RU227856U1

RU227856U1 - BUN WITH A BULK MATERIAL FLOW SEPARATOR

Info

Publication number: RU227856U1
Application number: RU2024110552U
Authority: RU
Inventors: Антон Анатольевич Шурак; Александр Борисович Голованчиков; Анжелика Анатольевна Шагарова; Ольга Владимировна Коляганова; Виктор Викторович Климов; Евгений Викторович Брюзгин
Filing date: 2024-04-17
Publication date: 2024-08-07

Abstract

Полезная модель относится к устройствам в технологических процессах обработки, кратковременного хранения и транспортировки сыпучих материалов, склонных к сводообразованию с использованием бункеров, и может быть использована на предприятиях агропромышленного комплекса, горнорудной, цементногорной, строительной и других отраслях промышленности. Техническим результатом является повышение эффективности выгрузки сыпучего материала. Поставленный технический результат достигается в бункере с разделителем потока сыпучего материала, содержащем корпус с наклонными стенками, вертикальный разделитель потока материала, разделяющий объем корпуса на равные части, загрузочное и выгрузное окна, при этом разделитель потока закреплен на стенках корпуса посредством пружин растяжения и выполнен из алюминия, предварительно покрытого сополимером глицидилметакрилата и 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропилметакрилата при мольном соотношении сомономеров 0,6:1. The utility model relates to devices in technological processes of processing, short-term storage and transportation of bulk materials prone to arching using bins, and can be used at enterprises of the agro-industrial complex, mining, cement mining, construction and other industries. The technical result is an increase in the efficiency of unloading bulk material. The stated technical result is achieved in a bin with a bulk material flow divider, comprising a housing with inclined walls, a vertical material flow divider dividing the volume of the housing into equal parts, loading and unloading windows, wherein the flow divider is fixed on the walls of the housing by means of tension springs and is made of aluminum, pre-coated with a copolymer of glycidyl methacrylate and 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methacrylate at a molar ratio of comonomers of 0.6:1.

Description

Полезная модель относится к устройствам в технологических процессах обработки, кратковременного хранения и транспортировки сыпучих материалов, склонных к сводообразованию с использованием бункеров, и может быть использована на предприятиях агропромышленного комплекса, горнорудной, цементногорной, строительной и других отраслях промышленности.The utility model relates to devices in technological processes of processing, short-term storage and transportation of bulk materials prone to arching using bunkers, and can be used at enterprises in the agro-industrial complex, mining, cement mining, construction and other industries.

Известен бункер-питатель для порошкообразных материалов, в котором организовано послойное механическое воздействие сводоразрушающих элементов, закрепленных шарнирно на нижнем свободном конце вала, на порошкообразный материал в бункере , за счет его возвратно-поступательного и вращательного движения, бункер-питатель также содержит микропроцессор, который регулирует и контролирует величины линейного перемещения и скорости вращения, входной сигнал микропроцессора прямым или косвенным образом связан с расходной концентрацией порошка, поступающего в разгрузочное устройство бункера , и поддерживаемой в заданных границах за счет наличия обратной связи [Пат. РФ №2406671, МПК B65D 88/26, опубл. 20.12.2010 г.].A feeder hopper for powdery materials is known, in which a layer-by-layer mechanical action of arch-breaking elements, pivotally fixed on the lower free end of the shaft, on the powdery material in the hopper is organized, due to its reciprocating and rotational movement, the feeder hopper also contains a microprocessor, which regulates and controls the values of linear movement and rotation speed, the input signal of the microprocessor is directly or indirectly connected with the flow concentration of the powder entering the unloading device of the hopper, and maintained within specified limits due to the presence of feedback [Patent. RF No. 2406671, IPC B65D 88/26, published. 20.12.2010].

Недостатками известного бункера-питателя является необходимость использования замкнутой системы управления, что снижает надежность функционирования, а, следовательно, и эффективность использования бункера в целом.The disadvantages of the known bunker-feeder are the need to use a closed control system, which reduces the reliability of operation, and, consequently, the efficiency of using the bunker as a whole.

