ВИБРОАКТИВАТОР БУНКЕРНЫЙ (ВАРИАНТЫ)
BIN VIBRATION ACTIVATOR (VERSIONS)

Изобретение относится к бункерным устройствам для выгрузки сыпучих материалов, например влажный песок, строительные смеси, опилки и др., и может быть использовано в горной промышленности, на предприятиях стройиндустрии, металлургической промышленности.
Из уровня техники известен виброактиватор, включающий профильную воронку и рассекатель, имеющий центральную сферическую форму, жестко скрепленных крестообразующей балкой, на выступающих концах которой закреплены вибраторы, воронка в нижней части заканчивается патрубком, который размещается над транспортным средством, при этом воронка подвешена к бункеру на специальных тягах (Патент US 3261508 от 19.07.1966 г.).
Недостатком данного решения является значительное уплотнение трудносыпучих материалов в зоне окончания рассекателя и начале воронки, так как геометрические размеры между основанием рассекателя и внутренними стенками воронки выполнены без учета физико-механических свойств рабочего продукта.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа для обоих вариантов устройства, является бункерное устройство, содержащее корпус, укрепленную под ним на подвеске воронку, состоящую из цилиндрической и конической частей с выпускным отверстием, соединенных между собой элементами с криволинейной поверхностью, вибратор, установленный на воронке, и расположенный в ней конический рассекатель (Патент RU №1825343, от 30.06.93 г., МПК B65G 88/66).
Работа указанного бункерного устройства сопровождается неравномерностью выгрузки рабочего продукта из устройства. Это связано с нарушением баланса поступающего продукта с рассекателя и прохождения его по внутренним поверхностям воронки, что не обеспечивает равномерной выгрузки рабочего продукта, так как в конструкции не оптимизировано соотношение геометрических параметров рассекателя и конической воронки, следствием чего является неравномерный выход рабочего продукта. Кроме того, на практике достаточно сложно изготовить данный виброактиватор в части, соединяющей цилиндрическую часть воронки с сферически-конической поверхностью.
1. Технической задачей предлагаемого изобретения является создание виброактиватора бункерного, обеспечивающего равномерную производительность выгрузки рабочего материала (скорость выхода) с учетом физико-механических свойств рабочего материала, за счет оптимального соотношения угла наклона образующей рассекателя, нижней конической части воронки.
Для решения поставленной задачи в виброактиваторе бункерном, содержащем бункер с подвесной профильной воронкой, имеющей цилиндрическую и коническую части, соединенных между собой поверхностью, несущую крестообразную балку, на концах которой установлены вибраторы, и рассекатель, согласно изобретению, угол между образующей рассекателя и его основанием составляет (0,9-0,7)α, а угол между нижней конической частью воронки с горизонталью составляет (0,7-0,5)α, где α - угол трения рабочего материала по поверхности конструкции. Кроме того, цилиндрическая часть воронки соединена с основанием конической части воронки усеченным конусом, при этом нижняя часть цилиндрической поверхности воронки ограничена линией пересечения образующей конической поверхности рассекателя, а верхняя часть нижней конической части воронки ограничена нормалью до края рассекателя.
Угол α определяется свойствами сыпучего материала.
Выбор угла между образующей рассекателя и его основанием равным (0,9-0,7)α, а угол между нижней конической частью воронки с горизонталью равным (0,7-0,5)α, где α - угол трения материала по внутренним поверхностям его движения, объясняется тем, что последовательное уменьшение угла наклона вибрирующих поверхностях обеспечит подпор относительно самого себя материала по пути движения его с рассекателя и по внутренней поверхности воронки. Рабочий материал будет двигаться без уплотнений и разрывов и тем самым обеспечивать равномерность его выгрузки, что очень важно для последующих точных технологических процессов.
Ограничение цилиндрической части воронки линией пересечения образующей конической поверхности рассекателя, а верхней линии нижней конической части воронки нормалью до края рассекателя позволит исключить сужение площадей сечения потока продукта на этом участке его движения и тем самым способствовать равномерности движения продукта.
