Процессы истечения и сводообразования в бункерах

Процесс истечения происходит примерно так, как показано на рис. 6, а,б: в движение приходит вертикальный столб груза над отверстием, вследствие чего об­разуется воронка, по которой по мере истечения ссыпаются частицы груза.

Рисунок 6 - Схемы процессов:

а, б, в - истечения насыпного груза из бункера; г - сводообразования Истечение груза через симметрично расположенное отверстие бункера проис­ходит в следующем порядке (рис. 6,в): сначала высыпается часть 1, имеющая фор­му конуса или клина, затем часть 2, имеющая форму эллипсоида, затем сдвигаются части 3, далее 4, так что к моменту окончания процесса в нижней части бункера образуется воронка из частей 5, заполняющих «мертвое» пространство. Наимень­ший угол наклона стенок, при котором «мертвое» пространство не образуется зави­сит от коэффициента трения груза о стенку бункера. Для сортированного угля угол 45⁰ – 50⁰ ; для мелкого 60⁰; для руды не менее 65⁰.

2.2.2 Сводообразование

При высыпании над выпускным отверстием нередко образуется свод груза в виде купола или арки. Это характерно, для кусковых грузов, но может иметь место и при мелкофракционных грузах, особенно влажных и слеживающихся. Для ликви­дации сводообразования служат ручные и механические средства (вручную через специальные отверстия в стенках бункера, механические - в виде подвешенного на цепи сверху груза или лопастного колеса); используются также вибраторы, которые включают только при открытом выпускном отверстии. Иногда применяют вдува­ние струи сжатого воздуха через фурмы, расположенные внизу бункера.

Расчет бункеров

2.3.1 Давление на стенки бункера

Давление, производимое на стенки бункеров содержащимся в них грузом зави­сит от свойств этого груза и конфигурации бункера.

Наиболее просто давление на стенки определяется для грузов, по свойствам, близким к жидкостям. В этом случае давление на стенки определяется по гидроста­тическому закону

P = gh, (2.3.1)

где р - давление; — плотность; h — глубина от уровня жидкости.

Для реальных сыпучих грузов вследствие трения частиц между собой и о стен­ки бункера давление на стенки меньше и равно

p = ghk, (2.3.2)

где к - коэффициент подвижности груза к = (1- sin )/(1 + sin )<1,

- угол внутреннего трения примерно равный углу естественного откоса груза в покое.

Формулы (2.3.1) и (2.3.2) используются для неглубоких бункеров (глубина не превышает поперечного размера).

Для более глубоких эта закономерность нарушается вследствие возрастания сил трения груза о стенки, влияющих тем сильнее, чем большее коэффициент трения и чем меньше отношения поперечного сечения бункера F к его периметру П, т.е. чем меньше гидравлический радиус поперечного сечения бункера (R = F/П).

После определенного предела глубины бункера максимальное горизонтальное давление на стенки не возрастает и практически стабилизируется и максимальное давление прямо пропорционально плотности груза и гидравлическому радиусу и обратно пропорционально коэффициенту трения груза о стенку.

(2.3.3)

Максимальное вертикальное давление больше горизонтального

тогда (Па)

2.3.2 Размер выпускных отверстий должен быть достаточным для обеспечения
требуемой пропускной способности и не быть большим во избежании редкого об­рушения больших масс груза, а также утяжеления затворов.

Наименьший размер выпускного отверстия:

- для донных отверстий b (4,0 - 5,5)а ;

- для боковых отверстий с наклонным днищем b (4,5 - 6,0)a
а - типичный размер куска.

Бункерные затворы

Предназначены для перекрытия выпускного отверстия и выпуска из бункера насыпного груза.

Они должны удовлетворять следующим требованиям:

- удобство маневрирования и быстрота действия;

- плотность закрывания;

- возможность регулирования потока груза;

- иметь минимально возможные габаритные размеры, простую и прочную
конструкцию;

- быть приспособленными к применению дистанционного и автоматического
управления.

По роду привода затворы разделяют на ручные и механические. Последние бы­вают электрическим, пневматическими и гидравлическими.

По характеру рабочего движения затвора наибольшее преимущество имеют приводы прямого действия - пневматические и гидравлические.

По способу действия затворы разделяются 2 группы:

- отсекающие поток груза (секторные и в виде плоской задвижки);

- создающие подпор (лотковые).

Плоские затворы имеют стальную плоскую пластину перемещающуюся в па­зах, расположенных по сторонам прямоугольного выпускного отверстия (рис. 7,а,б).

Гусеничные затворы (разновидность плоских) делят на ленточные и пластин­чатые.

Рабочим органом гусеничного затвора является бесконечная лента (рис. 7, в) расположенная под выпускным отверстием и закрепленная в точке в т. А. Она оги­бает два барабана, а ее ветвь прилегающая к выпускному отверстию, установлена на роликах, 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 верхней ленты, и выпускное отверстие постепенно открывается.

Клапанный затвор. Рабочим органом является шарнирный клапан, вращаю­щийся вокруг оси, прикрепленной к стенке бункера около выпускного отверстия.

Секторные затворы состоят из патрубка, прикрепленного к выпускному отвер­стию бункера за фланцы болтами, и шарнирной цилиндрической заслонки (наз. сектором) с боковыми щеками в виде секторов (рис 7, д — и).

Челюстные затворы (рис. 7, ж, з) по принципу действия сходны с секторными и могут рассматриваться как их разновидность. Отличие заключается в том, что вы­пускное отверстие 2 имеет две цилиндрические заслонки 3 (челюсти), связанные между собой зубчатыми секторами 1 на осях так, что при повороте рычага, прикре­пленного к одной челюсти, обе челюсти поворачиваются в противоположных на­правлениях.

Пальцевые затворы (рис. 7, к) предназначены для закрывания выпускного от­верстия под нагрузкой при работе с тяжелыми крупнокусковыми материалами. Их рабочими органами являются пальцы 2, выгнутые из рельсов или легких швеллеров и посаженные рядом один с другим на ось 1, расположенную у верхней кромки вы­пускного отверстия бункера. Пальцы соединены цепями со штоком пневмоцилинд-ра.

Цепной затвор 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.

Круглый затвор. Он состоит из корпуса и барабана, цапфы которого вращаются в подшипниках скольжения. Барабан имеет сквозное отверстие пропускающее на­сыпной груз, вытекающий из выпускного отверстия бункера.

Давление на затворы бункеров, содержащих полужидкие материалы, определя­ется как давление на стенки бункеров. Давление на затворы сыпучих грузов зави­сит от жесткости конструкции затвора и процесса заполнения бункера. Поэтому точное определение давления на затвор является сложной задачей. Для прибли­женных расчетов среднее давление на горизонтальный затвор

р = 5,6k₀ gR ,

где R - гидравлический радиус выпускного отверстия;

k₀ = 1,5 - 2 - коэффициент для бункеров, опорожняемых полностью;

k₀= 1 - не полностью.