Истечение сыпучих материалов

КОНСПЕКТ ЛЕКЩИЙ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Процессы в производстве строительных материалов»

(БУНКЕРЫ, ПИТАТЕЛИ, ГРОХОТЫ)

Свойства сыпучих материалов

Гранулометрический состав – количественное распределение частиц по крупности.

Определяется путем рассева на ситах (крупнее 0,05 мм), седиментационного, микроскопического и т.д. видов анализа. Часть материала крупнее размера сита называется остатком, ниже – проходом. Могут быть полные (суммарные) и частные.

По данным анализа грансостава строится график, как правило, полных проходов от размера частиц.

По диапазону крупности сыпучие материалы делятся на рядовые (Хmах/Хmin>2,5) и сортированные. Характеризуют сыпучий материал размером среднего и типичного крупного Хmax’ куска.

Определяют часть пробы с кусками от 0,8-1 Хmax. Если масса этой группы меньше 10 % массы всей пробы, то за размер типичных кусков принимают Хmax’ = 0,8Хmax; если же больше 10 % массы пробы, то за размер типичных кусков а' принимают Хmax.

Классификация по крупности:

Особокрупнокусковые Хmax’>400 мм

Крупнокусковые 160<Хmax’<=400 мм

Среднекусковые 60<Хmax’<=160 мм

Мелкокусковые 10<Хmax’<=60 мм

Крупнозернистые 2<Хmax’<=10 мм

Мелкозернистые 0,5<Хmax’<=2мм

Порошкообразные 0,05<Хmax’<=0,5 мм

Пылевидные Хmax’<=0,05 мм

Пробы для определения гранулометрического состава сыпучего материала берутся в разных местах: если объем очень большой, то с глубины 0,5 м, с шагом 2 м.

Объем пробы растет с увеличением крупности.

КрКуск	СрКуск	МелКус	Кз+Мз и ост
5 кг	3-4 кг	2 кг	1 кг

пробы перемешивают способом кольцевания: вначале укладывают в виде широкого кольца. Затем перебрасывают в центр кольца, образуя общую коническую кучу. Процесс повторяется не менее 3 раз.

Сокращают пробу квартованием или вычерпыванием. При квартовании коническую кучу делят на четыре сектора: два противоположных сектора удаляют, а два оставшихся соединяют в общую коническую кучу. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнут требуемый объем пробы.

Маленькие объемы – равномерно рассыпать и отквартовать.

Влажность, сушка при температуре +105С до постоянства массы.

Влага бывает внутренняя (гигроскопическая) впитанная частицами, внешняя - покрывает частицы пленкой и свободная (гравитационная) – между частицами.

Сыпучие материалы воздушно-сухие естественной влажности не содержат внешней влаги, сырые – пленочная влага, мокрые – свободная влага.

Сыпучестьматериалов характеризуется величинами и зависимостями предельных касательных напряжений от давления в толще сыпучего материала. Испытания на сыпучесть проводят на трибометре.

1- желоб, 2 – рамка, 3 – прижим. пластины, 4 – груз, 5 катки.

Вес прижим. пластин меняется. Вычисляются нормальные и касательные напряжения, строится график.

s =G / F, t = (T-Tp) / F

G — суммарный вес прижимных пластин и материала в рамке;

F – площадь среза

Т- сила сдвига (вес груза 4)

Тр – сопротивление рамки

tо характеризует связность груза

Угол j - внутреннего трения.

f = tgj - коэфф-т внутреннего трения.

Угол js - внутреннего сдвига.

fs = tgjs = f + tо/s - коэфф-т внутреннего сдвига.

Для идеально сыпучих материалов fs = f и tо=0.

Другой параметр сыпучести – угол естественного откоса aо.

Для хорошосыпучих (близких к идеально) материалов j = aо.

Для связанных сыпучих материалов различают угол насыпания и угол обрушения

Коэффициент подвижности

Идеально сыпучий материал mi = (1 - sinj) / (1 + sinj)

Хорошосыпучий mi = 0,18 / f

Связанный сыпучий материал

s1 – наибольшее главное напряжение в рассматриваемой точке.

