книги / Проектирование оборудования для производства целлюлозы и древесной массы. Транспортирующие машины

наклоне стенок, направляющих груз к разгрузочным отверстиям. Кроме того, форма бункеров должна предупреждать возможность возникновения сводообразования («зависания») груза над отверстиями, нарушающего режим истечения из бункера.

Типичные геометрические формы бункеров показаны на рис. 5.4. Обычно бункера состоят из двух частей: верхней - призматической или цилиндрической и нижней - суживающейся книзу (к выпускным отвер­ стиям), в виде пирамиды, конуса или сферы. При небольшой глубине бун­ кер может не иметь верхней призматической или цилиндрической части. Для удобства загрузки и размещения двух или нескольких выпускных от­ верстий бункера больших объемов делают удлиненной формы. Иногда их разделяют перегородками на ячейки или устанавливают параллельно в два или более рядов.

Рис. 5.4. Типичные формы бункеров

Бункера бывают металлические, бетонные, железобетонные и дере­ вянные. Наибольшее распространение получили бункера со стенками из листовой стали и каркасом из профильной стали, сварной или клепаной конструкции. Обычно их монтируют на колоннах или на перекрытиях зданий. Для облегчения движения груза стенки бункеров изнутри выпол­ няют гладкими; для перемещения абразивных грузов их облицовывают съемными стальными плитами, специальным износостойким стеклом. При транспортировании влажных смерзающихся грузов используют утеплен­ ные и отапливаемые бункера.

Отверстия (люки) для разгрузки бункера можно располагать по цен­ тру днища и сбоку по одну или по обе стороны. Бункер с центральным и боковыми люками (рис. 5.5,а) имеет параболическую форму, при которой стенки испытывают, главным образом, напряжение растяжения, а не изги­ ба, благодаря чему масса такого бункера получается меньше, чем масса бункера с плоскими стенками. Корпус бункера подвешивается сверху за края на несущей конструкции.

а	б
	Рис. 5.5. Бункера для перегрузки:
	а - с конвейера на средство железнодорожного транспорта; б - со средства
	железнодорожного транспорта на конвейер; 1 ,2 - центральное и
	боковое выпускные отверстия; 3 - отапливаемое подбункерное помещение;
	4 - надбункерная галерея; 5 - разгрузочная тележка ленточного конвейера
	Для обеспечения перегрузки из железнодорожных вагонов на кон­

вейер без строительства тяжелых железнодорожных эстакад бункера де­ лают заглубленными (рис. 5.5,6). Характерной их особенностью является наличие вместо отдельных отверстий двух продольных щелей, перекры­ тых снизу полками, препятствующими самопроизвольному ссыпанию гру­ за. Груз подается на два ленточных конвейера с помощью специальных лопастных сгребающих или сталкивающих питателей, передвигающихся вдоль разгрузочного фронта (рис. 5.6). Такие бункера, называемые щеле­ выми, имеют преимущества при большой длине, требующейся высокой производительности и при переработке грузов, имеющих склонность к сводообразованию.

На рис. 5.6 показан бункер, состоящий из шести ячеек: двух (ле­ вых) - для крупнокускового груза и четырех (правых) - для мелкокусково­ го. В надбункерном помещении установлены два грохота и дробилка. Груз подается наклонным конвейером и сгружается на первый грохот. От­ деленный на грохоте мелкокусковой груз попадает на распределительный конвейер, расположенный над четырьмя (правыми) ячейками. Крупные куски с этого грохота направляются либо на дробилку и затем, после дробления, на распределительный конвейер, либо на второй грохот.

Рис. 5.6. Бункер с шестью ячейками

На втором грохоте груз рассеивается на два класса по крупности: более крупный груз попадает в одну ячейку (левую), а отсеянный - в другую. В обеих ячейках подвешены винтовые спуски, служащие для уменьшения крошения груза и предохранения затворов от ударов кусками, падающими с большой высоты. Внизу, при погрузке более крупных кусков груза на автотранспорт, тоже проводится отсев мелочи.

