УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕГРУЗКИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА
DEVICE FOR LOOSE MATERIAL HANDLING

Заявляемый объект относится к устройствам для погрузочно-разгрузочных работ с сыпучими материалами и может быть использован в металлургической, теплоэнергетической, строительной и других отраслях промышленности для погрузки и выгрузки сыпучих материалов с содержанием пылевидных фракций.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является выбранное в качестве прототипа устройство для загрузки материала с большим содержанием пылевидных фракций (патент Украины на полезную модель №40837, МПК B65G 69/18, опубл. 27.04.09).
Известное устройство содержит бункер, телескопическую направляющую, установленную с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, систему вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей, которая содержит электропривод, и затвор. В горловине бункера устанавливается вибропитатель закрытого типа с электроприводом. Разгрузочная часть вибропитателя соединена с вертикальным патрубком, который входит в полость конической телескопической направляющей. Телескопическая направляющая состоит из нескольких звеньев, выполненных с возможностью опускания в полость вагона так, что в опущенном положении перед началом загрузки сыпучего материала торец нижнего звена находится на определенном расстоянии от днища вагона, определяемом по расчетной формуле. При этом горловина вертикального патрубка оборудована форсунками для воды. Дополнительные форсунки для воды установлены симметрично вертикальной оси телескопической направляющей.
У заявляемого объекта и прототипа совпадают такие существенные признаки. Оба устройства содержат бункер, установленный в горловине бункера питатель с электроприводом, соединенную с питателем полую телескопическую направляющую, звенья которой установлены с возможностью вертикального перемещения, и систему вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей, которая содержит электропривод.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата при использовании прототипа препятствуют следующие причины. Уменьшение пылеобразования при загрузке материала с большим содержанием пылевидных фракций с помощью известного устройства происходит благодаря смачиванию пыли и насыпаемого материала водяным туманом, который формируется в горловине вертикального патрубка и в телескопической направляющей при распылении воды форсунками. Однако смачивание загружаемого пылящего материала не всегда возможно, а, кроме того, последующая выгрузка мокрого материала, который еще и смерзается в холодное время года, затруднительна. При отсутствии водяного тумана сыпучий материал, падая на протяжении всей выгрузки с высоты расположения питателя на заданную поверхность выгрузки с большой скоростью, еще больше измельчается при соударениях с этой поверхностью, а образующаяся пыль загрязняет окружающую среду. Кроме того, оборудование устройства форсунками для воды и средством для подключения к водопроводу усложняет конструкцию устройства и его эксплуатацию.
В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такое устройство для перегрузки сыпучего материала, в котором усовершенствования путем введения новых элементов позволят при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающегося в уменьшении загрязнения окружающей среды запыленным воздухом при перегрузке сыпучего материала без его увлажнения.
Заявляемое устройство для перегрузки сыпучего материала содержит бункер, установленный в горловине бункера питатель с электроприводом, соединенную с питателем полую телескопическую направляющую, звенья которой установлены с возможностью вертикального перемещения, и систему вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей, которая содержит электропривод. Отличительной особенностью заявляемого устройства для перегрузки сыпучего материала является следующее. Телескопическая направляющая снабжена кольцевым уплотняющим элементом, который закреплен на конце нижнего звена. Устройство оборудовано датчиком контакта уплотняющего элемента с заданной поверхностью выгрузки, при этом указанный датчик контакта электрически сблокирован с электроприводом системы вертикального перемещения телескопической направляющей, обеспечивая выключение указанного электропривода после контакта уплотняющего элемента с заданной поверхностью выгрузки. Кроме того, устройство оборудовано датчиками верхнего и нижнего уровня сыпучего материала в канале телескопической направляющей, которые электрически сблокированы с электроприводом системы вертикального перемещения телескопической направляющей, обеспечивая включение указанного электропривода датчиком верхнего уровня сыпучего материала и выключение этого электропривода датчиком нижнего уровня сыпучего материала.