Начальное напряжение сдвигу tо может быть найдено с помощью приборов, определяющего максимальную высоту свободно стоящей вертикальной стенки, и максимальный размер сводообразующего отверстия. Хорошосыпучие грузы откоса не образуют.

τ₀ = γh_o/4

Величина tо зависит от уплотненности и влажности сыпучего материала. Уплотнение при перевозке приводит к увеличению tо в 3-4 раза. Повышение влажности хорошосыпучих порошкообразных и пылеобразных приводит к росту tо с 0 до 150-400 Па. У крупных – нет.

Объемная массаgм сыпучего материала – при свободной насыпке и уплотненного.

Высота сосуда – 2 диаметра, высота рамки – 1/3 высоты сосуда. Диаметр сосуда – в 10 и более раз больше Хмах. Уплотнение до прекращения понижения уровня. Характеризуется коэффициентом уплотнения.

Подразделяются:

Легкие менее 600 кг/м3

Средние 600-1100 кг/м3

Тяжелые 1,1 – 2 кг/м3

Весьма тяжелые >2 кг/м3

Плотность сыпучего материала. Взвешивают пробу и смешивают ее с определенным объемом жидкости, смачивающей, но не растворяющей. Затем находят объем полученной суспензии. Плотность определяют по формуле

где М_гр — масса порции груза, кг;

V_c — объем суспензии, м³;

V_ж — объем жидкости, м³.

Внешнее трение.Сопротивление перемещению относительно поверхности твердых тел характеризуется к-том внешнего трения f1, определяют с помощью трибометра, где слой материала в лотке заменяют полосой из испытываемого материала.

f1 = (Т – Тp) / G

При ориентировочных расчетах бункеров и т.д. рекомендуют пользоваться соотношением (сталь – дерево – резина – материал (бетон)).

f1c : f1д : f1p : f = 15 : 16 : 17 : 20

Другие свойства сыпучего материала – липкость(мел), корозийность, абразивность(кварцевый песок),хрупкость(угли),гигроскопичность(соли, сульфаты).

Слеживаемость – потеря подвижности при длительном хранении (глина, известь. цемент). Повышается с увлажнением.

Смерзаемость при отриц темп – при перевозке применяются негашеная известь. поваренная соль, опилки и т.д., насыпаемые слоями через 0,5 м высоты и на дно емкости. Применяется предварительное промораживание или сушка.

РАСЧЕТ БУНКЕРОВ.

Схема для расчета давления

Груза на стенки бункера

- между частицами груза могут возникнуть силы сцепления, не зависящие от давления.

В бункере наблю­дается вертикальное перемещение глубоко расположенных слоев материала под давлением верхних слоев и возникает упругая дефор­мация стенок бункера. На поверхности стенок бункера начинают дейст­вовать направленные вверх касательные напряжения, воспринимающие частично вес содержимого бункера. В результате распределение давлений будет откло­няться от гидростатического закона тем сильнее, чем больше глубина погружения.

Общее выражение давления на вертикальные стенки имеет вид

σ = n_Д ε K h γ,

где ε — коэффициент, учитывающий вертикальные силы трения насыпного груза о стенки бункера (так называемый коэффициент зависания):

здесь χ = (K h f1) / R_Б

f1 — коэффициент трения насыпного груза о стенки бун­кера;

R_Б — гидравлический радиус бункера, равный частному от деления площади горизонтального сечения бункера на его периметр;

Для неглубоких бункеров ε = 1

К — коэффициент боко­вого давления, равный отношению боко­вого давления к вертикальному, зависит от глубины бункера (у глубоких бункеров высота вертикальных стенок превышает ширину бункера). Для неглубоких бункеров коэффициент боко­вого давления принимают равным коэффициенту подвижности.

Для глубоких бункеров коэффициент бокового давления:

для круглых и квадратных

для щелевых бункеров

f — коэффициент внутреннего трения груза.

При определении давления груза на вертикальные стенки расчетную величину h находят по разному для открытых бункеров. Открытый бункер может быть загружен с «шапкой», в этом случае расчетная высота h будет больше, чем высота h_ст стенок.

