УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ВЫДАЧИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к средствам для хранения с последующей выдачей сыпучих материалов, в частности компонентов для приготовления различных композиций, соли, специй, лекарств, удобрений, зерна, и может быть использована как в быту, например, в качестве солонок, так и в промышленности, например, в качестве бункеров для хранения сыпучих компонентов широкого спектра производств, в том числе в сельском хозяйстве в силосных корпусах элеваторов.
Известно устройство для хранения и дозированной выдачи сыпучих материалов, содержащее корпус с цилиндрической горловиной, упруго установленной в горловине пробкой, имеющей захват для ее манипулирования, и отверстие на боковой поверхности, имеющее возможность перекрытия с аналогичным отверстием, выполненным на боковой поверхности горловины корпуса. Отверстие в пробке может быть выполнено в виде фигурного выреза или направляющего канала с раструбом (воронкой) со стороны внутренней части корпуса. Корпус может быть выполнен цилиндрическим заодно с горловиной и быть разделен на отсеки дополнительными пробками-перегородками, которые соединены с упомянутой выше пробкой размещенным в полости корпуса штоком. Захват может быть выполнен в виде вытяжной петли, выступа, выступа с отверстием, крючка. Дно устройства закрыто пробкой-перегородкой.
Загрузка продукта в полость корпуса осуществляется через горловину при удаленной из горловины пробке. Освобождение или перекрытие отверстия на участке соприкосновения горловины и пробки осуществляется осевым перемещением пробки - нажатием или вытяжкой за захват, либо путем поворота пробки относительно горловины. Возможно освобождение-перекрытие отверстия путем и поворота, и перемещения пробки. После освобождения отверстия продукт высыпается через него при встряхивании устройства в наклонном или перевернутом положении. Извлечение продукта также возможно путем нажатия на пробку-перегородку дна. Высыпание содержимого облегчено, если имеется канал с внутренним раструбом или наклонный срез пробки. При использовании дополнительных отверстий их освобождение и регулировка для изменения скорости высыпания осуществляются поворотом и/или осевым смещением пробки. Для облегчения регулировки отверстие может иметь фигурную форму, например форму треугольника (см. патент РФ №2095016, кл. A47G 19/24, 1997 г.).
В результате анализа конструкции известного устройства необходимо отметить, что оно относится к бытовым, характеризуется простотой изготовления, легкостью и надежностью в обращении. Однако, учитывая, что полость корпуса не герметизирована, более того, она открыта при загрузке и выгрузке в (из) него материала, весьма высока вероятность агломерирования (слеживания) помещенного в устройство материала, что делает затрудненной выгрузку из него материала и невозможность его дозирования. Рекомендуемое перед выгрузкой встряхивание устройства не всегда обеспечивает должное разрыхление помещенного в его корпус материала.
Известен бункерный дозатор для сыпучих материалов, состоящий из корпуса, имеющего верхнюю цилиндрическую часть, среднюю коническою часть и нижнюю часть, в которой размещен шнек, установленный на валу, оснащенном приводом вращения. В цилиндрической части корпуса установлены сводоразрушающие элементы.
Сводоразрушающие элементы расположены один над другим по всей высоте верхней цилиндрической части полого корпуса. Каждый из сводоразрушающих элементов жестко закреплен на соответствующем ему полом приводном валу, при этом все полые валы сводоразрушающих элементов расположены один в другом коаксиально друг другу и валу вращения шнека, который расположен внутри всех полых валов, сводоразрушающих элементов.
Дозатор оснащен приемным лотком, который шарнирно, с возможностью поворота под действием истекающего из бункера сыпучего груза, смонтирован под нижней частью корпуса.
Количество сводоразрушающих элементов выбирается в зависимости от объема полого корпуса дозатора, а также в зависимости от размера и формы частиц дозируемого материала, которые определяют его сыпучесть, слеживаемость, способность к сводообразованию. Сводоразрушающие элементы выполняют в виде пластин ромбообразной, или изогнутой формы, или любой другой, подходящей для разрушения сводов дозируемого сыпучего материала, но обязательно с заостренными кромками или краями.
