Гравитационные устройства, бункеры, затворы и питатели
Из гравитационных установок на заводах строительных изделий находят применение затворы и питатели, спускные трубы и спускные лотки. Первые предназначаются для транспортирования любых материалов, кроме абразивных, вторые - для пылящих материалов.
При использовании поворотной спускной трубы (рис, 148, а) подаваемый материал распределяется по окружности, а при поворотной составной (рис. 148, б) из двух труб с шарниром - подается в любую точку кольцевой поверхности. Наименьший радиус этой поверхности равен разности радиусов труб, а наибольший - их сумме.
Спускные лотки изготовляют в виде наклонных желобов с поперечным сечением прямоугольной или закругленной формы. Угол их наклона должен обеспечивать движение груза вниз с определенной, заранее известной скоростью. Если угол будет малым, материал будет застревать в лотке, а при слишком большом угле - перемещаться с чрезмерной скоростью, что может привести к его порче.
Бункеры - устройства в виде больших сосудов - применяют для промежуточного накапливания насыпных материалов. Наиболее распространены бункеры пирамидальной и конической формы п сочетания призмы с пирамидон и цилиндра с конусом.
При истечении насыпного материала, как правило, на его свободной поверхности образуется воронка (рис. 149). Чем шире отверстие этой воронки, тем больше скорость истечения. Это объясняется тем, что столб движущихся частиц материала (рис. 150) испытывает сопротивление неподвижных частиц, а
чем больше периметр отверстия по сравнению с площадью воронки, тем меньше сила сопротивления, отнесенная к массе вытекающего материала.
В расчетах условно принимают, что размер отверстия истечения ω уменьшается на величину выступающего типичного куска а'. Для круглого отверстия
ω = π(D - а')2 / 4 (283)
где D - диаметр отверстия бункера. Для квадратного отверстия
ω = (А - а')2 (284)
где А - размер стороны отверстия.
Во время проектирования бункеров особое внимание обращают н а то, чтобы предотвратить образование свода материалов над выпускным отверстием, так как это уменьшает эксплуатационную надежность бункеров.
Для измерения уровня сыпучих материалов в бункерах служат специальные указатели.
Мембранный указатель уровня изображен на рис. 151. Корпус его состоит из обечайки 1 (открытого с торцов барабана) и задней стенки 2 со втулкой в центре, через которую проходит шток 4, связанный с диском 3, перекрывающим круглое отверстие в обечайке. Обечайка и диск прикрыты со стороны, обращенной к грузу резиновой диафрагмой. Шток упирается одним концом в кнопку микропереключателя 6. Пружина 5 служит для регулирования зазора в месте контакта штока с этой кнопкой.
Мембранный указатель может служить для контроля наинизшего H и наивысшего B допустимых уровней материала в бункере (рис. 152). При опускании уровня груза в бункере ниже датчика Н
цепь тока в сети двигателя Д1 питателя прерывается и разгрузка бункера прекращается. Когда поверхность насыпного груза находится выше уровня датчика В, срабатывает микропереключатель и двигатель Д2, приводящий в действие загрузочные устройства, останавливается.
Мембранные датчики используют главным образом при транспортировании сыпучих и жидких грузов (бетонная смесь). Кусковые грузы могут повредить резиновую мембрану, а грузы плохо сыпучие имеют неровный уровень и своды, что приводит к неправильным показателям датчика.
Широко применяются радиоактивные указатели, непрерывно-измеряющие уровень материала, просвечивая его γ-лучами. В зависимости от этого уровня интенсивность γ-лучей изменяется, что; фиксируется приемником. Источник и приемник обычно расположены на горизонтальной оси по обе стороны бункера. Указатели уровня, установленные вдоль бункера (по позициям), в сочетании с другими приборами позволяют автоматически регулировать технологический процесс.
Позиционные радиоактивные уровнемеры работают следующим образом (рис. 153). Приемники ПИ и источники И γ-лучей укрепляли па противоположных стенках бункера. При пересечении пучка лучей сыпучим, кусковым или жидким веществом выходные реле , включенные после каждого из четырех приемников, подают на пульт диспетчера сигнал. Одновременно включаются соответствующие лампочки Л на световом табло бункеров. При опускании материала ниже контролируемого уровня интенсивность радиоактивного излучения в приемнике резко увеличивается, и полученный сигнал используют, чтобы регулировать подачу материала.
Затворы используют для открывания и закрывания выпускных отверстий бункеров, а в некоторых случаях и для регулирования выпускаемых через них струй материала. По принципу действия бункерные затворы можно разделить на три группы: плоские, лотковые (клапанные) и секторные.
Плоские затворы - наиболее простые (рис. 154, а, б) - это задвижки, скользящие в пазах при открывании и закрывании отверстий и приводимые в действие ручным реечным или рычажным механизмом. Конструкция их проста и компактна, но имеет существенный недостаток: ими трудно маневрировать вследствие значительного сопротивления в пазах и возможности защемления кусков груза при закрывании. Такие затворы применяют в основном для мелкокусковых легкосыпучих грузов.
Гусеничный затвор (рис. 154, в) является разновидностью плоских затворов. Он состоит из бесконечной конвейерной прорезиненной ленты, неподвижно укрепленной с одной стороны у кромки выпускного отверстия (точка А), и подвижной рамы с двумя барабанами малого диаметра и опорными роликами. При передвижения рамы в ту или другую сторону лента, перекатываясь по роликам, открывает или перекрывает отверстие, причем без трения скольжения ее по грузу.