При загрузке круглого бункера в центральной точке «шапка» имеет вид конуса и высота h определяется по формуле

h" = h_ст + А_бf/6.

При загрузке щелевого бункера по центральной линии (на­пример, с помощью передвижной сбрасывающей тележки ленточ­ного конвейера) расчетную высоту h" определяют по формуле h" = h_ст + А_бf/4.

На наклонные стенки давление хорошо сыпучих грузов неглу­боких бункеров

σ_н = n_д h γ (cos² α + m sin² α),

где β — угол наклона стенок к горизонтали;

m— коэффициент подвижности груза.

(ПСМ) При больших значениях начального сопротивления сдвигу уточняют значение давления на вертикальные стенки по выраже­нию

р = n_д ε K (h – h0) γ,

где h₀ — высота вертикальной свободностоящей стенки;

Коэффициент зависания ε определяют по формуле при значении

χ = K (h – h₀)f1 / R_Б.

Давление на наклонные стенки неглубоких бункеров, содер­жащих плохосыпучие грузы,

σ_н = n_д γ [hcos²α + m(h - h₀) sin²α].

Если глубина h < h₀, то

σ_н = n_д γ h cos²α.

Расчет круглых бункеров

Определение действующих расчетных усилий.Обозначим че­рез Nс усилие, действующее вдоль образующей конуса (скатное усилие), и через Nк — кольцевое усилие, действующее на расстоянии у от вершины конуса.

Скатное растягивающее усилие,отнесен­ное к единице длины окружности радиуса R (см. рис. 46, а), определяют по формуле

гдеσв — вертикальное давление груза; G_B — вес груза, содержа­щегося в бункере ниже рассматриваемого сечения cd (см. рис.), и собственный вес отсеченной нижней части бункера; α — угол наклона стенки к горизонту.

Кольцевое усилие Nк, отнесенное к единице длины образующей бункера, вычисляют по формуле

Схемы к расчету на проч­ность круглых бункеров

Приведенные формулы при подстановке а = 90° действительны для расчета цилиндрической части, если она расположена ниже опорного кольца бункера.

Если же цилиндриче­ская часть бункера расположена выше опорного кольца, то в вертикальных стенках вместо растягивающих усилий Nс возникают сжимающие усилия Nс' (отнесено к еди­нице периметра бункера)

где G_h — собственный вес части бункера, расположенной выше рассматриваемого сечения ef (см. рис. 46, б); h — расстояние от верхних кромок бункера до рассматриваемого сечения; e — коэф­фициент зависания.

Толщину стенок цилиндрической части цилин-дроконических бункеров с опорой внизу, определяют по формуле

, (126)

где — боковое давление на уровне рассматриваемого горизонтального сечения; — диаметр бункера.

Если цилиндроконический бункер подвешен за верхнюю окантовку (см. рис. 46, а), то толщину стенок цилиндрической части , полученную по формуле (126), следует проверить на растяжение в вертикальном направлении под действием полного веса загруженного бункера.

Напряжение растяжения а, возникающее в стенках конических бункеров под действием усилия Nс находят по формуле

, (122)

где у — расстояние рассматриваемого сечения от вершины конуса (см. рис, 46, а); — коэффициент динамичности; — толщина стенки бункера; — высота конуса.

Напряжение достигает максимума при . Максимальное напряжение

. (123)

Кольцевое напряжение под действием усилий Nк[формула (120)] определяют по формуле

, (124)

где т' — коэффициент подвижности

При напряжение достигает максимума

. (125)

Напряжения в стенках конической части (воронке) неглубокого цилиндроконического бункера находят по формулам (122) и (124), если под величиной Н_к понимать высоту бункера (см. рис; 46, б) от верхних кромок до вершины конуса. Вид формул для расчета максимальных значений , зависит от соотношения высот цилиндрической и конической частей бункера и (рис. 46, б).

Формула (123) справедлива при ; если , то следует пользоваться формулой

. (127)

Формула (125) справедлива при . Если , то

. (128)

По формулам (122—128) можно рассчитать стенки бункеров для легкосыпучих грузов; их можно применять также для расчета бункеров с полужидкими грузами при т'= 1.