Загруженный в полый корпус сыпучий материал посредством вращающегося шнека подается на приемный лоток, который под весом поступающего на него сыпучего материала наклоняется и сыпучий материал высыпается в предназначенную для него тару. В случае сводообразования и зависания сыпучего материала в полом корпусе, его поступление на приемный лоток прекращается и лоток под действием противовеса поворачивается, возвращаясь в исходное положение. При этом датчик положения приемного лотка подает сигнал на включение привода сводоразрушающих элементов, который начинает вращать валы с установленными на них сводоразрушающими элементами, которые разрыхляют материал.
(см. патент РФ №2282158, кл. G01F 11/00, 2006 г.).
В результате анализа известного решения необходимо отметить, что в нем для обеспечения работы в случае слеживания материала предусмотрены сводоразрушающие элементы, посредством которых фрагментируют слежавшийся в бункере материал, что, отчасти, решает проблему его выдачи из бункера. Однако фрагментирование материала с использованием сводоразрушающих элементов не может решить проблему дозирования, особенно, точного, что значительно ограничивает область использования данного устройства. При этом сама конструкция сложна, в ней необходимо использовать двигатель, привод, что также значительно ограничивает область использования данного устройства. Использование бункерного дозатора связано со значительными энергозатратами.
Известно устройство для хранения и выдачи сыпучих материалов, содержащее корпус с цилиндрической горловиной, в которой расположен затвор со съемной крышкой. Корпус имеет форму параллелепипеда. В верхней и нижней частях корпуса выполнены упрочняющие пояски в виде приливов. Затвор содержит неподвижную нижнюю перегородку и подвижную верхнюю перегородку, выполненную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси. Перегородки разбиты на три сектора, причем в верхней перегородке по границам сектора выполнены ребра для захвата.
Один из секторов каждой перегородки выполнен в виде треугольного отверстия с дугообразной стороной для засыпания сыпучего продукта, а в другом секторе нижней перегородки выполнены дозирующие отверстия для выдачи (высыпания) сыпучего материала.
Для загрузки сыпучего материала снимают крышку, за ребра поворачивают верхнюю перегородку до совмещения отверстий перегородок. Загружают в полость корпуса материал. Поворачивают верхний сектор в положение, при котором отверстия секторов разобщены. Закрывают крышку. Устройство загружено материалом и готово к использованию.
Для выдачи загруженного материала снимают крышку, поворачивают верхнюю перегородку до тех пор, пока ее отверстие не совпадет с выгрузочными отверстиями нижней перегородки, переворачивают устройство горловиной вниз и осуществляют выдачу материала из полости корпуса. Дозирование высыпаемого материала можно регулировать за счет количества открываемых отверстий нижней перегородки. По окончании дозированной выгрузки поворачивают верхнюю перегородку до разобщения ее отверстия с отверстиями нижней перегородки, закрывают отверстие горловины крышкой (см. патент РФ на полезную модель №19729, кл. A47G 19/24, 2001 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что его использование за счет наличия крышки и затвора уменьшает вероятность попадания влаги в полость корпуса и воздействия ее на хранящийся материал, что несколько уменьшает его слеживание в процессе хранения. Однако в процессе хранения помещенного в полость корпуса материла, его верхние слои давят на нижние, что приводит к слеживанию материала преимущественно в нижней и средней частях корпуса устройства.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в улучшении условий хранения помещенного в полость корпуса сыпучего материала, обеспечивающих снижение его слеживания и исключения сводообразования в процессе хранения.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для хранения и выдачи сыпучих материалов, содержащем оснащенный съемной крышкой корпус, полость которого предназначена для загрузки сыпучего материала, новым является то, что устройство оснащено вставкой, выполненной в виде навитой на стержень в виде спирали ленты, а форма наружного контура спирали идентична форме внутренней образующей поверхности корпуса, вставка размещена в полости корпуса для формирования его рабочего объема, который образован пространством между рабочими поверхностями витков спиральной ленты, а также внутренней поверхностью корпуса, причем на ленте по ее рабочей поверхности могут быть выполнены отверстия и/или выступы, а на стержне может иметься элемент крепления вставки в корпусе.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - устройство для хранения и выдачи сыпучих материалов, общий вид, осевой разрез;
- на фиг. 2 - вставка, общий вид.
Устройство для хранения и выдачи сыпучих материалов содержит полый корпус 1. Полость корпуса сверху закрывается съемной крышкой 2. Дно корпуса обозначено позицией 3. Полость корпуса предназначена для загрузки сыпучего материала.