Лотковый затвор (рис. 154, г) представляет собой шарнирно укрепленный под выпускным отверстием лоток, направляющий в опущенном положении выходящую из выпускного отверстия груза, а в приподнятом - создающий ему подпор. Лотковые затворы допускают регулирование струи груза и не защемляют кусков. Не достаток их - большая высота.
Секторные затворы (рис. 154, д - и) имеют цилиндрическую поверхность и поворачиваются при открывании или закрывании выпускных отверстий вокруг горизонтальной оси. В отличие от плоских затворов у секторных нет сопротивления от трения в пазах, а сопротивление от трения в цапфах оси незначительно, благодаря чему маневрировать ими значительно легче. Для горизонтальных отверстий затворы выполняют односекторными и двухсекторными (челюстными). При установке на наклонном желобе затворы открываются вверх или вниз. Затвор первого типа (рис. 154, ж) допускам при неполном открывании регулирование движущейся по дну же лоба струи груза, но при закрывании затвора возможно защемление кусков под кромкой сектора. Затвор второго типа (рис. 154, з подпирает груз без защемления кусков, но не может регулировать струю, так как при неполном открывании образует порог.
Для крупнокусковых грузов пригоден сдвоенный секторный затвор (рис. 154, и), который не защемляет кусков и допускает регулирование струи. При открывании затвора опускается полностью нижний сектор, и струя регулируется верхним; при закрывании опускается (неполностью) верхний сектор и поднимается нижний образующий подпор и препятствующий дальнейшему истечении груза через выпускное отверстие.
Давление материала на затвор зависит от его текучести (т.е. от угла естественного откоса), коэффициента трения о стенки, а также от формы и размеров бункеров. Для неглубоких воронок считают, что на плоскость затвора F действует столб материала hγ (h - высота; γ - насыпная плотность материала).
В действительности верхние слои материала, сползая по нижележащим, под некоторым углом обрушения давят на стенки бункера. Возникающая при этом сила трения уравновешивает часть веса материала. Чем глубже бункер, тем больше сказываются силь трения. Для глубоких бункеров давление на затвор определяют ш формуле
р = Fδ кгс (дан), (285)
где δ - давление, кгс/м2 (дан/м2), определяемое по эмпирическим формулам.
Затворы применяют, когда материалы надо отгружать периодически, отдельными порциями, например и автомобили, вагоны и т.п. Когда же нужен равномерный поток материала (например, мри погрузке на конвейеры), применяют специальные механические устройства - питатели.
Питатели, наиболее распространенные на заводах строительных изделий, приведены на рис. 155.
Цепной питатель (рис. 155, а) имеет набор бесконечных цепей. Эти цепи висят перед выпускным отверстием бункера и образуют тяжелый занавес, препятствующий самопроизвольному вытеканию материала. Материал движется со скоростью движения цепей, приводимых в движение барабаном; изменяя ее, можно регулировать производительность питателя. Цепные питатели пригодны для кусковых сортированных и рядовых материалов.
Ленточные питатели имеют неподвижные борта (рис. 155,6, в) и отличаются от обычных ленточных конвейеров частичным расположением роликоопор на рабочей ветви лепты и отсутствием их на нижней, а также малой скоростью (около 0,1 - 0,3 м/сек). Ленточные питатели применяют для транспортирования мелкокусковых материалов. Их производительность регулируется переставной задвижкой.
Пластинчатый питатель (рис. 155, г) - это конвейер небольшой длины для перемещения тяжелых, крупнокусковых и среднекусковых материалов.
В винтовом питателе (рис. 155, д) материал перемещается вращающимся в трубе винтом, вал которого опирается на два конусных подшипника, расположенных вне трубы. Такие питатели пользуют для подачи пылевидных, а также крохких мелкокусковых грузов.
Методика расчета ленточного, пластинчатого и винтового питателей принципиально не отличается от расчета соответствующих конвейеров.
Вибрационный питатель (рис. 155, е) состоит из двух частей: подвижного лотка 1 и вибратора 3. Питатель присоединен к несущей конструкции бункера подвесками 2. Вибратор сообщает колебания лотку под углом 20° к плоскости его дна. Лоток при помощи колебаний перебрасывает находящийся в нем материал на небольшие расстояния вперед и таким образом постепенно перемещает его.
Вибрационный питатель предназначен преимущественно для мелкокусковых материалов, реже - для среднекусковых и часто применяется на бетонных заводах для автоматического дозирования материалов.
Производительность лоткового вибрационного питателя
П = (60/1000) Bhn0 Sγ т/ч, (286)
где B - ширина лотка, м;
h - высота слоя материала на лотке, м (обычно h ~ 0,25 B); S - ход лотка, несколько меньший величины хода якоря, м; γ - насыпная плотность материала, кг/м3; п0 - число колебаний в минуту.
Тарельчатый питатель (рис. 155, ж) состоит из вращающегося от двигателя круглого плоского стола-диска 6, телескопического пат рубка 5, не доходящего до плоскости стола и расположенного под выпускным отверстием бункера 4, и косого разгружающего скребка 7. Если поднять или опустить патрубок и скребок, питатель, применяемый преимущественно для пылевидных и мелкокусковых мате риалов, можно использовать для регулирования потока.