В частных случаях использования заявляемый объект характеризуется тем, что:
- система вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей оборудована частотно-регулируемым электроприводом, обеспечивающим возможность регулирования скорости перемещения вверх нижнего звена телескопической направляющей для выгрузки сыпучего материала со скоростью, соответствующей скорости подачи питателем сыпучего материала из бункера в канал телескопической направляющей;
- система вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей оборудована частотно-регулируемым электроприводом, обеспечивающим возможность регулирования скорости перемещения вверх нижнего звена телескопической направляющей из условия обеспечения минимальной интенсивности пыления выгружаемого материала, при этом питатель выполнен с частотно-регулируемым электроприводом, обеспечивающим возможность регулирования скорости подачи сыпучего материала из бункера в канал телескопической направляющей из условия поддержания выбранного уровня сыпучего материала в канале телескопической направляющей;
- внутренняя поверхность звеньев телескопической направляющей выполнена из антифрикционного материала;
- на верхнем звене телескопической направляющей установлен аспирационный патрубок.
При использовании заявляемого объекта обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в уменьшении загрязнения окружающей среды запыленным воздухом при перегрузке сыпучего материала без его увлажнения.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует такая причинно-следственная связь.
Оборудование телескопической направляющей кольцевым уплотняющим элементом, который закреплен на конце нижнего звена, и снабжение заявляемого устройства датчиком контакта уплотняющего элемента с заданной поверхностью выгрузки, при этом указанный датчик контакта электрически сблокирован с электроприводом системы вертикального перемещения телескопической направляющей, выключая указанный электропривод после контакта уплотняющего элемента с заданной поверхностью выгрузки, а также снабжение заявляемого устройства датчиками верхнего и нижнего уровня сыпучего материала в канале телескопической направляющей, которые электрически сблокированы с электроприводом системы вертикального перемещения телескопической направляющей, обеспечивая включение указанного электропривода датчиком верхнего уровня сыпучего материала и выключение этого электропривода датчиком нижнего уровня сыпучего материала, позволяет до начала выгрузки сыпучего материала на заданную поверхность выгрузки заполнить телескопическую направляющую практически доверху сыпучим материалом при предотвращении уплотняющим элементом попадания пыли из телескопической направляющей в окружающую среду, а также позволяет осуществлять выгрузку сыпучего материала из канала телескопической направляющей на заданную поверхность выгрузки при перемещении вверх нижнего звена телескопической направляющей, обеспечивая при этом расположение уровня сыпучего материала в канале телескопической направляющей в выбранных пределах. По мере заполнения сыпучим материалом телескопической направляющей высота падения сыпучего материала уменьшается, что обеспечивает уменьшение пылеобразования внутри телескопической направляющей за счет уменьшения скорости падения сыпучего материала. На протяжении всей выгрузки сыпучий материал падает с высоты расположения питателя не на заданную поверхность выгрузки с большой скоростью, как в прототипе, а падает с малой скоростью на верхний уровень поверхности сыпучего материала в канале телескопической направляющей. Образующееся при этом незначительное количество пыли остается в верхней части телескопической направляющей и не загрязняет окружающую среду. На заданную поверхность выгрузки при перемещении вверх нижнего звена телескопической направляющей сыпучий материал стекает постепенно с малой скоростью, образуя кучу в виде конуса и не загрязняя окружающую среду пылью.
Оборудование системы вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей частотно-регулируемым электроприводом, обеспечивающим возможность регулирования скорости перемещения вверх нижнего звена телескопической направляющей для выгрузки сыпучего материала со скоростью, соответствующей скорости подачи питателем сыпучего материала из бункера в канал телескопической направляющей, обеспечивает падение сыпучего материала с малой скоростью на верхний уровень поверхности сыпучего материала в канале телескопической направляющей на протяжении всей выгрузки при максимальной скорости подачи питателем сыпучего материала из бункера в канал телескопической направляющей.
Оборудование системы вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей с частотно-регулируемым электроприводом, обеспечивающим возможность регулирования скорости перемещения вверх нижнего звена телескопической направляющей из условия обеспечения минимальной интенсивности пыления выгружаемого неувлажненного сыпучего материала, при этом питатель выполнен с частотно-регулируемым электроприводом, обеспечивающим возможность регулирования скорости подачи сыпучего материала из бункера в канал телескопической направляющей из условия поддержания выбранного уровня сыпучего материала в канале телескопической направляющей, обеспечивает для сыпучего материала с большим содержанием пылевидных фракций перемещение его с очень малой скоростью в транспортное средство, образуя кучу из сыпучего материала в виде конуса практически без пыления.
