согласно предложению, в головке установлен натяжной барабан, а приводной барабан размещен в башмаке, при этом ковши тяговой ленты выполнены с увеличенными расходящимися направляющими элементами на боковых стенках для уменьшения количества обратных просыпей транспортируемого материала, кроме того, в нижней части корпуса башмака выполнены парные прорези для возможности транспортировки элеватора в собранном виде в вертикальном положении с помощью вилочного погрузчика, а также натяжитель тяговой ленты объединен с грузоподъемными ушами, а регулировка приводного барабана обеспечивается его креплением на самоустанавливающихся подшипниках, один из которых имеет возможность вертикального перемещения, а регулировочный узел выполнен в виде нажимного болта, установленного на специальном кронштейне, а также приводной барабан кинематически связан непосредственно с осью редуктора, причем вращающий момент передается через рычаг редуктора и кронштейн, обладающие гибкостью во взаимно перпендикулярных плоскостях, а также башмак оборудован быстросъемным люком и выдвижным поддоном для оперативной очистки башмака при смене вида транспортируемого материла, а также ковшовый элеватор снабжен устройством для контроля его производительности, выполненным в виде тензодатчика и блока индикации. Тензодатчик и блок индикации, в совокупности с преобразователем частоты, позволяют регулировать скорость тяговой ленты, обеспечивая работу элеватора в режиме дозирующего устройства.
В качестве натяжного и приводного барабанов использованы барабаны для ленточного элеватора по патенту RU 192964 U1 по классу B65G 23/04, 17/12, 17/16 опубликованный 08.10.2019 г. в Бюл. №28, который образован набором ребер V-образной формы, расположенными вершинами на плоскости симметрии барабана, перпендикулярной к оси вращения барабана и направленными по ходу вращения барабана с шагом, обеспечивающим их взаимное перекрытие. Наружные кромки ребер образуют бочкообразную поверхность, контактирующую с тяговой лентой. Боковые поверхности ребер при вращении барабана в контакте с тяговой лентой образуют наклонные каналы, по которым семена, попавшие во внутрь барабана, гравитационными силами выносятся за пределы барабана. В центральной части барабана установлен опорный диск, на который опираются вершины V-образных ребер. По бокам барабана могут быть установлены боковые диски, на которые опираются края V-образных ребер. Такие барабаны полностью исключают травмирование и сортосмешение зернового материала, а также обеспечивается снижение пульсаций скорости тяговой ленты.
Благодаря переносу приводного барабана в башмак, снижено травмирование зерна из-за уменьшения технологического остатка транспортируемого материала, а также появилась возможность сместить центр тяжести ковшового элеватора вниз, что в совокупности с отделяемым загрузочным бункером позволяет повысить его устойчивость. Поскольку центр тяжести ковшового элеватора смещен в его нижнюю часть, его можно безопасно перемещать (транспортировать) с помощью вилочного погрузчика, для чего в корпусе башмака выполнены парные прорези. Поскольку натяжитель тяговой ленты объединен с устройством для транспортировки элеватора в собранном виде, упрощается конструкция элеватора.
Боковые стенки с консольными выступающими крыльями сзади ковша позволяют избежать просыпей зернового материала при разгрузке ковшей в головке ковшового элеватора (нории).
Использование конструкции башмака, позволяющей совместно использовать быстросъемный люк и выдвижной поддон под башмаком, позволяет упростить и ускорить процесс полной очистки нории от зернового материала при переходе на новый вид перегружаемого материала.
Установка приводного барабана на самоустанавливающиеся подшипники, один из которых имеет возможность вертикального перемещения, позволяет упростить конструкцию регулировочного его устройства, а также свести количество регулировочных механизмов к минимуму.
Соединение приводного барабана непосредственно с осью приводного мотор-редуктора позволяет отказаться от промежуточных муфт и установить тензодатчик между рычагом мотор-редуктора и кронштейном, обладающими гибкостью во взаимно перпендикулярных плоскостях, тем самым обеспечить упрощение конструкции и повысить функциональность и надежность работы привода ковшового элеватора.
Наличие тензодатчика и контролирующего прибора, выполненного, например, в виде тензодатчика и блока индикации, позволяет устанавливать требуемую производительность ковшового элеватора, а также возможна работа элеватора в режиме дозирующего устройства путем изменения скорости тяговой ленты, например путем управления работой мотор-редуктора при помощи тензодатчика и контролирующего прибора, управляющего частотным преобразователем или иного приводного устройства аналогичного назначения.
