БУНКЕР ДЛЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Предлагаемое техническое решение относится к средствам для хранения и выгрузки сыпучих материалов и предназначено для транзитной транспортировки больших объемов сыпучего материала.
Известно бункерное устройство, преимущественно для хранения и выдачи трудносыпучих материалов, содержащее вертикальный полый корпус с верхней частью, имеющей сверху загрузочное отверстие, и нижней частью, сужающейся вниз к центральному, соосному с вертикальной осью корпуса, разгрузочному отверстию, оснащенному затвором, размещенную в верхней части корпуса соосно его вертикальной оси составную воронку, обращенную своим выпускным отверстием с меньшей площадью поперечного сечения к разгрузочному отверстию в нижней части корпуса и образованную несколькими отдельными элементами, шарнирно подвешенными верхними частями с возможность разведения их нижних частей к боковым стенкам корпуса и последующего сведения в первоначальное положение с помощью привода, в котором привод выполнен общим для всех отдельных элементов составной воронки и содержит трос, а элементы для обеспечения перемещения троса выполнены в виде роликов. При этом, верхняя часть полого корпуса может быть выполнена в виде призмы, а его нижняя часть - в виде усеченной пирамиды, или верхняя часть полого корпуса может быть выполнена в виде цилиндра, а его нижняя часть - в виде усеченного конуса (патент РФ №2355619, B65D 88/54, 2009, [1]).
Основной недостаток известного решения - наличие множества подвижных деталей и блочных тросовых элементов, что значительно повышает материалоемкость, усложняет конструкцию и снижает ее надежность при эксплуатации.
Известен дозатор с бункерным устройством для сыпучих материалов, содержащий корпус, размещенный вертикально и имеющий загрузочное и разгрузочное отверстия, которые соосны с вертикальной осью корпуса, при этом корпус выполнен из двух жестко связанных между собой частей верхней части с загрузочным отверстием и нижней конической части с разгрузочным отверстием, внутри верхней части корпуса размещена разрезная воронка, образуемая несколькими отдельными, не связанными друг с другом элементами и обращенную своим меньшим диаметром к разгрузочному отверстию корпуса, при этом каждый элемент в своей верхней части шарнирно прикреплен к внутренней боковой стенке корпуса, а нижняя часть каждого элемента связана с приводом. При этом привод каждого из элементов, образующих разрезную воронку, включает силовой цилиндр, шток которого снабжен датчиком, а верхняя часть корпуса может иметь форму полого цилиндра (патент РФ №2240511, G01F 11/00, 2004, [2]).
По назначению, по технической сущности и наличию сходных признаков данное решение выбрано в качестве ближайшего аналога.
Известная конструкция предотвращает при эксплуатации сводообразование и слеживаемость материала. Однако конструктивное исполнение бункера достаточно сложное, наличие подвижных деталей и силового гидравлического привода повышает материалоемкость и снижает надежность при эксплуатации.
Задачами предлагаемого технического решения являются повышение надежности и эффективности работы бункера, снижение затрат на изготовление и эксплуатацию.
Техническими результатами являются упрощение конструкции бункера, предотвращение сводообразования и слеживаемости материала при эксплуатации за счет конструктивного выполнения без дополнительных устройств и энергетических затрат.
Технические результаты достигаются тем, что в бункере для сыпучих материалов, содержащем корпус, состоящий из верхней цилиндрической части, жестко связанной с нижней частью, выполненной с переменным по высоте коническим сечением, загрузочное устройство и разгрузочное устройства, снабженные запорной арматурой, нижняя часть бункера выполнена секционной и состоит из жестко связанных секций, первая из которых выполнена асимметричной - в виде усеченного непрямого конуса и соединена с цилиндрической частью бункера, вторая секция выполнена в виде усеченного прямого конуса, установлена асимметрично - под углом относительно цилиндрического корпуса бункера и соединена с первой секцией и с каналом разгрузочного устройства, который выполнен в виде цилиндрической трубы со скошенной верхней кромкой.
Кроме того, вторая секция, выполненная в виде усеченного прямого конуса, может быть установлена асимметрично - под углом 12-15° относительно цилиндрической части корпуса бункера, загрузочное устройство может быть снабжено ловушкой, выполненной в виде съемной решетки, бункер может быть снабжен датчиками контроля верхнего и нижнего уровня сыпучего материала, связанными с запорной арматурой загрузочного и разгрузочного устройств, при этом датчик контроля верхнего уровня сыпучего материала установлен в цилиндрической части бункера, а датчик контроля нижнего уровня сыпучего материала установлен во второй секции нижней части бункера.