Корпус может иметь различные размеры и форму, которые диктуются назначением устройства. Так, например, при реализации устройства для бытового хранения соли в виде солонки, он, естественно, имеет небольшие размеры и форму круглую, овальную, граненую (квадратную, ромбическую и пр.).
Если устройство предназначено для хранения сыпучих компонентов в промышленных масштабах, например, для хранения порошковых модификаторов или зерна, корпус представляет собой бункер, предпочтительно, с выгрузочным устройством - дозатором (не показан) в нижней его части, как это делается, например, в силосных корпусах элеваторов.
Материал для выполнения корпуса может быть различным - стали, сплавы, керамика, пластик и пр. Для всех используемых материалов должно быть соблюдено одно требование - он не должен пропускать в полость корпуса влагу, наличие которой способствует слеживанию помещенного в полость корпуса сыпучего материала. Дополнительные требования к материалу корпуса могут быть продиктованы назначением устройства. Например, при использовании его для хранения пищевых сыпучих продуктов, материал должен иметь необходимые разрешения для такого применения.
Известно, что большинство помещенных в устройства хранения сыпучих материалов подвержены слеживанию в процессе их нахождения в таких устройствах. Слеживание происходит вследствие наличия в материале влаги и действия сил давления, а именно массы верхних слоев материала на нижние. Чем больше высота корпуса устройства, в которое помещен сыпучий материал, тем выше столб материала, и тем выше давление, с которым верхние его слои давят на нижние, и тем больше он подвержен слеживанию. Применяемые в конструкциях известных устройств для решения этой проблемы ворошители и сводоразрушающие элементы, перемешивающие материал и осуществляющие разрушение его целостности вследствие слеживания, существенно усложняет конструкцию устройств для хранения, увеличивают их габариты, а главное не позволяют восстановить полностью исходное состояние материала, так как в процессе ворошения и разрушения материала он фрагментируется в довольно крупные фрагменты, что зачастую затрудняет его выгрузку и делает невозможным точное дозирование.
Для решения этой проблемы в заявленном решении применена помещаемая в корпус 1 вставка 4. Вставка 4 имеет вид навитой торцом на стержень 5 в виде спирали ленты 6. Наружный контур спирали повторяет форму внутренней образующей поверхности корпуса 1. Размеры вставки должны быть такими, чтобы она плотно размещалась в полости корпуса 1, а зазор между внутренней поверхностью корпуса и наружной винтовой поверхностью ленты должен быть минимален, по крайней мере, он должен быть меньше размера частиц помещаемого в полость корпуса сыпучего материала. Это исключает возможность перемещения материала между стенкой корпуса и наружной поверхностью ленты. При установке вставки в полость корпуса, она торцом упирается в дно 3, а верхняя ее часть находится в зоне крышки 2. Технологии получения таких вставок аналогичны технологиям получения шнеков, они известны и не требуют дополнительных пояснений. Вставку изготавливают на стандартном оборудовании. Применительно к бункерам или силосам вставка может являться частью единой конструкции с корпусом.
Одним из важных требований к вставке является ее жесткость. Вставка не должна деформироваться (сжиматься под действием нагрузки - массы помещенного в корпус материала, а ее лента 6 не должна прогибаться). В противном случае не удается исключить давление верхних слоев помещенного в корпус материала на нижние, а, следовательно, уменьшить его слеживание. Расчет прочностных параметров вставки осуществляется известным образом и не представляет затруднений. В качестве ленты, используемой для навивания на стержень, может быть использован широкий спектр материалов, выпускаемых в виде лент, например, стали, пластики и пр.
Вставка может быть выполнена цельной, в виде одной детали, полученной, например, литьем или сборной, в которой лента прикреплена к стержню. Крепление ленты 6 к стержню 5 может быть осуществлено различным известным образом. Оно (крепление) может быть неразъемным (сварка, пайка) или разъемным (с помощью винтов или посредством выполненных в стрежне пазов). Профиль винтовой поверхности ленты (лопасти) может быть плоским, вогнутым или какой-либо иной формы. Шаг (t) витков ленты 6 может быть различным - как постоянным, так и переменным, но он, естественно, не может быть менее размера частиц хранящегося в полости корпуса сыпучего материала.