По этим же формулам можно рассчитывать бункеры с плохо-сыпучими грузами; получаемая при этом погрешность будет в сторону запаса прочности.

Элементы бункеров.

Затворы

Затворы бункеров предназначены для перекрытия выпускного отверстия и выпуска из бункера насыпного груза.

Рабочим органом клапанных затворов (рис. , а) является шарнирный клапан, вращающийся вокруг оси, прикрепленной к стенке бункера около выпускного отверстия.

Секторные затворы состоят из патрубка и шарнирной цилин­дрической заслонки (называемой сектором) с боковыми щеками в виде секторов (рис. , б).

Челюстные затворы по принципу действия подобны секторным и могут рассматриваться как их разновидность. Отличие заключается в том, что выпускное отверстие 2 перекрывается двумя цилиндрическими заслонками (челюстями) 4 (рис. , в), свя­занными между собой зубчатыми секторами 1.

Рис. 6:а - клапанный; б - секторный; в - челюстной; г - пальцевый;

д - цепной; е - пло­ский; ж - ленточный; и - круглый

Последние наса­жены на оси 5 таким образом, что при повороте прикрепленного к одной из челюстей рычага 3 обе челюсти поворачиваются в про­тивоположных направлениях

Пальцевые затворы (рис. , г) предназначены для закрыва­ния выпускного отверстия под нагрузкой при работе с тяжелыми крупнокусковыми материалами, такими, как руда, камень и т. п. Их рабочими органами являются пальцы 8, выгнутые из рельсов или легких двутавров и насаженные рядом один с другим на ось 6, расположенную у верхней кромки выпускного отверстия бункера. Пальцы соединены цепями 7 со штоком пневматического цилиндра.

Цепной затвор (рис. , д) состоит из наклонного лотка и ряда цепей, расположенных вплотную и подвешенных над выпускным отверстием так, что они образуют занавес. Нижние концы цепей связаны с цепями, за которые производится подъем рабочих цепей.

Плоские затворы (задвижки) имеют стальную плоскую пла­стину (рабочий орган), перемещающуюся в пазах, расположенных по сторонам прямоугольного выпускного отверстия (рис. , е).

Гусеничные затворы разделяют на ленточные и пластинчатые. Рабочим органом ленточного затвора является бесконечная про­резиненная лента (рис. , ж), расположенная под выпускным отверстием и закрепленная в точке а'. Она огибает два барабана, а ее ветвь, прилегающая к выпускному отверстию, установлена на поддерживающие ролики, которые, как и барабаны, смонти­рованы на подвижной раме затвора, перемещаемой горизонтально-реечной передачей. При движении рамы вправо верхняя ветвь лен­ты до концевого барабана остается неподвижной, а нижняя дви­жется вправо, что сопровождается укорачиванием находящегося над отверстием участка верхней ветви ленты, и выпускное отвер­стие постепенно открывается.

Круглый затвор (рис. , з) состоит из корпуса и барабана, цапфы которого вращаются в подшипниках скольжения. Барабан имеет сквозные отверстия, пропускающие насыпной груз, выте­кающий из выпускного отверстия бункера.

Давление на затворы бункеров, содержащих полужидкие ма­териалы, определяют как давление на стенки бункеров. Давление на затворы сыпучих грузов зависит от жесткости конструкции за­твора и процесса заполнения бункера, поэтому точный его расчет является сложной задачей.

Среднее давление на горизонтальный затвор (для приближен­ных расчетов)

р_з = 5,6k₀gρR'_г,

где k₀ - коэффициент, равный 2 для бункеров, опорожняемых полностью при каждом открывании затвора; 1 - для неопорожояемых полностью бункеров; 1,5 - для бункеров, опорожняемых не при каждом открывании затвора;

R'_г - гидравлический радиус выпускного отверстия.

Давление на наклонные и вертикальные затворы

р_з = 5,6k₀gρR'_г(cos²β + m’_идsin²β),

где β — угол наклона затвора к горизонту (рис. );

m’_ид — коэффициент подвижности насыпного груза, m’_ид = 0,18/f (здесь f —коэффициент внутреннее трения насыпного груза).

