УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ВЫГРУЗКИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для хранения и выгрузки сыпучих материалов в закрытых камерах насыпью, преимущественно, к крупногабаритным устройствам для хранения и выгрузки сыпучих материалов.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Практика проектирования устройств для хранения и выгрузки сыпучих материалов показывает, что кардинального решения проблемы хранения и выгрузки сыпучего материала из бункеров не существует. Это объясняется тем, что напряженное состояние и физико-механические свойства сыпучих материалов оказываются зависимыми от изменения ряда параметров, таких, например, как влажность, температура, давление. При небольших, до 3-х суток, сроках хранения сыпучих материалов в крупногабаритных бункерах, выгрузка из них происходит достаточно стабильно. Если срок хранения увеличивается - выгрузка затруднена, при этом возникает проблема зависания сыпучих материалов в бункерах-хранилищах. Это
возникает в связи с тем, что при сжатии сыпучих тел, когда отсутствует боковое расширение, любое дополнительное давление, оказываемое на сыпучее тело в одном направлении, вызывает пропорциональное увеличение давления сыпучего тела на жесткую стенку в перпендикулярном направлении. К решению проблемы хранения и выгрузки сыпучих материалов из бункеров-хранилищ подходят по-разному.
Известно устройство для послеуборочной обработки, хранения и сушки зерна - вентиляционный бункер [1], в котором перфорированный корпус охватывает с зазором герметичный кожух, выполненный из эластичного материала, снабженный расположенными на его внутренней поверхности кольцевыми прутками, установленными в его верхней части упругим разрезным кольцом с расположенными в месте разреза зажимным устройством и механизмом регулирования зажима кольца, соединенным с зажимным устройством посредством троса. В корпусе установлены воздухораспределительная труба с размещенным в ней, с возможностью перемещения, клапаном и сообщенная с трубой воздухообменная система с нагнетающим и всасывающим вентиляторами, снабженная установленными на вентиляторах реверсивными переключателями. Однако крупногабаритное устройство, состоящее из большого числа конструктивных элементов, не достаточно надежно в эксплуатации, при
этом сбой в работе подобного устройства может привести к потере качества хранимого сыпучего материала.
Этот недостаток отсутствует в хранилище для зерна [2] насыпью, содержащее закрытый корпус с погрузочным и выпускным люками, воздушную систему для подсушки и вентилирования зерновой насыпи, расположенную внутри корпуса по его высоте и соединенную с вентилятором, средства контроля температуры и влажности, установленные на различных уровнях по высоте корпуса, воздушная система выполнена в виде открытой сверху емкости с нижним раструбом, в котором с зазором к нему установлено воздушное сопло, соединенное с воздушной системой для последовательного равномерного перемещения зерна потоком воздуха с выходом в верхний слой зерновой насыпи, хранилище также снабжено размещенной внутри корпуса камерой, охватывающей верхний конец емкости. Однако, это устройство сконструировано так, что для регулирования мощности и скорости воздушного потока необходимо постоянное наблюдение за датчиками контроля температуры и влажности, установленных на разных уровнях по высоте устройства, что усложняет весь процесс.
Известно устройство для стабилизации истечения сыпучих материалов из емкости [3], содержащее расположенные в корпусе емкости один над другим сужающиеся книзу экраны, прикрепленные широкой частью к
стенкам емкости, и систему подачи сжатого газа, к внутренней поверхности каждого экрана прикреплены верхними и боковыми кромками упругие пластины, преимущественно, трапециедальной формы, образующие с ним полости, а в корпусе экрана выполнены каналы, посредством которых упомянутые полости сообщаются с системой подачи сжатого газа и с внутренней полостью емкости.
Известен способ выгрузки сыпучих материалов из емкости [4], включающий секционирование объема материала с образованием полостей, свободных от материала, и импульсную подачу сжатого газа в секции, при этом в полостях, свободных от материала, создают разрежение, при этом подачу сжатого газа чередуют с созданием разрежения, а количество подводимого и отводимого газа регулируют в зависимости от давления материала.
Однако, конструкция устройства и способ выгрузки сыпучих материалов, которые описаны в [3] и [4], для крупногабаритных бункеров не эффективны, во-первых, потому, что наличие свободных полостей приводит к неэкономичному использованию бункеров, кроме того, при крупных габаритах бункеров - хранилищ в случае длительного хранения сыпучих материалов остро стоит проблема выгрузки, так как спрессованные сухие материалы при длительном хранении превращаются в единую слежавшуюся массу и возникает необходимость создавать
разрежение, при этом необходимо постоянно следить за давлением материала, чтобы количество подаваемого в бункер сжатого газа было достаточно для выгрузки материала, а это требует определенных затрат, при этом, чем сложнее конструкция крупногабаритного бункера, тем он менее надежен в эксплуатации.