5.2.2. Процессы истечения и сводообразования в бункерах

Процесс истечения насыпного груза при симметричном и боковом расположении отверстия в дне бункера происходит примерно так, как по­ казано на рис. 5.7,а,б. В обоих случаях в движение приходит вертикаль­ ный столб груза над отверстием, вследствие чего на поверхности груза об­ разуется воронка, по которой по мере истечения ссыпаются частицы. При расположении выпускного отверстия вблизи вертикальной стенки бункера насыпной груз скользит вдоль последней. Образующаяся воронка имеет несимметричную форму.

Истечение груза через симметрично расположенное отверстие бун­ кера происходит в следующем порядке (рис. 5.7,в): сначала высыпается часть 7, имеющая в зависимости от формы отверстия форму конуса или клина, затем - расположенная над нею часть 2, имеющая форму эллипсои­ да, затем сдвигаются части 3 и далее - части 4, так что к моменту оконча­ ния процесса в нижней части бункера образуется воронка из частей 5, за­ полняющих «мертвое» пространство. Угол наклона стенок в нижней части бункера, при котором «мертвое» пространство не образуется и груз высы­ пается без остатка, зависит от коэффициента трения груза о стенку, воз­ растая с его увеличением. Так, для сортированной технологической щепы этот угол составляет 60°. При высыпании над выпускным отверстием не­ редко образуется свод груза в виде купола или арки. Это характерно для грузов, содержащих крупные куски (рис. 5.7,г), однако может иметь место и при некрупнокусковых грузах, особенно влажных и слеживающихся, в связи с поперечным распором под действием силы тяжести вышележащих слоев груза. Образующийся купол или арка опирается на наклонные су­ живающиеся в поперечных размерах стенки бункера, иногда и на верти­ кальные стенки.

Для ликвидации сводообразования применяют различные ручные и механические средства. В простейшем случае свод разрушают вручную через специальные отверстия в стенках бункеров, устроенные с таким перекрытием, что груз через них не высыпается.

Механические разрушающие устройства имеют вид груза, подве­ шенного на цепи сверху, или лопастного вращающегося колеса. В некото­ рых случаях используют укрепленные на стальных стенках бункера вибра­ торы, активизирующие процесс высыпания груза. Вибраторы включают только при открытом выпускном отверстии и работающем питателе, в противном случае вибрация может вызвать обратный эффект - слежива­ ние и уплотнение груза в бункере. Применяют также толчкообразное вду­ вание сильной струи сжатого воздуха через фурмы, расположенные ниже

мест возможного опирания свода на стенки. При порошкообразном грузе вдувание в бункер воздуха служит для его аэрирования и повышения внутренней подвижности частиц. Средство для борьбы со сводообразова­ нием в каждом отдельном случае выбирают, главным образом, в зависи­ мости от свойств груза.

Рис. 5.7. Схемы процессов:

а, б, в - истечение насыпного груза из бункера; г - сводообразование

5.2.3. Давление на стенки бункера и затворы

Как известно, гидростатическое давление жидкости (или «идеально сыпучего» материала) на стенки сосуда на глубине h от уровня жидкости определяется по формуле

Р ~ PgK

где р - плотность жидкости.

Для реального сыпучего груза вследствие трения частиц между со­ бой (внутреннее трение) и о стенки сосуда давление на стенки получается меньше:

р - Pghk,

(5.6)

где к - коэффициент подвижности насыпного груза;

г г < ! ,

(5,7)

1+ sinq>

где (р - угол внутреннего трения, приблизительно равный углу естествен­

ного откоса груза в покое.

Формулы (5.6) и (5.7) дают приближенные значения давления груза на стенки бункеров при небольшой их глубине. К неглубоким условно от­ носят бункера, глубина которых не превышает их поперечного размера. Для более глубоких бункеров эта закономерность нарушается, главным образом, вследствие возрастания сил трения груза о стенки, влияющих тем сильнее, чем больше коэффициент трения груза о стенки и чем меньше отношение поперечного сечения бункера F к его периметру L, то есть чем меньше гидравлический радиус поперечного сечения бункера (R = F/L).