Дальнейшая сущность изобретения поясняется совместно с иллюстрационным материалом, на котором изображено следующие: фиг. 1 - общий вид предложенного ковшового элеватора; фиг. 2 - конструкция головки ковшового элеватора; фиг. 3 - конструкция тяговой ленты с ковшами; фиг. 4 - конструкция башмака ковшового элеватора; фиг. 5 - конструкция загрузочного бункера; фиг. 6 - конструкция привода приводного барабана; фиг. 7 - конструкция регулировочного устройства приводного барабана; фиг. 8 - вариант установки тензодатчика.
Ковшовый элеватор (нория) для сыпучих материалов состоит из головки 1, башмака 2, соединенными между собой норийными трубами 3, выполненными в виде несущих секций с каналами 4 для тяговой ленты 5 с ковшами 6, на одной из секций которых размещен пульт управления 7 работой ковшового элеватора. На головке 1 смонтировано натяжное устройство 8, объединенное с подъемными ушами 9, а на башмаке 2 приводная станция, выполненная в виде мотор-редуктора 10. К башмаку 2 примыкает отделяемый загрузочный бункер 11, который обеспечивает не только повышение устойчивости нории, но и возможность загружать в него зерновой материал любым известным способом. В нижней части корпуса башмака 2 установлен быстросъемный люк 12 и выполнены парные прорези 13 для возможности транспортировки ковшового элеватора в собранном виде в вертикальном положении с помощью, например, вилочного погрузчика (не показан). Под башмаком 2 расположен выдвижной поддон 14 для оперативной очистки башмака 2 в случае необходимости, например, при смене вида транспортируемого материла. Использование в конструкции быстросъемного люка 12 и выдвижного поддона 14 исключает попадание транспортируемого материала на пол и необходимость разборки башмака 2 для этих целей.
В головке 1 установлен натяжной барабан 15, который огибает тяговая лента 5 с прикрепленными к ней грузонесущими элементами - ковшами 6. Боковые стенки 16 ковшей 6 выполнены с увеличенными расходящимися направляющими элементами 17 для уменьшения обратных просыпей транспортируемого материала.
В башмаке 2 установлен приводной барабан 18. Натяжной барабан 15 и приводной барабан 18 имеют одинаковую конструкцию и состоят из ступицы 19, двух торцевых дисков 20 с равноудаленными ложементами 21. В ложементы 21 установлены ребра 22, которые расходятся под углом в разные стороны от центра барабана 18 (15). Верхние выступающие торцы ребер 22 выполнены выпуклыми, и образуют ребристую поверхность барабанов 15 и 18 бочкообразной (выпуклой) формы.
На оси 23 приводного барабана 18 расположен мотор-редуктор 10 на котором установлен рычаг 24, связанный пружиной 25 через натяжитель 26 с кронштейном 27, который установлен на корпусе башмака 2. Рычаг 24 и кронштейн 27 обладают гибкостью во взаимно перпендикулярных плоскостях, что позволяет передавать вращающий момент на приводной барабан 18 при изменении наклона его оси вращения регулировочным устройством, выполненным в виде нажимного болта, установленного на специальном кронштейне, расположенным с противоположной от мотор-редуктора 10 стороны на корпусе башмака 2 и компенсировать несоосность сопряжения мотор-редуктора 10 с осью 23. Рычаг 24, связанный пружиной 25 через натяжитель 26 с кронштейном 27 позволяет заменить муфту и выполняет функцию защиты электродвигателя (привода) от перегрузок при помощи концевого выключателя 28. При перегрузке рычаг 24 отклоняется вниз и концевой выключатель 28 отключает электропитание от ковшового элеватора. Усилием пружины 25, которое устанавливается натяжителем 26 устанавливается порог срабатывания концевого выключателя 28.
Зерновой материал в башмак 2 подается через окно 29 из загрузочного бункера 11. Расход загружаемого материала регулируется степенью заполнения ковшей 6 шиберной заслонкой 30 и скоростью движения тяговой ленты 5.
Самоустанавливающиеся подшипники 31, один из которых имеет возможность вертикального перемещения, приводного барабана 18 установлены с зазором 32 на корпусе башмака 2, что исключает попадание в них пыли при работе ковшового элеватора. Регулировка приводного барабана 18 осуществляется вертикальным перемещением самоустанавливающегося подшипника 31 при помощи регулировочного устройства 33. На башмаке 2 смонтированы смотровые окна 34 для контроля работы ковшового элеватора.