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с решением по ближайшему аналогу показывает следующее.
Известное решение и предлагаемое характеризуются сходными общими признаками:
- бункер для сыпучих материалов, содержащий корпус;
- корпус состоит из верхней цилиндрической части, жестко связанной с нижней частью;
- нижняя часть бункера выполнена с переменным по высоте коническим сечением;
- бункер снабжен загрузочным устройством в верхней цилиндрической части;
- бункер снабжен разгрузочным устройством в нижней части;
- бункер снабжен запорной арматурой.
Предлагаемое решение отличается от известного решения следующими признаками:
- нижняя часть бункера выполнена секционной и состоит из жестко связанных секций;
- первая из нижних секций выполнена асимметричной - в виде усеченного непрямого конуса и соединена с цилиндрической частью бункера;
- вторая из нижней части секция выполнена в виде усеченного прямого конуса;
- вторая секция установлена асимметрично - под углом относительно цилиндрического корпуса бункера и соединена с первой секцией и с каналом разгрузочного устройства;
- канал разгрузочного устройства выполнен в виде цилиндрической трубы со скошенной верхней кромкой.
Кроме того, вторая секция, выполненная в виде усеченного прямого конуса, может быть установлена асимметрично - под углом 12-15 градусов относительно цилиндрической части корпуса бункера, загрузочное устройство может быть снабжено ловушкой, выполненной в виде съемной решетки, бункер может быть снабжен датчиками контроля верхнего и нижнего уровня сыпучего материала, связанными с запорной арматурой загрузочного и разгрузочного устройств, при этом датчик контроля верхнего уровня сыпучего материала установлен в цилиндрической части бункера, а датчик контроля нижнего уровня сыпучего материала установлен во второй секции нижней части бункера.
Наличие в предлагаемом решении признаков, отличительных от признаков, характеризующих решение, принятое в качестве ближайшего аналога, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности полезной модели «новизна».
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.
Основными проблемами при хранении и транспортировке сыпучих материалов являются сводообразование и слеживаемость, являющиеся причинами нарушений эксплуатационных режимов бункера, как при загрузке материала, так и при его выгрузке. Данные проблемы решаются, как правило, установкой в бункерное пространство (в узел разгрузочного устройства) дополнительных устройств и приспособлений для обеспечения принудительного движения материала. Однако такой способ решения требует и дополнительных затрат, как на изготовление и обслуживание дополнительных устройств, так и энергетических затрат на обеспечение их функционирования. Кроме того, усложняется конструкция бункера, наличие подвижных деталей и силовых приводов повышает материалоемкость и снижает надежность работы бункера при эксплуатации.
В предлагаемом техническом решении задача повышения надежности и эффективности работы бункера решается на стадии его изготовления, практически без дополнительных затрат. Достигается это конструктивными выполнениями элементов бункера, формами выполнения этих элементов и их взаимным расположением. Выполнение отдельных частей бункера несимметричными, асимметричная установка частей относительно цилиндрического корпуса бункера обеспечивает различные статические и динамические нагрузки со стороны материала на стенки бункера. При перемещении материала по внутренней полости бункера разница нагрузок инициирует перемещение различных слоев материала и его беспрепятственное движение, при этом при перемещении сыпучего материала внутри бункера не происходит его зависания и сводообразования, как за счет различного статического давления материала на стенки нижних частей бункера, так и за счет изменения направления потока сыпучего материала при его истечении.
Таким образом само конструктивное исполнение бункера обеспечивает его эффективную работоспособность и не требует дополнительных затрат ни материальных, ни энергетических, ни на дополнительное обслуживание.
Сравнение предлагаемого технического решения с другими известными решениями в данной области техники показывает следующее.
Известен бункер для сыпучих материалов с плоским днищем, содержащий корпус с загрузочным и выходным патрубками, боковые стенки, днище, эластичную емкость, размещенную внутри корпуса, нижний конец которой закреплен в выходном патрубке, в котором эластичный элемент выполнен в виде двойного герметичного днища, верхний конец которого закреплен на боковой стенке корпуса (патент РФ на ПМ №80833, B65D 88/54, 2009, [3]).