Схема для определения давления на затвор

Рис. 7

Питатели

Питатели предназначены для рав­номерного питания из бункера различных прием­ных устройств: конвейеров, средств перйодического транспорта и т. п.

Ленточный питатель показан на рис. , а. Его рабочим органом является резинотканевая конвейерная лента, огибающая приводной и натяжной барабаны. Над верхней ветвью ленты, ле­жащей на роликах или на неподвижном металлическом настиле, расположены стационарные болты. Регулирующая заслонка поз­воляет изменять производительность питателя.

Расчет ленточных питателей аналогичен расчету ленточных конвейеров. Скорость ленты питателей 0,05 ... 0,45 м/с.

Пластинчатый питатель (рис. , б) имеет настил 2 из сталь­ных пластин с бортами 7, взаимно перекрывающими друг друга и прикрепленными к звеньям двух тяговых цепей 5, которые при­водятся в движение при помощи приводных звездочек 4. Необхо­димое натяжение цепей создается винтовым натяжным устройст­вом 1, присоединенным к оси холостых звездочек. Цепи снабжены роликами, которые катятся по направляющим шинам 6. Произво­дительность питателя регулируется плоской задвижкой 5. Ско­рость движения пластинчатого настила v = 0,02 ... 0,25 м/с, коэффициент наполнения t|? = 0,8. Расчет этих питателей выпол­няют так же, как пластинчатых конвейеров.

Цепной питатель (рис. , в) имеет набор бесконечных цепей (рабочий орган), висящих перед выпускным отверстием бункера и образующих тяжелый занавес, препятствующий самопроизволь­ному вытеканию насыпного груза из бункера. Цепи движутся при помощи приводного барабана и выпускают груз. Производитель­ность питателя можно регулировать, изменяя частоту вращения барабана.

Винтовой питатель (рис. , г) подает насыпной груз при помощи вращающегося винта. Преимуществом этих питателей является герметичность, а недостатками быстрое изнашивание винта и лотка, а также высокая энергоемкость. Производитель­ность регулируют изменением частоты вращения винта или за­движкой в горловине бункера.

Тарельчатый питатель (рис. , д) имеет горизонтальный диск, вращающийся под выпускным отверстием бункера. Сбоку над диском установлен скребок 5, сбрасывающий насыпной груз с диска 9 в приемное устройство 10.

Барабанный питатель (рис. , е) имеет чугунный литой бара­бан диаметром 300 ... 1200 мм, расположенный под горловиной бункера. При вращении барабана насыпной груз вытекает из выпускного отверстия со скоростью 0,025 ... 1 м/с.

Лопастной питатель (рис. 4.30, ж) состоит из корпуса 12, разделенного лопастями 11 на отсеки. При вращении корпуса мелкофракционный материал подается из бункера с высокой точ­ностью.

Рис. 8:

а - ленточный; б - пластинчатый; в - цепной; г - винтовой;

д - тарельчатый; е - барабанный; ж - лопастной;

з - вибрационный; а - плунжерный; к - маятниковый

Вибрационный питатель (рис, , з) содержит лоток 13, соеди­ненный с плитой 14, опирающейся на рессоры 15. Вибратор вы­полнен в виде вала с двумя дисками, несущими эксцентричные грузы. На крышках дисков укреплены контргрузы, поворот кото­рых относительно дисков позволяет регулировать центробежную силу, а следовательно, и амплитуду колебании вибратора. Рес­соры закреплены на поворотных кронштейнах 16, позволяющих регулировать угол наклона лотка.

Плунжерный питатель (рис. , и) снабжен лотком 19, по которому возвратно-поступательно при помощи кривошипно-шатунного механизма 17 движется плунжер 18. Стальной пусто­телый плунжер при ходе вперед перемещает перед собой мелко-фракционный насыпной груз, который ссыпается с лотка в тфием-ное устройство; при ходе назад плунжер освобождает место для следующей порции груза.

Маятниковый питатель (рис. , к) имеет секторный затвор, приводимый в действие кривошипно-шатунным механизмом. Его производительность регулируется изменением частоты вращения коленчатого вала.