Изготовление внутренней поверхности звеньев телескопической направляющей из антифрикционного материала, например из антифрикционной пластмассы, предотвращает образование пробки из сыпучего материала и уменьшает пылеобразование от истирания сыпучего материала, особенно в канале относительно высокой телескопической направляющей.
Установка на верхнем звене телескопической направляющей аспирационного патрубка обеспечивает, в ряде случаев, подачу на очистку запыленного воздуха из телескопической направляющей при перегрузке сыпучего материала с очень большим содержанием пылевидных фракций.
Отсутствие в заявляемом устройстве для перегрузки сыпучего материала форсунок для воды и средства для подключения к водопроводу упрощает конструкцию устройства и его эксплуатацию.
Сущность заявляемого устройства для перегрузки сыпучего материала поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг. 1 - общий вид устройства;
- на фиг. 2 - узел А на фиг. 1;
- на фиг. 3 - узел Б на фиг. 1;
- на фиг. 4 - общий вид устройства в момент выгрузки сыпучего материала.
На чертеже проставлены следующие обозначения:
1 - бункер;
2 - питатель;
3 - электропривод питателя;
4 - телескопическая направляющая;
5 - звено телескопической направляющей;
6 - звено телескопической направляющей;
7 - звено телескопической направляющей;
8 - кольцевой центрирующий элемент;
9 - кольцевой центрирующий элемент;
10 - электролебедка;
11 - электропривод электролебедки;
12 - двойной барабан;
13 - двойной блок;
14 - уплотняющий элемент;
15 - датчик контакта уплотняющего элемента с заданной поверхностью выгрузки;
16 - датчик верхнего уровня сыпучего материала;
17 - датчик нижнего уровня сыпучего материала;
18 - кольцевой толкатель;
19 - конечный выключатель;
20 - упор;
21 - аспирационный патрубок;
22 - сыпучий материал.
В конкретном примере выполнения заявляемое устройство для перегрузки сыпучего материала содержит бункер 1, в горловине которого установлен питатель 2 с электроприводом 3 (фиг. 1). С питателем 2 соединена полая телескопическая направляющая 4 со звеньями 5, 6 и 7. Звенья 6 и 7 установлены с возможностью вертикального перемещения относительно неподвижного звена 5. Центровка звеньев 6 и 7 обеспечивается кольцевыми центрирующими элементами, например для звена 7 - кольцевым центрирующим элементом 8, закрепленным снаружи на нижнем конце звена 6, и кольцевым центрирующим элементом 9, закрепленным внутри на верхнем конце звена 7 (фиг. 2).
Система вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей 4 содержит электролебедку 10 с электроприводом 11. На электролебедке 10 установлен двойной барабан 12, а напротив него на неподвижном звене 5 телескопической направляющей 4 установлен двойной блок 13. Электролебедка 10 через двойной барабан 12 и двойной блок 13 соединена двумя симметрично расположенными тросами с подвижным нижним звеном 7.
Телескопическая направляющая 4 снабжена уплотняющим элементом 14, который закреплен на конце подвижного нижнего звена 7 (фиг. 3). Устройство снабжено датчиком 15 контакта уплотняющего элемента 14 с заданной поверхностью выгрузки, реагирующим на натянутость троса, соединенного с подвижным нижним звеном 7 в системе вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей 4. При этом указанный датчик 15 через конечный выключатель электрически сблокирован с электроприводом 11 электролебедки 10 системы вертикального перемещения телескопической направляющей 4, обеспечивая выключение указанного электропривода после контакта уплотняющего элемента 14 с заданной поверхностью выгрузки.
Устройство также снабжено датчиком 16 верхнего уровня сыпучего материала и датчиком 17 нижнего уровня сыпучего материала, которые установлены в канале телескопической направляющей 4 и электрически сблокированы с электроприводом 11 электролебедки 10 системы вертикального перемещения телескопической направляющей 4, обеспечивая включение указанного электропривода датчиком 16 верхнего уровня сыпучего материала и выключение этого электропривода датчиком 17 нижнего уровня сыпучего материала.
Для обеспечения перемещения подвижного нижнего звена 7 совместно со средним звеном 6 внутри звена 7 на его нижнем конце закреплен кольцевой толкатель 18, взаимодействующий при максимальном ходе звена 7 с кольцевым центрирующим элементом 8, закрепленным снаружи на нижнем конце звена 6.