Выполнение соединяющей поверхности между цилиндрической частью воронки и основанием нижней конической части воронки в виде усеченного конуса значительно упрощает изготовление устройства, снижая трудозатраты.
Виброактиватор бункерный изображен на фиг.1.
Виброактиватор бункерный содержит корпус 1 бункера, к которому на подвесках 2 крепится профильная воронка, состоящая из цилиндрической части 3 и конических частей 4 и 5. Причем поверхность 4 выполнена в виде усеченного конуса и ограничена точкой в цилиндрической части воронки в верхней его части линией пересечения образующей конической поверхности рассекателя (на фиг.1 линия «а»), а в нижней части линией пересечения нормали, от верхней точки нижней конической части 5 до края рассекателя (линия «б»). Профильная воронка соединена крестообразной балкой 6 с коническим рассекателем 7. На концах крестообразной балки 6 установлены вибраторы 8. Коническая часть 5 профильной воронки снабжена разгрузочным патрубком 9, который размещается над транспортным устройством, например, конвейером 10.
Работает виброактиватор бункерный следующим образом.
Пустой бункер и виброактиватор (при выключенном активаторе) загружаются рабочим сыпучим продуктом. При стационарном положении виброактиватора сыпучий продукт заполняет внутреннее пространство профильной воронки, ее цилиндрическую часть 3 и пространство, образованное усеченными конусами 4 и 5. При этом сыпучий продукт формируется от края рассекателя 7 до кромки патрубка 9 под углом естественного откоса. При таком положении сыпучий продукт может заполнить пространство по всей высоте бункера. Естественное давление продукта воспринимает рассекатель 7, а патрубок 9 остается не загруженным, при этом слой сыпучего продукта по периферии патрубка 9 не испытывает давления со стороны высокого слоя этого продукта в бункере 1.
При включении в работу вибраторов 8 и транспортного устройства 10, расположенного под бункером, сыпучий продукт приходит в подвижное состояние и начинает смещаться по нижнему усеченному конусу 5 воронки к центру, заполняя патрубок 9. Выбранное соотношение геометрических параметров рассекателя 7 и поверхностей 3, 4 и 5 профильной воронки являются оптимальными для равномерного поступления продукта при выгрузке из бункера. Для большинства горных пород угол трения по поверхности стали составляет 32°. Для рассекателя принимается угол наклона внешней стенки 27-24°, а для воронки соответственно 24-18°. Указанные параметры обеспечивают условия перемещения рабочего продукта с замедлением сверху вниз, т.е. вышележащие слои всегда формируют подпор нижележащим, формируя стабильный слой по высоте и скорости в отдельно взятом участке по пути движения продукта в воронке.
В настоящее время предлагаемый виброактиватор прошел лабораторные испытания, причем два его вариантов (промышленных размеров), которые находятся в опытно-промышленной эксплуатации, дают положительные результаты, заложенные данным изобретением.
2. Технической задачей предлагаемого изобретения является создание виброактиватора бункерного, обеспечивающего равномерную производительность выгрузки рабочего материала (скорость выхода) с учетом физико-механических свойств рабочего материала за счет оптимального соотношения угла наклона рассекателя и конической части воронки, кроме того, создание виброактиватора бункерного, рассекатель которого обеспечивал бы разрушение слипшихся и/или смерзшихся кусков сыпучего продукта за счет изменения угла наклона образующей конической части рассекателя.
Для решения поставленной задачи в виброактиваторе бункерном, содержащем бункер с подвесной профильной воронкой, имеющей цилиндрическую и конические части, несущую крестообразную балку, на концах которой установлены вибраторы, и конический рассекатель, согласно изобретению, угол между образующей усеченной части рассекателя и его основанием составляет (0,9-0,7)α, а угол между нижней конической частью воронки с горизонталью составляет (0,7-0,5)α, где α - угол трения материала по поверхности. Цилиндрическая часть воронки соединена с основанием конической части воронки поверхностью в виде усеченного конуса. Нижняя часть цилиндрической поверхности воронки ограничена линией пересечения вектора образующей конической поверхности усеченного конуса рассекателя, а верхняя часть нижней конической части воронки ограничена нормалью от края рассекателя, кроме того, нижняя часть конического рассекателя выполнена в виде усеченного конуса, при этом площадь основания конуса по отношению к площади основания усеченного конуса составляет 0,4-0,6, а угол образующей конуса больше угла трения рабочего продукта по его внешней поверхности.