Непрерывная разгрузка бункера обеспечивает непрерывную до­зировку твердого материала в технологический аппарат. Регули­руемое частичное открывание любого затвора никогда не может обеспечить сколько-нибудь равномерной струи материала ввиду резкой зависимости сыпучести материала от многих факторов.

Для непрерывной разгрузки бункера, т. е. непрерывной подачи материала в аппарат, и регулирования этой подачи применяются специальные механические устройства: питатели или доза­торы.

Шнековый (винтовой) питатель — это корот­кий шнековый транспортер, соединенный непосредст-венно с выход­ным концом бункера, который служит питательной воронкой шне­ка. Привод его с вариатором ско­рости позволяет плавно в широких пределах изменять число оборотов шнека, а тем самым и подачу мате­риала.

Шнековый питатель может быть легко герметизирован. Его недо­статки: истирание материала и невоз­можность применения для подачи влажного налипающего материала.

Рис. 187

Б а р а б а н н ы й (сектор­ный) питатель (рис. 187) со­стоит из кожуха 1, в котором вра­щается барабан 2 с перегородками. Для облегчения вращения барабана и предупреждения поломок от усилий, направленных вверх, загрузочное отверстие должно быть сдвинуто в сторону от оси бункера. Подача мате­риала регулируется изменением числа оборотов барабана. Достоинства и не­достатки барабанного питателя такие же, как шнекового, пре­имущества его: малый расход энергии и компактность.

Рис. 188

Тарельчатый питатель (рис. 188) представляет собой медленно вращающийся вокруг вертикальной оси горизон­тальный диск (тарелку) 1, которая расположена под бункером 5 на массивной поддерживающей опоре. Материал попадает на вра­щающуюся тарелку через «манжету» 4 и располагается на тарелке в виде усеченного конуса под углом естественного откоса. При вра­щении тарелки часть материала набегает на скребок 2, скользит по нему и сталкивается в разгрузочную течку. Изменение подачи в широких пределах достигается изменением объема материала на тарелке соответствующей установкой «манжеты». В небольших же интервалах изменение подачи достигается различной установкой скребка 2, что осуществляется с помощью винта 3.

Тарельчатый питатель конструктивно прост и надежен в работе. Недостаток его — неточность дозировки как результат изменения угла естественного откоса даже при незначительных изменениях фракционного состава, влажности и условий слеживания мате­риала в бункере. Сам принцип сталкивания дает не строго равно­мерную подачу, а толчками отдельных пордий материала. Равно­мерность и точность работы тарельчатого питателя существенно улучшается расширением «манжеты» книзу, что облегчает сход материала на тарелку, и установкой спирального ножа, доходя­щего до самого центра тарел­ки, что вызывает движение массы материала на всей ее площади. За счет острого угла встречи материала с ножом (15°) и небольшой высоты сталкиваемого слоя, огра­ниченной нижним краем ман­жеты, достигается плавность (без толчков) схода материала.

Пластинчатый пи­татель (рис. 189)—это короткий пластинчатый тран­спортер, поставленный под бункером 3. Лента питателя состоитиз штампованных пластин1, перекрывающих друг друга и прикрепленных к звеньям двух цепей, получающих движение от звездочек. Лента движется по поддерживающим роликам 2, не допускающим про­висания ее. Регулирование подачи в этих питателях достигается или изменением скорости передвижения ленты за счет изменения числа оборотов приводного барабана или регулированием толщины слоя на ленте, что достигается с помощью вертикального плоского затвора (шибера) 4, устанавливаемого непосредственно за разгрузоч­ным отверстием бункера.

Рис. 189

Пластинчатый питатель может работать на любом материале и применяется при тяжелых условиях работы: высокой температуре материала, крупных кусках и даже при влажном, налипаю­щем материале.

Ленточный питатель применяется для мелкозернистых материалов. Равномерность подачи в этих питателях лучше, чем у тарельчатых, поскольку здесь имеет место принудительная выдача материала, не связанная с сыпучестью его. Недостатком их явля­ется трудность герметизации.