После определенного предела глубины бункера максимальное гори­ зонтальное давление на стенки не возрастает и практически стабилизиру­ ется. Давление прямо пропорционально плотности груза и гидравличе­ скому радиусу R и обратно пропорционально коэффициенту трения груза о стенки бункераf:

P ^ =	(5.8)
К0
Максимальное вертикальное давление больше горизонтального:
p g R	(5.9)
Ятах
* /
В связи с тем, что значения к и / изменяются примерно обратно
пропорционально друг другу (с уменьшением угла ф величина	к возрас­

тает, а / убывает), для практических расчетов принимают & /« const «0,2.

Тогда давление qm^ Па:
tfmax «const «5pRg.	(5.10)

Размер выпускных отверстий (люков) бункеров должен быть доста­ точным для обеспечения требуемой пропускной способности. Вместе с тем во избежание опасности резкого обрушения через отверстия больших масс груза, а также утяжеления затворов и усложнения маневрирования ими, выпускные отверстия не должны быть излишне большими.

При кусковых насыпных грузах с типичной крупностью кусков а наименьший размер выпускного отверстия прямоугольной формы должен быть:

для донных отверстий

Ь> (4,5...6,0)а\

для боковых отверстий с наклонным днищем

Ъ>(4,5...6,0)а

Кроме того, необходимо учитывать количество наибольших кусков, свойства груза и степень его сыпучести. При мелкокусковых грузах раз­ меры выпускных отверстий принимают в зависимости от требующейся пропускной способности, но не меньше 400 мм.

5.2.4. Автоматизация обслуживания бункеров

Автоматизация обслуживания бункеров заключается в основном в контроле степени их заполнения и управления механическими устройст­ вами, служащими для подачи насыпного груза и его выгрузки.

Заполнение бункеров контролируется указателями (датчиками) уровня груза, принцип действия которых основан на механическом воз­ действии и на действии фотоэлектрических и радиоактивных элементов.

Указатели уровня, основанные на механическом воздействии, быва­ ют трех типов:

-маятниковые;

-лопаточные;

-крыльчатые.

Маятниковый указатель (поплавковый), представляющий собой шарнирный стержень с укрепленным на его конце полым шаром, опуска­ ется в бункер около стенки (рис. 5.8,а). Когда груз нажимает на шар и от­ водит его в сторону к стенке, происходит замыкание ртутного контакта в защитном колпаке над точкой подвеса маятника, вызывающее замыкание или размыкание электрической сигнальной цепи и подачу сигнала. При полной автоматизации импульс передается на подающее груз транспорт­ ное устройство, которое либо прекращает подачу груза, либо переключа­ ется на другую ячейку бункера. Указатели этого типа применяются пре­ имущественно для контроля наивысшего допустимого уровня груза в бункере.

Лопаточный указатель (мембранный) укрепляется внутри на раз­ ных уровнях стенок бункера (рис. 5.8,6). Груз, достигая в бункере уровня,

на котором расположен указатель, свом давлением деформирует мембрану или отклоняет лопатку, контакт замыкается и передается сигнал или команда.

Крыльчатый указатель (рис. 5.8,в) представляет собой крыльчатку, опущенную в бункер на вертикальном валу или пропущенную через боко­ вую стенку бункера и вращаемую электродвигателем небольшой мощ­ ности (до 5 Вт). Статор двигателя удерживается от вращения пружиной.

Рис. 5.8. Указатели уровня груза в бункере:

а - маятниковый; б - лопаточный; в - крыльчатый; г - основанный на действии гамма-лучей; 1 - ртутный контакт; 2 - гамма-излучатель; 3 - гамма-индикатор

Когда уровень насыпного груза доходит до крыльчатки, ее вращение за­ тормаживается. При этом возрастает электромагнитное взаимодействие между ротором и статором двигателя, и статор, преодолевая сопротивле­ ние пружины, поворачивается на некоторый угол, включая сигнальное устройство или систему автоматического управления конвейерами, по­ дающими груз к бункеру.

Более надежными следует считать указатели уровня, не требующие непосредственного механического воздействия на них груза, - ультразву­ ковые и радиоактивные (последние - в виде гамма-излучателей и гаммаиндикаторов). Схема их установки для фиксирования верхнего, нижнего и среднего уровней в бункере показана на рис. 5.8,г.