Для фиксирования телескопической направляющей 4 в крайнем верхнем положении после окончания выгрузки устройство снабжено конечным выключателем 19, который электрически сблокирован с электроприводом 11 электролебедки 10 системы вертикального перемещения телескопической направляющей 4, а на верхнем конце нижнего звена 7 закреплен упор 20, который взаимодействует с конечным выключателем 19 в крайнем верхнем положении подвижных звеньев 6 и 7.
В частном случае выполнения устройства для перегрузки сыпучего материала электропривод 11 электролебедки 10 системы вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей 4 выполнен в виде частотно-регулируемого электропривода, обеспечивающего возможность регулирования скорости перемещения вверх нижнего звена 7 телескопической направляющей 4 для выгрузки сыпучего материала со скоростью, соответствующей скорости подачи питателем 2 сыпучего материала из бункера 1 в канал телескопической направляющей 4.
В частном случае выполнения устройства для перегрузки сыпучего материала электропривод 11 электролебедки 10 системы вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей 4 выполнен в виде частотно-регулируемого электропривода, обеспечивающего возможность регулирования скорости перемещения вверх нижнего звена 7 телескопической направляющей 4 из условия обеспечения минимальной интенсивности пыления выгружаемого материала. При этом электропривод 3 питателя 2 также выполнен в виде частотно-регулируемого электропривода, обеспечивающего возможность регулирования скорости подачи сыпучего материала из бункера 1 в канал телескопической направляющей 4 из условия поддержания выбранного уровня сыпучего материала в канале телескопической направляющей 4.
В частном случае выполнения устройства для перегрузки сыпучего материала звенья 5, 6 и 7 телескопической направляющей выполнены из антифрикционного материала, например из антифрикционной пластмассы.
В частном случае выполнения устройства для перегрузки сыпучего материала на верхнем звене 5 телескопической направляющей 4 установлен аспирационный патрубок 21.
В конкретном примере исполнения заявляемое устройство для перегрузки сыпучего материала работает так. В начале выгрузки сыпучего материала из бункера 1 на заданную поверхность выгрузки нижнее звено 7 телескопической направляющей 4 перемещают вниз электролебедкой 10 системы вертикального перемещения телескопической направляющей 4 до обеспечения герметичного контакта уплотняющего элемента 14 с заданной поверхностью выгрузки, например с дном транспортного средства, что обеспечивает герметизацию выходного отверстия канала нижнего звена 7 относительно поверхности выгрузки. После остановки нижнего звена 7 натянутость троса, соединенного с этим звеном в системе вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей 4, ослабевает и датчик 15 контакта уплотняющего элемента с заданной поверхностью выгрузки подает команду на выключение электропривода 11 электролебедки 10. Устройство готово к выгрузке сыпучего материала. Затем питателем 2 сыпучий материал 22 подают из бункера 1 в канал телескопической направляющей 4, заполняя его до выбранного уровня, на котором расположен датчик верхнего уровня сыпучего материала 16.
При этом на начальной стадии выгрузки при падении сыпучего материала с большой скоростью с высоты расположения питателя 2 на заданную поверхность выгрузки пыль не попадает в окружающую среду, так как задерживается уплотняющим элементом 14. По мере заполнения сыпучим материалом 22 телескопической направляющей 4 высота падения сыпучего материала уменьшается, что обеспечивает уменьшение пылеобразования внутри телескопической направляющей 4 за счет уменьшения скорости падения сыпучего материала. После достижения в канале телескопической направляющей 4 выбранного верхнего уровня сыпучего материала начинают его выгрузку из канала телескопической направляющей 4 через отверстие канала нижнего звена 7 на заданную поверхность выгрузки. По команде датчика 16 верхнего уровня сыпучего материала включается электропривод 11 электролебедки 10, которая через двойной барабан 12 и двойной блок 13 двумя симметрично расположенными тросами поднимает вверх нижнее звено 7 телескопической направляющей 4. В образовавшийся зазор на заданную поверхность выгрузки сыпучий материал стекает постепенно с малой скоростью, образуя кучу в виде конуса и не загрязняя окружающую среду пылью. После достижения сыпучим материалом в канале телескопической направляющей 4 выбранного нижнего уровня по команде датчика 17 нижнего уровня сыпучего материала электропривод 11 электролебедки 10 отключается, нижнее звено 7 телескопической направляющей 4 останавливается. Выгрузка сыпучего материала приостанавливается, а загрузка сыпучего материала питателем 2 из бункера 1 в канал телескопической направляющей 4 продолжается до достижения сыпучим материалом датчика 16 верхнего уровня сыпучего материала, после чего процесс повторяется.