Вибрационный питатель (рис. 190) состоит из лотка 2, который подвешивается к бункеру 1 при помощи винтовых пружинных стяжек (амортизаторов)3, позволяющих изменять угол наклона лотка.

Рис. 190

В результате вибраций, создаваемых электро­магнитным 4 или пневматическим вибратором, материал переме­щается по лотку. Подача материала регулируется изменением ам­плитуды колебаний. Вибрационные питатели просты по устройству и служат для подачи как мелкозернистых, так и кусковых материа­лов.

Для технологических процессов важна не объемная дозировка, по принципу которой действуют указанные выше питатели, а ве­совая подача твердого материала. Поскольку влажность, фрак­ционный состав и т. п. в значительной степени изменяют насыпной вес материала, объемные питатели дают погрешность по весу до 10 % и больше.

Весовые питатели (дозаторы) включают уст­ройства для взвешивания материала и для автоматического под­держивания заданной подачи. Взвешивание производится, обычно, на ленточных весах (рис. 191). На ленточном транспор­тере между двумя опорами ленты расположен весовой рычаг 3, шарнирно укрепленный на стойке 2. Этот участок ленты является ве­совой платформой. На одном плече рычага смонтирован весовой ролик 1, на который действует вес ленты и материала, находяще­гося на весовой платформе. Второе плечо рычага тягой 5 соединено с коромыслом 6. Находящийся на весовой платформе материал уравновешивается передвигающейся по коромыслу гирей 7 в соответствии с требуемой весовой подачей материала. Указанное устройство (применяются и другие конструктивные решения, на­пример, весовые ролики под лентой могут находиться на раме, которая подвешена при помощи тяг к весовым рычагам) только регистрирует весовую подачу материала.

Рис. 191

Для обеспечения постоянства заданной подачи коромысло долж­но быть соединено с регулятором подачи того или иного питателя. Если коромысло весов связано с шибером 4 питающей воронки этого же транспортера непосредственно (см. рис. 191) или с помощью передаточного механизма и мотора, то это будет уже ленточный весовой дозатор. При подаче питателем материала, превышающего по весу заданную подачу, коромысло 6 изменит свое положение, что явится импульсом для изменения положения регулирующего шибера 4, который уменьшит подачу. И, наоборот, при уменьшении подачи шибер откроется и увеличит слой материала на ленте.

Однако ленточный питатель не является лучшим для всех ма­териалов. Более рационально устройство весовой части, отделен­ной от питателя (шнекового, тарельчатого, вибрационного и др.). При этом отклонение коромысла весов служит импульсом для из­менения, с помощью исполнительного механизма, регулятора подачи питателя, например, числа оборотов шнекового питателя, перемещения по диску сбрасывающего скребка (ножа) или пере­мещения телескопического патрубка (манжеты) тарельчатого пи­тателя, изменения амплитуды колебаний вибрационного питателя.

Погрешность весовых дозаторов может быть снижена до долей процента.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОБУДИТЕЛИ

Действие механических побудителей основано на перемешивании или смещении материала для уменьшения сил сцепления между отдельными частицами и для нарушения равновесия свода материала в бункере. Механический побудитель представляет собой вал с лопатками, вращающийся с окружной скоростью, равной скорости питателя, и рыхлящий материал при вращении. Побудители этого типа отличаются простотой и малой энергоемкостью по сравнению с побудителями других типов.

Наиболее простым механическим устройством является мешалка с горизонтальным валом. Количество, форма и расположение на валу лопастей или штырей, а также режим работы зависят от размера воронки и характеристики материала. Расстояние оси вала мешалки от плоскости выпускного отверстия также следует выбирать с учетом физико-механических свойств сыпучего материала и формы бункера. Все исследователи сходятся на том, что устанавливать мешалку необходимо в зоне образования сводов. При неправильной установке мешалка работает вне зоны образования свода; эффективность воздействия на процесс истечения низкая, возрастает энергоёмкость. Для мелкозернистых материалов (размер частиц 0,5—2 мм) мешалку располагают обычно в воронке¹ бункера над выпускным отверстием на высоте не более 300—350 мм.