Известна конструкция бункера для сыпучих материалов, включающая бункер для сыпучих материалов с наклонными стенками, вертикальный разделитель потока материала на зоны и выгрузное окно. Объем выгрузного бункера разделен на вертикальные зоны, в нем установлен побудитель истечения материала, выполненный в виде шторы из отрезков сварной цепи, установленных в вертикальной плоскости через определенный шаг. Разрушение сводов в бункере осуществляют, приводя в движение побудитель истечения материала посредством электропривода [Пат. РФ №2721639, МПК B65D 88/64, опубл. 21.05.2020 г.].A design of a bulk material bin is known, including a bulk material bin with inclined walls, a vertical separator of the material flow into zones and a discharge window. The volume of the discharge bin is divided into vertical zones, in which a material outflow stimulant is installed, made in the form of a curtain of welded chain sections installed in a vertical plane at a certain pitch. The destruction of the vaults in the bin is carried out by setting in motion the material outflow stimulant by means of an electric drive [Patent. RF No. 2721639, IPC B65D 88/64, published. 05.21.2020].

Недостатками известного бункера для сыпучих материалов являются повышенная энергоемкость сводоразрушения, неравномерное истечение сыпучего материала, увеличение капитальных затрат за счет сложной конструкции побудителя истечения материала, увеличение эксплуатационных затрат за счет необходимости приводить в движение побудитель истечения материала для разрушения сводов, что в совокупности снижает эффективность протекания процесса выгрузки.The disadvantages of the known bunker for bulk materials are the increased energy consumption of arch destruction, uneven flow of bulk material, increased capital costs due to the complex design of the material flow inducer, increased operating costs due to the need to set in motion the material flow inducer to destroy arches, which together reduces the efficiency of the unloading process.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является выгрузной бункер с разделителем потока сыпучего материала, содержащий бункер для сыпучих материалов с наклонными стенками, загрузочное и выгрузное окна, разделитель потока сыпучего материала расположен по центральной осевой линии бункера и выполнен в виде пластины, жестко прикрепленной к противоположным стенкам бункера, разделяющей объем бункера на равные части, при этом расстояние от верхней кромки бункера до верхнего края разделителя потока сыпучего материала равно 0,25 высоты бункера, а расстояние от выгрузного окна бункера до нижнего края разделителя потока сыпучего материала равно 0,3 высоты бункера [Пат. РФ № 2793477, МПК B65D 88/64, опубл. 04.04.2022 г.].The closest technical solution in terms of the set of features to the claimed object and adopted as a prototype is an unloading hopper with a bulk material flow divider, comprising a hopper for bulk materials with inclined walls, loading and unloading windows, a bulk material flow divider located along the central axial line of the hopper and made in the form of a plate rigidly attached to the opposite walls of the hopper, dividing the volume of the hopper into equal parts, while the distance from the upper edge of the hopper to the upper edge of the bulk material flow divider is equal to 0.25 of the hopper height, and the distance from the hopper unloading window to the lower edge of the bulk material flow divider is equal to 0.3 of the hopper height [Patent. RF No. 2793477, IPC B65D 88/64, published. 04.04.2022].

Недостатками данной конструкции является низкая эффективность выгрузки сыпучего материала из бункера в виду возможности налипания части материального потока на поверхность разделителя и наклонные стенки. Неравномерностью распределения частиц сыпучего материала в пространстве бункера, а также в процессе выгрузки образование различных усилий на динамические своды в обоих равных объемах, образованных разделителем, приводит к зависанию части потока сыпучего материала в одной из областей, а также создает неравномерную выгрузку сыпучего материала, что совокупно снижает эффективность процесса выгрузки.The disadvantages of this design are the low efficiency of unloading bulk material from the bin due to the possibility of part of the material flow sticking to the surface of the separator and inclined walls. The uneven distribution of particles of bulk material in the space of the bin, as well as the formation of various forces on the dynamic arches in both equal volumes formed by the separator during unloading, leads to the hanging of part of the flow of bulk material in one of the areas, and also creates an uneven unloading of bulk material, which collectively reduces the efficiency of the unloading process.

Техническим результатом является повышение эффективности выгрузки сыпучего материала.The technical result is an increase in the efficiency of bulk material unloading.

Поставленный технический результат достигается в бункере с разделителем потока сыпучего материала, содержащем корпус с наклонными стенками, вертикальный разделитель потока материала, разделяющий объем корпуса на равные части, загрузочное и выгрузное окна, при этом разделитель потока закреплен на стенках корпуса посредством пружин растяжения и выполнен из алюминия, предварительно покрытого сополимером глицидилметакрилата и 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропилметакрилата при мольном соотношении сомономеров 0,6:1.The stated technical result is achieved in a hopper with a bulk material flow divider, comprising a housing with inclined walls, a vertical material flow divider dividing the volume of the housing into equal parts, loading and unloading windows, wherein the flow divider is secured to the walls of the housing by means of tension springs and is made of aluminum, pre-coated with a copolymer of glycidyl methacrylate and 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methacrylate at a molar ratio of comonomers of 0.6:1.

