УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗГРУЗКИ ТРАНСПОРТИРУЕМОГО МАТЕРИАЛА С ЛЕНТЫ КОНВЕЙЕРА

Техническое решение относится к разгрузочным устройствам, предназначенным для сброса транспортируемых сырьевых материалов с ленточных конвейеров, и может быть использовано в химической, металлургической, стекольной и других отраслях промышленности.
Любое производство, связанное с добычей, переработкой и хранением различных сыпучих и мелкокусковых материалов, обычно связано с большим объемом технологических операций, при выполнении которых требуется изменение направления транспортных потоков обрабатываемого сырья. Например, в составных цехах заводов по производству стеклянной тары и листового стекла для приготовления шихты, используются от семи до десяти сырьевых компонентов, которые после разгрузки и, если требуется, обработки направляются в силосные банки и промежуточные бункеры весовых линий. После дозирования и смешивания этих компонентов полученная стекольная шихта смешивается со стеклобоем и направляется к бункерам загрузчиков стекловаренной печи. Причем дозированная подача стеклобоя на транспортируемую с помощью ленточных конвейеров шихту и образование с ней смеси в виде так называемого «слоеного пирога» может осуществляться как в дозировочно-смесительном отделении, так и в цехе выработки изделий из стекла. Однако учитывая то, что технологические позиции дозированной выгрузки шихты и стеклобоя на ленточные конвейеры обычно находятся в разных местах, часто разнесенных друг от друга на десятки метров, возникают транспортные запаздывания. Следствием этих запаздываний может быть неравномерная подача стеклобоя на шихту, при которой во время транспортирования смеси шихты и стеклобоя возникают «хвосты», состоящие только из шихты, или только из стеклобоя. Подобные «хвосты» могут появляться и в случаях изменении насыпной плотности, гранулометрического состава и влажности стеклобоя, когда при заданной производительности дозирующего оборудования снижается или увеличивается скорость и время выгрузки стеклобоя на шихту. Неравномерность такой подачи в свою очередь уменьшает однородность получаемой сырьевой смеси и снижает стабильность и эффективность ее последующего плавления в стекловаренной печи. Возможны также ситуации, когда при аварийном останове дозировочно-смесительной линии приготовления стекольной шихты в печь в течение определенного времени загружается только стеклобой.
Обычно изменение направления транспортирования стекольной шихты и подачи ее в бункеры загрузчиков стекловаренных печей производится с помощью многопозиционных переключателей потоков сырьевых материалов, различных шиберных и секторных затворов, реверсивных конвейеров-челноков, а также плужковых сбрасывателей и других механизмов, часто требующих определенных архитектурно-строительных и технологических условий для взаимной компоновки транспортных механизмов. При этом для выполнения операции пересыпки сырьевых материалов с одного механизма на другой или для распределения транспортируемого сырья по нескольким накопительным и промежуточным бункерам необходим определенный перепад высот, обеспечивающий на позициях установки указанного оборудования оптимальные углы наклона переходных патрубков. Если же подобный перепад высот отсутствует (такие ситуации возникают, как правило, при реконструкции действующих предприятий), то изменение направления транспортирования смеси шихты и стеклобоя проще всего реализовать с помощью плужковых сбрасывателей, устанавливаемых над транспортерными лентами или встраиваемых непосредственно в конструкцию конвейеров.
Следует однако отметить, что при использовании плужковых сбрасывателей, предназначенных для сброса с ленточных транспортеров сыпучих и мелкокусковых материалов, тоже существуют определенные проблемы, связанные, например, с заклиниванием отдельных фрагментов сырья между сбрасывающими ножами плужков и лентами. Особенно такая проблема актуальна при транспортировании смеси шихты и стеклобоя, в составе которого почти всегда присутствует большое количество остроугольных частиц разного размера. Такие частицы при заклинивании приводят не только к повреждению нижних кромок ножей, выполненных из толстой резины или других эластичных материалов, но и к порезам ленты конвейера, что существенно снижает срок эксплуатации транспортного оборудования и требует дополнительной профилактики и текущих ремонтов. Поэтому при выборе конструкции плужковых сбрасывателей и их применении для транспортирования и сброса шихты и стеклобоя в промежуточных точках ленточных конвейеров необходимо учитывать все отмеченные факторы.
Известно устройство для разгрузки материала с ленты конвейера [1], содержащее следующие узлы и механизмы: плужок с приводом подъема; установленные в верхней части плужка звездочки, на которых размещен тяговый орган в виде цепи; прикрепленные к тяговой цепи вертикальные пальцы; гибкий вал с фрикционным колесом, связанный с одной из звездочек. Устройство работает следующим образом. При опускании плужка фрикционное колесо взаимодействует с лентой конвейера и через гибкий вал передает вращение одной из звездочек, что в свою очередь приводит к вращению цепи с закрепленными на ней вертикальными пальцами. Пальцы начинают перемещаться поперек движущейся ленты конвейера и сбрасывают транспортируемый материал, снимая тем самым с ножа часть нагрузки.