В месте сопряжения рычага 24 с кронштейном 27 может быть установлен тензодатчик 35 или иной контролирующий усилие узел любой известной конструкции (фиг. 8).
Работа предложенной нории происходит следующим образом:
Зерно (или другой сыпучий материал) поступает в башмак 2 через загрузочное отверстие 30 из загрузочного бункера 11. Мотор-редуктор 10 приводит во вращение приводной барабан 18 и приводит в движение тяговую ленту 5 со смонтированными на ней ковшами 6. Ковши 6 плавно входят в зерновую массу в башмаке 2 и выходят, зачерпывая зерно из него. Ковши 6 с зерном по рабочей ветке тяговой ленты 5 поднимаются вверх по норийным трубам 3 в головку 1, где, при огибании натяжного барабана 15, разгружаются в патрубок выгрузки.
При наличии обратной сыпи, зерна сыпучего материала хаотично падают вниз, в том числе и на приводной барабан 18. Благодаря ребристой шевронной конструкции последнего, зерна материала попадая в барабан 18, оказываются на наклонных поверхностях ребер 22, по которым соскальзывают за пределы приводного барабана 18.
При необходимости транспортировки другого сыпучего материала, открывают быстросъемный люк 12 и выгружают остатки предыдущего материала в выдвижной поддон 14.
Существенное отличие заявляемого технического решения, от ранее известных, заключается в том, что приводной барабан расположен в башмаке, приводной и натяжной барабаны выполнены в виде самоочищающихся шевронных колес, механизмы натяжения тяговой ленты объединены с подъемными ушами и расположены в головке, а ковши тяговой ленты снабжены удлиненными боковыми стенками, башмак оборудован устройством, которое позволяет перевозить элеватор вертикально в собранном виде, элеватор снабжен средством для индикации производительности. Перечисленные отличительные признаки, в совокупности, позволили исключить сортосмешение и уменьшить травмирование зернового материала, опустить вниз центр тяжести элеватора, уменьшить обратные просыпи, контролировать производительность элеватора и повысить его универсальность за счет возможности загрузки без промежуточных машин, упростить процедуру очистки башмака при смене транспортируемого материала, транспортировать элеватор в собранном виде. Ни один из известных ленточных элеваторов не может обладать отмеченными свойствами, поскольку не содержат принципиальной совокупности существенных признаков, присущих заявленному техническому решению.
Предложенное техническое решение проверено на практике. Заявленный ковшовый элеватор (нория) для сыпучих материалов не содержит в своем составе узлов и деталей, которые невозможно было воспроизвести с учетом последних достижений науки и техники, в частности, в области проектирования подъемно-транспортных машин, следовательно, заявленное техническое решение промышленно применимо. В патентной документации и других источниках научно-технической информации не выявлено подобных ковшовых элеваторов с описанными выше существенными признаками, из чего следует, что заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна».
Заявленная совокупность существенных признаков не вытекает из известного уровня техники, следовательно, предложенный элеватор соответствует критерию «изобретательский уровень».
К техническим преимуществам заявленного технического решения, по сравнению с прототипом, можно отнести следующие:
- исключение сотросмешения и снижение травмирования зернового материала из-за использования барабанов специальной конструкции и уменьшения технологического объема транспортируемого материала в башмаке;
- упрощение процесса очистки башмака нории за счет возможности совместного использования быстросъемного люка и выдвижного поддона, расположенного под башмаком и исключения попадания просыпей на пол помещения;
- смещение центра тяжести элеватора вниз за счет размещения приводного барабана и приводной станции в башмаке;
- возможность транспортировки элеватора в собранном виде в вертикальном положении по той же причине и за счет наличия средства для захвата вилочным погрузчиком;
- универсальность за счет того, что элеватор снабжен загрузочным бункером, позволяющим загружать его сыпучим материалом из любого вида тары;
- упрощение конструкции элеватора за счет объединения механизма нятяжения тяговой ленты с подъемными ушами;
- наличие у приводной станции рычага, находящегося в контакте с кронштейном, позволяет установить между ними тензодатчик для контроля производительности элеватора и как следствие возможна работа элеватора в режиме дозирующего устройства путем изменения скорости тяговой ленты.