Прикрепление разделителя потока на пружины растяжения к противоположным стенкам бункера позволит создавать вибрационное воздействие на поток загружаемого материала в процессе наполнения, что даст возможность равномерно распределять сыпучий материал по объему бункера, а также в процессе выгрузки оказывать вибрационное воздействие на динамические своды, что предотвратит налипание частиц сыпучего материала на поверхность разделителя и стенок бункера. Также вибрационные воздействия разделителя позволяют уплотнять слой сыпучего материала при загрузке сыпучего материала, тем самым сводя к минимуму долю пустот в слое, следовательно, делая его более плотным, что способствует созданию однородных динамических сводов и равномерному распределению частиц по объему бункера. В процессе выгрузки сыпучего материала вибрационное воздействие на слой дает возможность предотвратить налипание частиц на поверхность стенок (колебания частиц в слое будут отрывать налипшие частицы) и способствовать равномерному продвижению слоя в объеме бункера, а, следовательно, равномерной выгрузке. Колебания распределителя потока в направлении стенок бункера позволят интенсивно предотвращать налипания частиц сыпучего на стенки и создавать однородные динамические своды. Данные факты в совокупности позволят повысить эффективность процесса загрузки сыпучего материала и как следствии его выгрузки.Attaching the flow divider to the tension springs on the opposite walls of the bin will create a vibration effect on the flow of the loaded material during the filling process, which will make it possible to evenly distribute the bulk material throughout the bin volume, and also during the unloading process to exert a vibration effect on the dynamic arches, which will prevent the adhesion of bulk material particles to the surface of the divider and the bin walls. Also, the vibration effects of the divider allow compacting the bulk material layer during the loading of the bulk material, thereby minimizing the proportion of voids in the layer, therefore, making it denser, which contributes to the creation of uniform dynamic arches and uniform distribution of particles throughout the bin volume. During the unloading of the bulk material, the vibration effect on the layer makes it possible to prevent the adhesion of particles to the surface of the walls (vibrations of the particles in the layer will tear off the adhered particles) and to promote uniform advancement of the layer in the bin volume, and, consequently, uniform unloading. The flow distributor oscillations in the direction of the bunker walls will allow intensive prevention of bulk particles sticking to the walls and creation of homogeneous dynamic arches. These facts in combination will allow increasing the efficiency of the process of loading bulk material and, as a consequence, its unloading.

Исполнение разделителя потока из алюминия, на поверхность которого нанесено полимерное покрытие, состоящие из сополимера глицидилметакрилата и 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропилметакрилата при мольном соотношении сомономеров 0,6:1 обеспечивает водоотталкивающие свойства поверхности разделителя потока и позволяет достигнуть эффекта супергидрофобности, что позволит предотвратить налипания частиц сыпучего материала на поверхность уплотнения и создавать дополнительные напряжения разрушения динамических сводов в объеме бункера. Уменьшение площади поверхности контакта сыпучего материала с поверхностью разделителя (минимизация механического воздействия частиц на поверхность разделителя позволит предотвратить износ его поверхности и разрушение полимерного покрытия) и тем самым увеличит время безостановочной работы бункера. Все сказанное выше свидетельствует о увеличении эффективность работы устройства в целом.The flow divider is made of aluminum with a polymer coating applied to its surface consisting of a copolymer of glycidyl methacrylate and 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methacrylate at a molar ratio of comonomers of 0.6:1, which ensures water-repellent properties of the flow divider surface and allows achieving a superhydrophobic effect, which will prevent the adhesion of bulk material particles to the seal surface and create additional stresses of destruction of dynamic arches in the volume of the hopper. Reducing the contact surface area of the bulk material with the surface of the divider (minimizing the mechanical impact of particles on the surface of the divider will prevent wear of its surface and destruction of the polymer coating) and thereby increase the time of non-stop operation of the hopper. All of the above indicates an increase in the efficiency of the device as a whole.

На фиг 1. - общий вид бункера в разрезе; Fig. 1. - general view of the bunker in section;

на фиг. 2 - вид с боку в разрезе; Fig. 2 - side view in section;

на фиг. 3 - увеличенный вид А.Fig. 3 - enlarged view A.