Недостатками такого устройства являются: сложная кинематическая схема, содержащая много узлов и элементов, снижающих общую надежность устройства; проскальзывание фрикционного колеса и сравнительно большие габариты в вертикальной плоскости. Кроме того, во время проскальзывания фрикционного колеса вращение от него на цепь не передается и неподвижные пальцы становятся дополнительным препятствием для прохождения сквозь них материала.
Известен также плужковый сбрасыватель ленточного конвейера [2], включающий установленные на раме над лентой и шарнирно соединенные между собой ножи, снабженные пружинными амортизаторами. При набегании потока транспортируемого материала на ножи амортизаторы, связанные дополнительно с рамой, начинают под действием движущегося сырья сжиматься и разжиматься, поворачивая тем самым ножи. Сила давления материала на ножи плужкового сбрасывателя зависит при этом от коэффициента трения материала о нож. Подобная конструкция плужкового сбрасывателя позволяет в определенной мере реагировать на изменяющиеся свойства транспортируемого сырья, но не исключает заклинивание остроугольных частиц материала особенно тогда, когда по ленте одновременно движутся такие разнородные сырьевые компоненты, как сыпучая мелкодисперсная шихта и кусковой стеклобой. При этом поворот ножей вокруг шарнирного соединения при заклинивании остроугольных фрагментов материала только усугубляет указанную проблему, так как расширяет площадь контакта ленты конвейера с остроугольными кусками стеклобоя. Также для подъема и опускания плужкового сбрасывателя на ленту требуется привод, что увеличивает вертикальные размеры механизма. Другим существенным недостатком данного устройства, которое свойственно всем плужковым сбрасывателям с опускающейся на ленту рамой, является повышенный износ нижней горизонтальной кромки плужка. Это связано с тем, что в зоне контакта с ножом желобчатая форма ленты принудительно выпрямляется сбрасывающим ножом плужка и ее кромки усиленно воздействуют на кромку ножа, выполненную из эластичного материала.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является плужковый сбрасыватель [3], содержащий закрепленный над лентой на рамных кронштейнах неподвижный плужковый сбрасыватель и установленную под лентой в зоне расположения плужкового сбрасывателя подвижную горизонтальную платформу. Рама оснащена шарнирным механизмом и пневматическим приводом подъема, который в процессе разгрузки транспортируемого материала поднимает горизонтальную платформу и с помощью нее распрямляет и прижимает ленту конвейера к нижней кромке ножа неподвижного плужкового сбрасывателя. Транспортерная лента при этом лучше выпрямляется еще до контакта с плужком, а ее кромки не воздействуют на сбрасывающие ножи. Существенным преимуществом подобных устройств с неподвижными сбрасывающими ножами является и то, что сама горизонтальная платформа и ее механизм подъема находятся внутри несущей рамы конвейера. А это значительно уменьшает габариты всего устройства. Однако и это устройство имеет общий недостаток, характерный для всех конструкций плужковых сбрасывателей, применяемых для сброса смеси шихты и стеклобоя с ленты конвейера. Данный недостаток связан с активным износом эластичных элементов ножей особенно тогда, когда остроугольные фрагменты стекла попадают в зазор между ножом и транспортерной лентой. Подобное негативное воздействие отдельных фрагментов стекла на сбрасывающий нож и ленту конвейера еще больше усиливается, если происходит раздельное прохождение шихты и стеклобоя через плужковый сбрасыватель.
Решаемая задача - повышение эффективности сброса транспортируемого материала, содержащего разнородный по своим физическим характеристикам материал, и увеличение срока службы ленты конвейера и сбрасывающего ножа плужкового сбрасывателя.
Этот технический результат достигается тем, что устройство для разгрузки транспортируемого материала с ленты конвейера, содержащее опорную раму и закрепленный на рамных кронштейнах неподвижный сбрасывающий нож, располагающийся горизонтально над лентой и выполненный в форме металлического плужка с эластичной накладкой, а также установленную под лентой в зоне расположения сбрасывающего ножа подвижную горизонтальную платформу, оснащенную шарнирным механизмом и пневматическим приводом подъема, который в процессе разгрузки транспортируемого материала поднимает горизонтальную платформу и с помощью нее прижимает ленту конвейера к нижней кромке эластичной накладки неподвижного сбрасывающего ножа, дополнительно содержит виброизоляторы, с помощью которых неподвижный сбрасывающий нож прикреплен к рамным кронштейнам, а на задней стороне неподвижного сбрасывающего ножа, не контактирующей с транспортируемым материалом, установлен
электромагнитный вибратор таким образом, что линия действия результирующей силы от его колебаний направлена в сторону разгрузки материала, причем амплитуда колебаний электромагнитного вибратора варьируется в зависимости от влажности и гранулометрического состава транспортируемого материала и изменяется с помощью регулятора напряжения.