В рабочей поверхности ленты 6 по всей ее длине могут быть выполнены сквозные отверстия 7. Форма отверстий особого значения не имеет. Под рабочей поверхностью следует понимать поверхность, на которой располагается помещенный в корпус сыпучий материал. Количество отверстий должно быть таким, чтобы одно или несколько из них располагалось на каждом витке спирали ленты.
На рабочей поверхности ленты 6, по всей ее длине, могут быть выполнены выступы 8 различной формы (конической, пирамидальной и пр.).
Количество, размеры и расположение на ленте отверстий и выступов строго не регламентировано и их количество, как правило, зависит от размеров ленты и ее необходимой жесткости.
На стержне 5 может быть выполнен элемент крепления (не показан) вставки к дну корпуса 1. Это может быть резьба, выполненная на конце стрежня, ввинчиваемая в резьбовое отверстие в дне 3 корпуса, если корпус имеет сечение в форме окружности. Это может быть резьбовой конец, пропускаемый через выполненное в дне гладкое отверстие (без резьбы) и фиксируемый с наружной стороны дна контровочной гайкой (если корпус имеет сечение, отличное от окружности). Такое крепление необходимо, если выгрузка материала из полости корпуса осуществляется через верхнюю часть при снятой крышке 2, для того, чтобы вставка не выпала из корпуса вместе с выгружаемым материалом.
Устройство для хранения и выдачи сыпучих материалов работает следующим образом. Работу устройства рассмотрим на примере его реализации в виде бытовой солонки, корпус которой имеет цилиндрическую форму.
Для загрузки полости корпуса устройства сыпучим материалом (в данном случае - солью) в корпус 1 устройства при снятой верхней крышке 2 устанавливают и, если это необходимо, фиксируют вставку 4 посредством элемента крепления (если корпус и вставка не представляют собой единое целое). Наличие вставки изменяет форму рабочего объема полости корпуса. Если без использования вставки рабочий объем характеризуется объемом цилиндрической полости корпуса 1 и загружаемый в него сыпучий материал представляет форму цилиндра, то при наличии вставки рабочий объем имеет спиральную форму, по торцу он ограничен внутренней поверхностью корпуса, а сверху и снизу - пространством между рабочими поверхностями витков спиральной ленты 6. Толщиной стержня 5 при этом пренебрегаем.
Загрузку материала в полость корпуса 1 осуществляют через его верхнюю горловину (позицией не обозначена) при снятой крышке 2. В процессе загрузки сыпучий материал самотеком перемещается по образованной рабочей полости корпуса, а также через отверстия 7 и постепенно заполняет всю полость. Естественно, угол наклона витка спирали ленты 6 выбирается таким образом, чтобы обеспечить перемещение материала при его загрузке под действием собственного веса. После заполнения рабочей полости закрывают крышку 2.
Устройство готово к использованию.
Наличие в корпусе 1 вставки 4 позволяет изменить распределение давлений в загруженном материале. В данном случае давление материала воспринимают витки спиральной ленты, которая «разделяет» столб помещенного в корпус материала на части, количество которых соответствует количеству секций - пространства между витками спирали ленты, в которых рабочая поверхность каждого витка воспринимает массу находящегося на ней материала. Это позволяет распределить давление по всей массе материала, а также уменьшить давление верхних слоев материала на нижние его слои, что в значительной степени предотвращает слеживание материала. Наличие отверстий в поверхности шнека уменьшает слеживание за счет того, что частицы продукта, проваливаясь через них при каждой выдаче материала, падают на нижележащую секцию шнека, перемешиваются и, тем самым, препятствуют возможной агломерации частиц материала. Наличие выступов также способствует снижению слеживания (аналогично процессу ворошения перемещаемого материала). Кроме того, наличие вставки исключает сводообразование материала.
Выдача материала из полости корпуса может осуществляться его высыпанием при снятой верхней крышке или через дозатор (не показан), имеющийся в крышке, или, в случае выполнения корпуса в виде бункера, - через устройство выгрузки в нижней его части.
Устройство просто конструктивно, технологично при изготовлении, удобно при использовании. Обеспечивает при использовании снижение слеживания помещенного в его корпус материала и исключает сводообразование. Весьма важно также и то, что данное устройство при эксплуатации не потребляет электрической энергии.