Бункер с разделителем потока сыпучего материала состоит из корпуса 1, загрузочного окна 2, выгрузного окна 3, шиберной задвижки 4 разделителя 5 потока сыпучего материала закрепленного на стенках корпуса 1 пружинами растяжения 6. Разделитель 5 делит рабочий объем корпуса 1 на две равные части и выполнен в виде пластины из алюминия, предварительно покрытой сополимером глицидилметакрилата глицидилметакрилата и
1,1,1,3,3,3-гексафторизопропилметакрилата при мольном соотношении сомономеров 0,6:1.The hopper with a bulk material flow divider consists of a housing 1, a loading window 2, an unloading window 3, a slide gate 4, a divider 5 of the bulk material flow secured to the walls of the housing 1 by tension springs 6. The divider 5 divides the working volume of the housing 1 into two equal parts and is made in the form of an aluminum plate, pre-coated with a copolymer of glycidyl methacrylate glycidyl methacrylate and
1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methacrylate with a molar ratio of comonomers of 0.6:1.

Пример работы бункера с разделителем потока сыпучего материала. An example of the operation of a hopper with a bulk material flow divider.

Перед установкой в корпус 1 разделителя 5, выполненный из алюминия, погружают в 3 мас.% растворе сополимера (глицидилметакрилата и 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропилметакрилата при мольном соотношении сомономеров 0,6:1) в метилэтилкетоне на 30 мин, затем вынимают и термостатируют при 140°С в течение 30 мин, что позволяет создать супергидрофобное покрытие на поверхности разделителя 5 с углом смачивания 169°.Before installation in housing 1, separator 5, made of aluminum, is immersed in a 3 wt.% solution of copolymer (glycidyl methacrylate and 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methacrylate at a molar ratio of comonomers of 0.6:1) in methyl ethyl ketone for 30 min, then removed and thermostatted at 140°C for 30 min, which makes it possible to create a superhydrophobic coating on the surface of separator 5 with a wetting angle of 169°.

При закрытой шиберной задвижке 4 сыпучий материал подается в корпус 1 бункера через загрузочное окно 2. Разделитель 5, при попадании частиц загружаемого материала, начинает вибрировать за счет чередующегося растяжения-сжатия пружин 6, закрепленных на стенках корпуса 1 (при загрузке сыпучего материала загружаемый поток воздействует на разделитель 5, что приводит в колебания пружины 6). За счет вибрации разделителя 5 поток сыпучего материала равномерно и постепенно распределяется в объеме аппарата. При достижении слоя сыпучего материала в корпусе 1 бункера нижней кромки разделителя 5 он начинает, ко всему прочему, уплотнять слой сыпучего материала (разделитель 5, за счет своих колебаний, уменьшает долю пустот в объеме сыпучего материала), тем самым выравнивая динамические своды с обеих сторон разделителя 5. При заполнении корпуса 1 бункера и скрытии разделителя 5 в слое материала он перестает совершать колебания, загрузка завершается. В виду того, что на поверхность разделителя 5 нанесено полимерное покрытие (глицидилметакрилата и 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропилметакрилата при мольном соотношении сомономеров 0,6:1) частицы сыпучего материала в слое не будут налипать на его поверхность за счет супергидрофобности поверхности, что позволит создать дополнительные усилия в слое, которые будут способствовать выравниванию динамических сводов.When the slide gate 4 is closed, the bulk material is fed into the hopper body 1 through the loading window 2. The separator 5, when particles of the loaded material enter, begins to vibrate due to the alternating tension-compression of the springs 6 fixed to the walls of the body 1 (when loading the bulk material, the loaded flow acts on the separator 5, which causes the spring 6 to vibrate). Due to the vibration of the separator 5, the flow of bulk material is evenly and gradually distributed in the volume of the apparatus. When the layer of bulk material in the hopper body 1 reaches the lower edge of the separator 5, it begins, among other things, to compact the layer of bulk material (the separator 5, due to its vibrations, reduces the proportion of voids in the volume of bulk material), thereby leveling the dynamic arches on both sides of the separator 5. When the hopper body 1 is filled and the separator 5 is hidden in the material layer, it stops vibrating, and loading is completed. Due to the fact that a polymer coating (glycidyl methacrylate and 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methacrylate at a molar ratio of comonomers of 0.6:1) is applied to the surface of separator 5, particles of bulk material in the layer will not stick to its surface due to the superhydrophobicity of the surface, which will create additional forces in the layer that will help to align the dynamic arches.