Отличием предложенного технического решения от известного уровня техники является наличие у данного устройства электромагнитного вибратора, установленного на задней стороне неподвижного сбрасывающего ножа, не контактирующей с транспортируемым материалом, и виброизоляторов, с помощью которых неподвижный сбрасывающий нож прикреплен к рамным кронштейнам. Во время работы электромагнитного вибратора одна из составляющих результирующей силы от воздействия колебаний на неподвижный сбрасывающий нож направлена в сторону выгрузки материала, повышая этим самым интенсивность сброса материала. Одновременно другая составляющая результирующей силы направлена в противоположную сторону от направления движения материала и снижает силу его трения о неподвижный сбрасывающий нож, уменьшая вероятность заклинивания остроугольных частиц стеклобоя. При этом неподвижный сбрасывающий нож за счет крепления его к рамным кронштейнам через виброизоляторы находится во время работы в фиксированном положении как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.
Другой отличительной особенностью данного технического решения является возможность варьирования амплитуды колебаний электромагнитного вибратора, которая в зависимости от влажности и гранулометрического состава транспортируемого материала изменяется с помощью регулятора напряжения. Это особенно важно при транспортировании послойной смеси шихты и стеклобоя, так как при фиксации раздельного прохождения через плужковый сбрасыватель шихты и стеклобоя можно изменять амплитуду колебаний электромагнитного вибратора. Эти значения амплитуды могут быть максимальными при сбросе только стеклобоя, средними при сбросе смеси шихты и стеклобоя и минимальными, если через плужковый сбрасыватель проходит только шихта без стеклобоя.
Принцип работы устройства для разгрузки транспортируемого материала с ленты конвейера поясняется чертежами, на Фиг. 1 которых изображен вид сверху на устройство в исходном положении; на Фиг. 2 - вид сбоку на устройство в исходном положении; на Фиг. 3 - вид сбоку на устройство в рабочем положении сброса транспортируемого материала с ленты конвейера; на Фиг. 4 - вид сверху на устройство в рабочем положении сброса транспортируемого материала с ленты конвейера.
Устройство для разгрузки транспортируемого материала с ленты конвейера (Фиг. 1, Фиг. 2) содержит: опорную раму 1, рамные кронштейны 2, 3, на которых с помощью виброизоляторов 4, 5 закреплен неподвижный сбрасывающий нож 6, располагающийся под углом над конвейерной лентой 7; электромагнитный вибратор 8, установленный на задней стороне неподвижного сбрасывающего ножа; эластичную накладку 9 (например, из резины), прикрепленную к передней стенке неподвижного сбрасывающего ножа; подвижную горизонтальную платформу 10 (Фиг. 2, 3), установленную внутри рамы 11 конвейера и оснащенную шарнирным механизмом 12 и пневматическим приводом 13 подъема; При подъеме подвижной горизонтальной платформы 10 лента 7 конвейера прижимается к нижней кромке эластичной накладки 9 и транспортируемый материал 14 (Фиг. 4) сбрасывается в сторону действия результирующей силы 15, формирующейся от колебаний электромагнитного вибратора. Одна из составляющих 16 результирующей силы способствует перемещению сбрасываемого материала вдоль неподвижного сбрасывающего ножа 6, а другая составляющая 17 уменьшает силу трения смеси шихты и стеклобоя с эластичной накладкой.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии пневматический привод 13 подъема выключен, а подвижная горизонтальная платформа 10 опущена вниз, что обеспечивает прохождение перемещаемого лентой 7 сырьевого материала 14 под неподвижным сбрасывающим ножом 6 без изменения его направления транспортирования. Если в зоне установки неподвижного сбрасывающего ножа, располагающегося над лентой конвейера, необходимо выполнить сброс транспортируемого материала на другой конвейер или в какой - либо накопительный бункер, то по команде системы управления (не показана) включается пневматический привод 13, выполненный в виде пневматического цилиндра. Шток этого цилиндра под действием сжатого воздуха выдвигается и поворачивает шарнирный механизм 12, связанный с подвижной горизонтальной платформой 10. Вследствие этого воздействия платформа поднимается и прижимается к внутренней стороне конвейерной ленты 7, которая также поднимается и выпрямляется по всей длине платформы. При этом верхняя часть конвейерной ленты 7 начинает контактировать с нижней кромкой эластичной накладки 9, прикрепленной к неподвижному сбрасывающему ножу 6 со стороны транспортирования материала.