Угол α определяется свойствами сыпучего материала.
Выбор угла между образующей рассекателя и его основанием равным (0,9-0,7)α, а угол между нижней конической частью воронки с горизонталью равным (0,7-0,5)α, где α - угол трения материала по внутренним поверхностям его движения, объясняется тем, что последовательное уменьшение угла наклона вибрирующих поверхностей обеспечит подпор относительно самого себя материала по пути движения его с рассекателя и по внутренней поверхности воронки. Рабочий материал будет двигаться без уплотнений и разрывов и тем самым обеспечивать равномерность его выгрузки, что очень важно для последующих точных технологических процессов.
Выполнение соединяющей поверхности между цилиндрической частью воронки и основанием нижней конической части воронки в виде усеченного конуса значительно упрощает изготовление устройства, снижая трудозатраты.
Ограничение цилиндрической части воронки линией пересечения образующей конической поверхности рассекателя, а верхней линии нижней конической части воронки нормалью до края рассекателя позволит исключить сужение площадей сечения потока продукта на этом участке его движения и тем самым способствовать равномерности движения продукта.
Выполнение рассекателя с углом при вершине, обеспечивающим крутизну стенкам конуса, при его вибрационных движениях во время работы виброактиватора позволит разрыхлить скомковавшийся рабочий продукт на более мелкие части, способные пройти по поверхности усеченного конуса и попасть в воронку.
Виброактиватор бункерный по второму варианту изображен на фиг 2.
Виброактиватор бункерный содержит корпус 1 бункера, к которому на подвесках 2 крепится профильная воронка, состоящая из цилиндрической части 3 и конических частей 4 и 5. Профильная воронка соединена крестообразной балкой 6, несущей в центре рассекателя, верхняя часть которого выполнена в виде конуса 7, переходящего в усеченный конус 11. На концах крестообразной балки 6 установлены вибраторы 8. Коническая часть 5 профильной воронки снабжена разгрузочным патрубком 9, который размещается над транспортным устройством, например, конвейером 10. Верхняя часть рассекателя 7 выполнена в виде конуса с малым углом между образующей и его высотой для обеспечения разрыхления уплотненного рабочего материала в бункере. Поэтому его стенки выполнены крутонаклонными с углом больше угла трения исходного продукта (1,0-1,5α) с основанием по площади 0,4-0,6 относительно основания усеченного конуса 11.
Работает предлагаемый виброактиватор бункерный следующим образом.
В бункер 1 заполняется рабочим (исходным) сыпучим материалом. При стационарном положении виброактиватора рабочий продукт заполняет внутреннее пространство профильной воронки в ее цилиндрической части 3 и конусных частей 4 и 5 от краев рассекателя 7 до кромки патрубка 9 под естественным углом откоса.
В некоторых случаях исходный материал в бункере может спрессовываться, комковаться или смерзаться в слабопрочные больших габаритов части массы. При включении в работу активатора при выходе материала из профильной воронки последующие части его в зоне конуса 7 попадают на его вершину и стенки при вибрации которых комья разрушаются на более мелкие части. Для эффективного этого действия стенки конуса 7 выполнены крутонаклонными с углом наклона выше угла трения а материала по стенкам конструкции.
Предлагаемые варианты изобретения соответствуют критерию «новизна», т.к. на дату подачи заявки не выявлены из источников информации технические решения того же назначения с предложенной совокупностью признаков.
Предлагаемые варианты изобретения соответствуют критерию «изобретательский уровень, т.к. из уровня техники не известны технические решения, где бы каждый из существенных признаков отличительной части формулы обеспечивал достижение указанного результата.