Таким образом, проблема создания крупногабаритного устройства для хранения и эффективной выгрузки сыпучих материалов, которое состояло бы из минимального набора конструктивных элементов, что обеспечивало бы простоту и надежность при строительстве и дальнейшей его эксплуатации, длительное, без капитального ремонта, время эксплуатации, относительно недорогую стоимость устройства, остается. В частности, эта проблема остро стоит для предприятий, занимающихся хранением и выгрузкой гранулированного хлористого калия.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является создание такого устройства для хранения и эффективной выгрузки сыпучего материала, которое состояло бы из минимального набора конструктивных элементов, что обеспечивало бы простоту и надежность при строительстве и дальнейшей его эксплуатации, длительное, без капитального ремонта, время эксплуатации, относительно недорогую стоимость устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство для хранения и выгрузки сыпучего материала, которое включает цилиндрический корпус с загрузочным и выпускным люками, средства контроля температуры и влажности, установленные на различных уровнях по высоте корпуса, отличается тем, что для снижения давления массы сыпучего материала внутри цилиндрического корпуса и для обеспечения последующей эффективной выгрузки сыпучего материала, в расчетных зонах вдоль корпуса цилиндра установлены конические конструктивные элементы, при этом угол наклона β к горизонту конических конструктивных элементов выбирают так, чтобы он был больше или равен углу естественного откоса α к горизонту хранящегося сыпучего материала при максимально допустимой величине его увлажнения, при этом расчетные зоны определяют следующим образом:
3
где V - полный объем сыпучего материала, м
1
3
V - объем сыпучего материала между выпускным люком и первым снизу коническим конструктивным элементом, м
2
3
V - объем сыпучего материала между первым и вторым коническими конструктивными элементами, м
3
3
V - объем сыпучего материала над вторым коническим конструктивным элементом, а именно, между вторым коническим конструктивным элементом и загрузочным люком, м
2
2
τ - время заполнения объема V, сутки
3
3
τ - время заполнения объема V, сутки
Устройство для хранения и выгрузки сыпучего материала представлено на фигуре 1 (Фиг.1)
Устройство для хранения и выгрузки сыпучего материала включает цилиндрический корпус 1 с загрузочным 2 и выпускным 3 люками, средства контроля 4 температуры и влажности, установленные на
различных уровнях, по высоте корпуса цилиндра, для снижения давления массы сыпучего материала внутри корпуса цилиндра и для обеспечения последующей выгрузки сыпучего материала, в расчетных зонах вдоль корпуса цилиндра установлены конические конструктивные элементы 5, при этом угол наклона β к горизонту конических конструктивных элементов выбирают так, чтобы он был больше или равен углу естественного откоса α к горизонту хранящегося сыпучего материала при максимально допустимой величине его увлажнения, при этом расчетные зоны определяют следующим образом (Фиг.2):
3
где V - полный объем сыпучего материала, м
1
3
V - объем сыпучего материала между выпускным люком и первым снизу коническим конструктивным элементом, м
2
3
V - объем сыпучего материала между первым и вторым коническим конструктивным элементом, м
3
3
V - объем сыпучего материала над вторым коническим конструктивным элементом, а именно, между вторым коническим конструктивным элементом и загрузочным люком, м
2
2
τ - время заполнения объема V, сутки
3
3
τ - время заполнения объема V, сутки
На фигуре 2 (Фиг.2) представлено распределение расчетных зон при выполнении условия одинакового вертикального давления по зонам.
Устройство для хранения и выгрузки сыпучего материала работает следующим образом. Через загрузочный люк 2 в цилиндрический корпус 1, в котором на различных уровнях по высоте корпуса цилиндра установлены средства контроля 4 температуры и влажности, а в расчетных зонах вдоль корпуса цилиндра установлены конические конструктивные элементы 5 на различных уровнях по высоте корпуса цилиндра, загружают
сухой сыпучий материал. Благодаря коническим конструктивным элементам 5 наблюдается снижение давления массы сыпучего материала внутри корпуса цилиндра, что обеспечивает последующую эффективную выгрузку сыпучего материала через выпускной люк 3. При этом угол наклона β к горизонту конических конструктивных элементов выбирают так, чтобы он был больше или равен углу естественного откоса α к горизонту хранящегося сыпучего материала при максимально допустимой величине его увлажнения, при этом расчетные зоны для установки конических конструктивных элементов определяют следующим образом (Фиг.2):
3
где V - полный объем сыпучего материала, м
1
3
V - объем сыпучего материала между выпускным люком и первым снизу коническим конструктивным элементом, м
2
3
V - объем сыпучего материала между первым и вторым коническим конструктивным элементом, м
3
3
V - объем сыпучего материала над вторым коническим конструктивным элементом, а именно, между вторым коническим конструктивным элементом и загрузочным люком, м
2
2
τ - время заполнения объема V, сутки
3
3
τ - время заполнения объема V, сутки
Благодаря такой конструкции устройства для хранения и выгрузки сыпучего материала, возможна эффективная выгрузка сыпучего материала в крупногабаритных хранилищах, в которых срок хранения сыпучего материала превысил 3 суток и более, и в которых давление и влажность превысили максимально допустимый уровень. (Фиг.3)
На фиг.3 представлены кривые распределения вертикального давления сыпучего материала по высоте.
Таким образом, достигается технический результат, так как предлагаемое устройство для хранения и эффективной выгрузки сыпучего материала, которое состоит из минимального набора конструктивных элементов, является достаточно простым и надежным при строительстве, кроме того, при дальнейшей его эксплуатации можно гарантировать длительное, без капитального ремонта, время эксплуатации, а также очевидна относительно недорогая стоимость устройства.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Устройство для хранения и эффективной выгрузки сыпучего материала применимо в промышленности, так как не требует для своего строительства и эксплуатации принципиально новых материалов, конструкций и приборов. Пробные крупногабаритные устройства для хранения и выгрузки сыпучих материалов, в частности для хранения и выгрузки гранулированного хлористого калия спроектированы и находятся в стадии строительства.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. А.с. №1732853, Кл. А 01 F 25/14, публ. 15.05.92, Бюл. №18
2. А.с. №1821089, Кл. А 01 F 25/14, публ. 15.06.93, Бюл. №22
3. А.с. №587049, Кл. В 65 G 3/14, публ. 05.01.78, Бюл. №1
4. А.с. №992339, Кл. В 65 D 88/72, публ. 30.01.83, Бюл. №4