С помощью указателей уровня можно достичь полной автоматиза­ ции работы бункерных установок и связанных с ними транспортных средств. Так, при заполнении ячейки бункера загружающему устройству (конвейеру) может передаваться импульс на переключение подачи груза в другую ячейку, а при полной разгрузке ячейки может автоматически вы­ ключаться расположенный под ней питатель и включаться питатель дру­ гой (заполненной) ячейки.

5.3. БУНКЕРНЫ Е ЗАТВОРЫ

Бункерные затворы служат для закрывания и открывания выпуск­ ных отверстий бункеров, а в некоторых случаях также для регулирования выходящего через них потока насыпного груза. Точность регулирования потока открыванием выпускного отверстия достигается только при хоро­ шо сыпучих материалах.

Бункерные затворы должны удовлетворять следующим требовани­ ям: удобство маневрирования и быстрота действия, плотность закрывания, возможность регулирования потока груза. Кроме того, они должны иметь минимальные возможные габаритные размеры, простую и прочную кон­ струкцию, а в некоторых случаях должны быть приспособлены к примене­ нию дистанционного и автоматического управления.

По роду привода затворы разделяют на ручные и механические. По­ следние бывают электрическими, пневматическими и гидравлическими. Все виды затворов с механическим приводом могут быть с дистанцион­ ным управлением.

Электрические приводы состоят из электродвигателя и редуктора, присоединенного с помощью муфты предельного момента для предупре­ ждения поломок.

По характеру рабочего движения затвора (кратковременное включе­ ние, короткий быстрый ход, возможность возникновения внезапных со­ противлений при застревании крупных кусков) наибольшие преимущества имеют приводы прямого действия - пневматические и гидравлические. Ра­ бочим органом в них служит пневмоили гидроцилиндр с поршнем. Осо­ бенно целесообразны пневматические приводы при наличии сети трубо­ проводов со сжатым воздухом. К недостатку их относится замерзание на выходе содержащейся в сжатом воздухе воды при работе в зимнее время под открытым небом или в неотапливаемом помещении. В указанных ус­ ловиях гидравлический привод с маслом в качестве рабочей жидкости ха­ рактеризуется большей надежностью.

По способу действия затворы разделяют на две группы: отсекающие поток груза и создающие подпор. К первой, более многочисленной группе относятся затворы в виде плоской задвижки и секторные, ко второй группе - лотковые.

Затворы в виде плоской задвижки (рис. 5.9,аД), устанавливаемые в днище или боковой стенке бункера, характеризуются наибольшей компакгностью, но имеют недостаток - значительное сопротивление в пазах при открывании и закрывании, поэтому их применяют только при неболь­ шом отверстии и незначительном давлении на затвор.

Разновидностью плоского затвора является ленточный гусеничный затвор (рис. 5.9, в), состоящий из бесконечной конвейерной ленты, непод­ вижно укрепленной с одной стороны у кромки выпускного отверстия (точка А), и подвижной рамы с двумя барабанами малого диаметра и опорными роликами. При передвижении рамы в ту или другую сторону отверстие забывается или отбывается, причем лента перекатывается по роликам, но скольжение ее по грузу отсутствует.

Секторные затворы (рис. 5.9,д-и) имеют цилиндрическую поверх­ ность и при забывании или открывании поворачиваются вобуг горизон­ тальной оси так, что трение их по пазам отсутствует, а следовательно, сопротивление маневрированию значительно меньше, чем сопротивление плоской задвижки. На вертикальном выпускном патрубке главным обра­ зом в зависимости от его длины устанавливают одноили двухсекторные (челюстные) затворы с движением сектора вверх или вниз (рис. 5.9, ж,з).

Затвор с движением при отбывании вверх над наклонной плоско­ стью, по которой скользит груз, дает возможность при неполном отбытии регулировать поток груза, но имеет недостаток - защемление кусков груза между кромкой сектора и плоскостью скольжения при его забывании. За­ твор с движением вниз этого недостатка не имеет, но из-за наличия порога при неполном отбытии значительно хуже регулирует поток груза.