Механические рыхлители и мешалки, помещенные внутри бункера, при открытой заслонке или при работе питателя должны действовать непрерывно независимо от устойчивости протекания процесса выпуска материала. Режим работы должен быть идентичен режиму работы питателя. Отключенный рыхлитель является преградой на пути потока и способствует зависанию материала.

Соседние лопасти на валу рыхлителя, установленные друг относительно друга с угловым смещением, работают как бы на последовательный срез массы материала каждой последующей лопастью по длине вала. Это срезание части массы материала разрушает сцепление между соседними частицами и приводит материал в хорошосыпучее состояние.

Для уменьшения энергоемкости побудителя соседние лопасти, расположенные на валу по винтовой линии, можно располагать на некотором расстоянии одна от другой по длине вала. Это расстояние должно быть не более размера сводообразующего отверстия, определяемого по формулам для выходного отверстия бункера.

Минимальную ширину лопасти теоретически можно выбрать исходя из размера частицы. Каждая лопасть разрушает сцепление частицы с соседней в вертикальной плоскости. С другой стороны, максимальная ширина лопасти может быть выбрана с учетом способности разрыхления материала определенного объема (или ширины). Если лопасть широка, то она будет перемещать массу материала без его разрыхления внутри перемещаемого объема. Но поскольку необходимо не перемещение материала, а его раз-

рыхление, следует выбирать минимально возможную ширину лопасти.

По ориентировочным подсчетам А. Н. Новикова [12], мощность, необходимая для вращения в бункере цемента одной лопасти шириной 160 мм с радиусом 800 мм при коэффициенте трения металла о материал 0,1 и частоте вращения 40 об/мин, равна 1 кВт.

Для повышения точности подачи мелкозернистых материалов из бункера до ±5% независимо от уровня материала и равномерности его распределения по площади бункера, технологических встряхивающих и вибрационных воздействий, а также степени плотности засыпаемого материала в нижней части расходного бункера 1 над дозирующим ротором 2 рекомендуется устанавливать двухскатный рассекатель-стабилизатор 3, перекрывающий по ширине входное отверстие бункера над питателем, и побудитель 4 потока порошкообразного материала, проходящего по боковым отверстиям, между стенками бункера и краями рассекателя (рис. 52). Угол наклона пластин рассекателя-стабилизатора и расстояние от них до боковых стенок бункера следует выбирать таким образом, чтобы обеспечивать при действии побудителя свободный проход материала к питателю без образования сводов.

В зависимости от конкретных условий работы конструкции побудителей различны, однако принцип их работы, несмотря на многообразие, одинаков. Для предотвращения зависания мелкого влажного угля можно применять шнековое устройство, которое представляет собой двухвитковый вертикальный конусный шнек, помещенный в зону образования свода.

Для ликвидации сводов сыпучего материала в бункере можно применять колеблющуюся стенку, выполненную в виде секции, устанавливаемой на каждой внутренней наклонной стенке бункера и состоящей из металлического листа, к которому по контуру металлическими планками и болтами герметично прикреплена слабо натянутая футерованная фильтроткань, поверх которой положены отрезки транспортерной ленты (резиноткань), прикрепленные в верхней части наклонной стенки бункера.

Для сброса зависшего материала под фильтроткань вводят сжатый воздух через патрубок, вмонтированный в металлический лист.

Для устранения застревания материала и ликвидации свода внутрь бункера вводят штангу. Штанга 1 (рис. 53) с лопастями 6 в нижней части получает возвратно-поступательное и вращательное движение от электродвигателя 2 через червячный редуктор 3 и кривошипную передачу 4. Вращение штанге передается от винтового сопряжения с направляющей 7, устанавливаемой на полу бункерной галереи. Штанга вращается в подшипниках 5. Электродвигатель привода включается автоматически при застревании материала. Побудитель в виде штанги способен разрушить свод в материале лишь в том случае, если он образовался в районе расположения штанги. Если побудитель не разрушает образовавшийся свод, то срабатывает световое сигнальное устройство.

Для предотвращения зависания сыпучих материалов можно применять побудитель (рис. 54) в виде пространственной решетки 1, установленной внутри бункера 7 на нижней 2 и