Известен дозатор сыпучих и вязких материалов, содержащий бункер с разгрузочным окном, установленной на боковой стенке бункера регулировочной заслонкой, шнек, расположенный под разгрузочным окном, в котором дозатор содержит дополнительный бункер для вязких материалов, стенки которого расположены под углами, обеспечивающими движение материала без остановки, над разгрузочным окном, в центре бункера для снижения вертикальной нагрузки на шнек установлен рассекатель, а бункер для сыпучих материалов разделен на секции, каждая из которых оснащена отдельной регулировочной заслонкой, шнек имеет цилиндрическую форму и установлен горизонтально над разгрузочными окнами бункеров. При этом стенка с регулировочной заслонкой может быть установлена под углом 140-150°, а противоположная - под углом 150-160°, рассекатель может быть выполнен в виде балки угольного сечения, дозатор может быть дополнительно оснащен для подъема заслонки рычажным механизмом или автоматическим приводом (патент РФ на ПМ №111640, G01F 13/00, 2011, [4]).
Известен способ выгрузки сыпучих материалов из бункера, включающий изменение давления воздуха в камерах, размещенных на противоположных стенках бункера, в котором изменение давления осуществляют одновременно в обеих камерах, при этом трансформирование объема одной производят обратно пропорционально изменению объема другой камеры. Объем камеры трансформируют обратно пропорционально расходу материала из бункера, при трансформировании объема камеры может быть изменена площадь ее поверхности (патент РФ №2397133, B65D 90/56, 2010, [5]).
Главное отличие предлагаемого технического решения от известных решений в данной области заключается в том, что для предотвращения зависания и сводообразованйя материала в бункере использованы не дополнительные устройства и приспособления, а собственно конструктивные элементы бункера, формы выполнения этих элементов и их взаимное расположение.
При перемещении сыпучего материала внутри бункера не происходит его зависания и сводообразованйя как за счет различного статического давления материала на стенки нижней части бункера, так и за счет изменения направления потока сыпучего материала при его истечении.
Не выявлено в результате поиска и сравнительного анализа технических решений, характеризующихся аналогичной с предлагаемым решением совокупностью признаков, обеспечивающей при использовании достижение аналогичных результатов, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».
Предлагаемый бункер состоит из корпуса, включающего верхнюю цилиндрическую часть 1, снабженную загрузочным устройством 2 с запорной арматурой (не показана), нижнюю секционную часть, состоящую из жестко связанных секций: секции 3,выполненной асимметричной - в виде усеченного непрямого конуса, жестко связанного с цилиндрической частью бункера 1 и с секцией 4, выполненной в виде усеченного прямого конуса и жестко связанной с секцией бункера 3 и с каналом 5 разгрузочного устройства 6. Секция 4 установлена асимметрично и под углом 14° относительно цилиндрического корпуса бункера 1. Канал 5 разгрузочного устройства 6 выполнен в виде цилиндрической трубы со скошенной верхней кромкой. Канал 4 на выходе соединен с разгрузочным устройством 5, снабженным запорной арматурой (не показана). Бункер может быть снабжен датчиками контроля верхнего 7 и нижнего 8 уровней сыпучего материала, которые связаны с запорной арматурой загрузочного 2 и разгрузочногоб устройств.
Бункер работает следующим образом. Сыпучий материал по линии транспортировки поступает через загрузочное устройство 2 с регулируемым и контролируемым расходом в емкость бункера. При необходимости раздачи материала из бункера сыпучий материал перемещается под действием силы тяжести через цилиндрическую 1 вертикальную часть корпуса бункера, через жестко связанные секции нижней части бункера 3,4 в канал 5 разгрузочного устройства 6 и далее через запорную арматуру в линию транспортировки или в другие емкости. При перемещении сыпучего материала внутри бункера не происходит его зависания и сводообразования как за счет различного статического давления материала на стенки нижней части бункера, так и за счет изменения направления потока сыпучего материала при его истечении. Датчики контроля верхнего 7 и нижнего 8 уровней сыпучего материала, связанные с запорной арматурой загрузочного 2 и разгрузочного 6 устройств, обеспечивают необходимый и достаточный объем материала в бункере.
Предлагаемая конструкция обеспечивает гарантированное бесперебойное транспортирование сыпучего материала через бункер. Позволяет осуществлять контроль, как за количеством материала в бункере (датчики контроля верхнего и нижнего уровней), так и за приходом материала в бункер и расходом его из бункера.
ИНФОРМАЦИЯ
1. Патент РФ №2355619, B65D 88/54, 2009.
2. Патент РФ №2240511, G01F 11/00, 2004.
3. Патент РФ на ПМ №80833, B65D 88/54, 2009.
4. Патент РФ на ПМ №111640, G01F 13/00, 2011.
5. Патент РФ №2397133, B65D 90/56, 2010.