При этом электропривод 11 электролебедки 10 работает периодически. В процессе периодической выгрузки уровень сыпучего материала в канале телескопической направляющей колеблется, но остается в выбранных пределах между датчиками 16 и 17.
После поднятия вверх нижнего звена 7 телескопической направляющей 4 на максимальную высоту перемещения вдоль среднего звена 6 кольцевой толкатель 18, закрепленный на нижнем звене 7, воздействует на кольцевой центрирующий элемент 8, закрепленный на среднем звене 6, и нижнее звено 7 начинает перемещаться вверх совместно со звеном 6, обеспечивая увеличение высоты кучи выгружаемого сыпучего материала 22.
Если электропривод 11 электролебедки 10 выполнен в виде частотно-регулируемого электропривода, то в процессе выгрузки сыпучего материала, например при необходимости обеспечивать максимальную скорость выгрузки сыпучего материала, скорость перемещения вверх нижнего звена 7 телескопической направляющей 4 регулируют, обеспечивая выгрузку сыпучего материала со скоростью, соответствующей скорости подачи питателем 2 сыпучего материала из бункера 1 в канал телескопической направляющей 4. При этом электропривод 11 электролебедки 10 работает непрерывно. Процесс выгрузки сыпучего материала осуществляется непрерывно с максимальной скоростью питателя 2, а выбранный уровень сыпучего материала в канале телескопической направляющей 4 остается постоянным, и расположен он между датчиком 16 верхнего уровня сыпучего материала и датчиком 17 нижнего уровня сыпучего материала.
Если электропривод 11 электролебедки 10 системы вертикального перемещения звеньев телескопической направляющей 4 выполнен в виде частотно-регулируемого электропривода, то в процессе выгрузки сыпучего материала, например при выгрузке сыпучего материала с очень большим содержанием пылевидных фракций, регулируют скорость перемещения вверх нижнего звена 7 телескопической направляющей 4 из условия обеспечения минимальной интенсивности пыления выгружаемого сыпучего материала. И если при этом электропривод 3 питателя 2 выполнен в виде частотно-регулируемого электропривода, то регулируют и скорость подачи сыпучего материала из бункера 1 в канал телескопической направляющей 4 из условия поддержания выбранного уровня сыпучего материала в канале телескопической направляющей 4. При этом электропривод 11 электролебедки 10 работает непрерывно. Процесс выгрузки сыпучего материала осуществляется непрерывно при минимальной интенсивности пыления выгружаемого сыпучего материала, а выбранный уровень сыпучего материала в канале телескопической направляющей 4 остается постоянным, и расположен он между датчиком 16 верхнего уровня сыпучего материала и датчиком 17 нижнего уровня сыпучего материала.
При выгрузке сыпучего материала с очень большим содержанием пылевидных фракций запыленный воздух из телескопической направляющей 4 может подаваться на очистку через аспирационный патрубок 21, который установлен на верхнем звене 5 телескопической направляющей 4.
После прекращения подачи питателем 2 сыпучего материала из бункера 1 в телескопическую направляющую 4 или после формирования на дне транспортного средства кучи необходимой высоты выгрузку сыпучего материала заканчивают при ручном управлении. Отключают электропривод 3 питателя 2. Электролебедкой 10 системы вертикального перемещения телескопической направляющей 4 звенья 6 и 7 перемещаются в крайнее верхнее положение. При этом из телескопической направляющей 4 вытекает оставшийся там сыпучий материал. После достижения звеньями 6 и 7 крайнего верхнего положения упор 20, закрепленный на верхнем конце нижнего звена 7, взаимодействует с конечным выключателем 19, который отключает электропривод 11 электролебедки 10, фиксируя исходное положение телескопической направляющей 4. Устройство для перегрузки сыпучего материала опять готово к работе.
Таким образом, для перегрузки сыпучего материала заявляемым устройством не нужны средства подключения к водопроводу и средства создания водяного тумана в телескопической направляющей, а перегрузка сыпучего материала осуществляется без его увлажнения при предотвращении загрязнения окружающей среды запыленным воздухом.