После заполнения бункер начинает работать на выгрузку. Открывается шиберная задвижка 4 и материал начинает постепенно истекать из выгрузного окна 3. Сам сыпучий материал в корпусе 1 в области ниже разделителя 5 и по всей его высоте распределен равномерным, плотным слоем и динамические своды в данной области имеют минимально возможный угол наклона к горизонту, вследствие чего истечение происходит равномерно по всей площади выгрузного окна 3. Однако, часть материала, расположенная выше разделителя 5, имеет максимально возможный угол наклона динамического свода. При достижении слоем сыпучего материала верхней кромки разделителя 5, который начинает вибрировать за счет воздействия на пружины 6 не уравновешенной массы сыпучего материала. В результате чего динамические своды разрушаются, тем самым стремясь к минимальному углу наклона. Следовательно, в течение всего процесса выгрузки, весь слой материала равномерно выгружается по всей площади выгрузного окна 3.After filling, the bin starts unloading. The slide gate 4 opens and the material starts to gradually flow out of the unloading window 3. The bulk material itself in the body 1 in the area below the divider 5 and along its entire height is distributed in a uniform, dense layer and the dynamic arches in this area have the minimum possible angle of inclination to the horizon, as a result of which the outflow occurs uniformly over the entire area of the unloading window 3. However, part of the material located above the divider 5 has the maximum possible angle of inclination of the dynamic arch. When the layer of bulk material reaches the upper edge of the divider 5, it begins to vibrate due to the effect on the springs 6 of the unbalanced mass of bulk material. As a result, the dynamic arches are destroyed, thereby tending to the minimum angle of inclination. Consequently, during the entire unloading process, the entire layer of material is uniformly unloaded over the entire area of the unloading window 3.

Бункер с разделителем потока сыпучего материала, а именно, корпус 1, задвижка 3 и разделитель 5, можно выполнить, при использовании с относительно сухими материалами, из низколегированных сталей (например, 09Г2С), а при работе с влажным материалом - из нержавеющей стали (например, 12Х18Н10Т). Пружины растяжения 6 выбираются в зависимости от объема сыпучего материала находящегося над поверхностью разделителя 5 с учетом запаса на возможное налипание частиц на его поверхность. Пусть масса частиц слоя, действующая на разделитель 5 соответственно, будет равна M=40 кг, а коэффициент увеличения массы примем равным a=1,25. Тогда, следовательно, максимально возможный вес оказывающий давление на разделитель 5 составит P_max=M⋅g⋅a=40⋅9,81⋅1,25=490,5Н, а на каждую пружину 6 будет приходиться максимальное воздействие Р_пруж= P_max/n=490,5/4=122,6 Н (n=4 количество пружин, соединяющих разделитель 5 со стенкой корпуса 1). Данное максимальное воздействие обеспечивается рядом стандартной пружиной растяжения 6 1086-0322 [ГОСТ 18794-80]. The hopper with a bulk material flow separator, namely, the body 1, the valve 3 and the separator 5, can be made, when used with relatively dry materials, from low-alloy steels (e.g., 09G2S), and when working with wet material - from stainless steel (e.g., 12X18N10T). The tension springs 6 are selected depending on the volume of bulk material located above the surface of the separator 5, taking into account the reserve for possible adhesion of particles to its surface. Let the mass of the layer particles acting on the separator 5 be equal to M = 40 kg, and the mass increase coefficient be taken as a = 1.25. Then, consequently, the maximum possible weight exerting pressure on the separator 5 will be P _max = M⋅g⋅a = 40⋅9.81⋅1.25 = 490.5 N, and each spring 6 will have the maximum impact of P _spring = P _max /n = 490.5/4 = 122.6 N (n = 4 number of springs connecting the separator 5 with the wall of the housing 1). This maximum impact is provided by a number of standard extension springs 6 1086-0322 [GOST 18794-80].

Таким образом, использование бункера с разделителем потока сыпучего материала, содержащего корпус с наклонными стенками, загрузочное и выгрузное окна, разделитель потока, закрепленный на стенках корпуса посредством пружин растяжения и выполненный из алюминия, предварительно покрытого сополимером глицидилметакрилата и 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропилметакрилата при мольном соотношении сомономеров 0,6:1, позволяет повысить эффективность выгрузки сыпучего материала.Thus, the use of a hopper with a bulk material flow divider, comprising a housing with inclined walls, loading and unloading windows, a flow divider secured to the walls of the housing by means of tension springs and made of aluminum, pre-coated with a copolymer of glycidyl methacrylate and 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methacrylate at a molar ratio of comonomers of 0.6:1, makes it possible to increase the efficiency of unloading bulk material.

Claims

A hopper with a bulk material flow divider comprising a housing with inclined walls, a vertical material flow divider dividing the volume of the housing into equal parts, loading and unloading windows, characterized in that the flow divider is secured to the walls of the housing by means of tension springs and is made of aluminum pre-coated with a copolymer of glycidyl methacrylate and 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl methacrylate at a molar ratio of comonomers of 0.6:1.