Для обеспечения более эффективного сброса материала с ленты конвейера неподвижный сбрасывающий нож 6 оснащен электромагнитным вибратором 8, который также включается по команде системы управления. Причем амплитуда колебаний, передаваемых от электромагнитного вибратора 8 неподвижному сбрасывающему ножу 6, изменяется в зависимости от физико-технических характеристик транспортируемого материала (влажность, гранулометрия) и варьируется с помощью фазово-импульсного регулятора напряжения (не показан), подключенного к электромагнитному вибратору. Напряжение на выходе такого регулятора может находиться в интервале О-220 В.
Поскольку неподвижный сбрасывающий нож 6 прикреплен к рамным кронштейнам 2,3, установленным на опорной раме 1, через виброизоляторы 4,5, вся энергия от колебаний электромагнитного вибратора 8 передается непосредственно неподвижному сбрасывающему ножу и не распространяется на остальные конструктивные элементы устройства. В качестве виброизоляторов 4,5, эффективно демпфирующих колебания электромагнитного вибратора, могут использоваться резинометаллические упорные шайбы или другие аналогичные элементы.
Во время подхода транспортируемого материала 14 к неподвижному сбрасывающему ножу 6 нижняя кромка эластичной накладки 9, находящаяся в сопряжении с лентой 7 конвейера, начинает контактировать с материалом и сбрасывать его в сторону. Так как неподвижный сбрасывающий нож установлен под определенным углом по отношению к направлению движения ленты конвейера, транспортируемый материал может сбрасываться и при выключенном электромагнитном вибраторе, но при сбросе смеси шихты и стеклобоя отдельные остроугольные частицы стекла могут застревать между нижней кромкой эластичной накладки 9 и конвейерной лентой 7. Подобная ситуация усугубляется особенно тогда, когда подъем ленты конвейера и прижимание ее к неподвижному сбрасывающему ножу происходит во время прохождения материала под ножом устройства.
Чтобы снизить отрицательное воздействие стеклобоя или других мелкокусковых материалов, содержащих остроугольные фрагменты, на нижнюю кромку эластичной накладки 9 и непосредственно на конвейерную ленту 7, в предлагаемом устройстве неподвижному сбрасывающему ножу 6 сообщаются колебания с разной амплитудой. При транспортировании только одной шихты или любого другого сыпучего материала амплитуда напряжения, генерирующего колебания, может быть минимальной (вплоть до нулевого значения). При транспортировании смеси шихты и стеклобоя значение напряжения, подаваемого на электромагнитный вибратор, может варьироваться в интервале 110-150 В, а при прохождении через зону сброса только одного стеклобоя амплитуду напряжения желательно увеличивать до максимального значения 150-220 В.
Результирующая сила 15, действующая на сбрасываемый материал при включенном электромагнитном вибраторе 8, имеет две составляющих. Составляющая 16 результирующей силы направлена вдоль неподвижного сбрасывающего ножа в сторону сброса материала и способствует более эффективному движению транспортируемого материала вдоль боковой поверхности эластичной накладки 9. Другая составляющая 17 результирующей силы направлена перпендикулярно боковой поверхности эластичной накладки и не только снижает силу трения между сбрасываемым материалом и эластичной накладкой, но и как бы отталкивает остроугольные частицы материала, предотвращая их попадание под ее нижнюю кромку. Все это повышает эффективность сброса материала и повышает общий ресурс работы устройства.
По окончании операции сброса транспортируемого материала с ленты конвейера пневматический привод 13 выключается, а подвижная горизонтальная платформа 10 опускается, формируя исходный зазор между нижней кромкой эластичной накладки 9 и конвейерной лентой 7.
Таким образом, наличие электромагнитного вибратора, установленного на неподвижном сбрасывающем ноже, позволяет сообщать колебания устройству для разгрузки транспортируемого материала с ленты конвейера. Результирующая сила этих колебаниий направлена в сторону разгрузки и позволяет не только повысить эффективность сброса материала с ленты, но также предотвращает попадание мелкокусковых материалов в зазор между нижней кромкой эластичной накладки сбрасывающего ножа и конвейерной лентой и исключает нежелательное проскальзывание материала под эластичной накладкой.
Источники информации, на которые необходимо обратить внимание при экспертизе:
1. В.Е. Матусевич. Устройство для разгрузки материала с ленты конвейера. А.с. СССР №1252259, опубл. 23.08.86 Бюл. №31.
2. Н.П. Гриценко. Плужковый сбрасыватель ленточного конвейера. А.с. СССР №579205, опубл. 05.11.77 Бюл. №41
3. Ефременков В.В. Особенности проектирования линий транспортирования стекольной шихты // Стекло и керамика - 2010 - №12, С. 3-6.