Тема лекции: Оборудование для хранения сыпучих материалов. Бункера и затворы

Лекция №8

Бункера представляют собой емкости для кратковременного хра­нения материалов. Они устанавливаются в начальных и конечных пунктах транспортирования материалов, в местах перегрузок, а также используются в качестве промежуточных емкостей, обеспе­чивающих стабильную работу оборудования при неравномерном поступлении материалов или для обеспечения успешной работы сочетаний машин циклического и непрерывного действия.

В зависимости от назначения и условий работы бункера изго­товляют пирамидальной (рис. 38, а), призмо-пирамидальной (рис. 38, б, г) и цилиндрической (рис. 38, в) формы. Схема разгрузки материалов из бункеров может быть нормальной (рис. 38, д), когда движется столб материала, находящийся над выходным отверстием, гидравлической (рис. 38, е), когда движется весь материал, нахо­дящийся в бункере, смешанной (рис. 38, ж).

Расход материала (м³/ч) из бункера определяется, как для транс­портных устройств непрерывного действия

П = 3600Fv,

где F — площадь выходного отверстия, м²;

v — скорость истечения материала, м/с.

Скорость истечения в м/с рекомендуется определять так:

при нормальном истечении

;

при гидравлическом истечении

где - коэффициент истечения, определяемый опытным

путем; для пылевидных и влажных материалов = 0,22;

для кусковых = 0,4 и для зернистых = 0,6;

R = F/A — гидравлический радиус отверстия, равный отно­шению его площади F

к периметру А м;

h — высота материала в бункере, м.

Минимальная площадь выходного отверстия в м²

F = 6,25 (d_cp + 0,08)² tg² φ,

где d_ср — поперечный размер типичного куска, м;

φ — угол внутреннего трения.

Для порошковых и мелкозернистых материалов площадь раз­грузочного отверстия должна быть не менее 0,09 м².

Материал будет свободно истекать из бункера, когда

tgδ ≥ f,

где δ — угол наклона ребра бункера (рис. 38, а);

f = приведенный коэффициент трения;

f_c - коэффициент внешнего трения материала о стенку;

β — угол между наклонными гранями.

Угол δ должен быть больше угла естественного откоса материала в покое.

Рисунок 38 – Основные схемы бункеров

Чтобы уменьшить сводообразование, размер выходного отвер­стия следует принимать не менее 3d_cp. Для побуждения материала при разгрузке стенкам бункера можно сообщать вибрацию или при­менять аэрирование.

Затворы. Затворы предназначены для перекрывания выпускных отверстий бункеров и регулирования подачи материалов. Они должны обеспе­чивать плотность перекрывания и невозможность самопроизволь­ного открывания выходного отверстия, быстро срабатывать при мини­мальных усилиях управления, регулировать поток материала, быть компактными. Наиболее распространенные схемы затворов показаны на рис. 39.

Рисунок 39 – Схемы затворов

Клапанный откидной затвор (рис. 39, а) применяется для бун­керов малого объема, когда бункер разгружается за один прием. Нагрузка на клапанный затвор при коэффициенте внешнего трения /_s

Т^΄ = Т (sin α — f_scos α);.

момент, нагружающий затвор,

М = Т ^΄а.

Для жидкотекучих материалов вертикальная нагрузка Т (Н)

Т = ρgFh,

где ρ — объемная масса материала, кг/м³;

g — ускорение свободного падения, м/с²;

F - площадь сечения потока материала, м²;

h — высота столба материала, м.

При сыпучих материалах

T=FP= Fρg

где Р — среднее давление на единицу площади, Па;

R — гидравлический радиус отверстия, м;

f — коэффициент внутреннего трения;

m = 1 + 2f² — 2f — коэффициент подвижности (для основных строительных материалов f= 0,8, тогда m ≈ ≈ 0,22).

При квадратном отверстии

R=

где В — сторона квадрата;

Т = 14,2B³ρ;

при круглом отверстии

R = ;

T ≈ 11 D³ρ

где Т, Н.

Клапанный подпорный затвор (рис. 39, б), применяемый для бункеров малого и среднего объема при зернистых и кусковых материалах, позволяет перекрывать выпускное. отвер­стие под нагрузкой.

Угол наклона лотка дает возможность регулировать скорость выхода материала.

Секторные затворы (рис. 39, в, г), применяемые для мелкозернистых материалов и пластичных сред (бетонов, растворов), позволяют регулировать сечение выходящего потока материала. Затворами управляют вручную или при помощи пневмоцилиндров и других приводов.

Секторные затворы воспринимают полную вертикаль­ную нагрузку Т. Момент трения, который необходимо преодолеть при открытии затвора, (Н-м)

М = Tf_er,

где f_с — коэффициент трения материала о затвор;

r — радиус затвора, м.

Пальцевый и цепной затворы (рис. 39, д, е) применяют при крупнокусковых материалах. Каждый палец имеет относительную свободу движения и при перекрытии отверстия бун­кера ложится на материал. Масса пальцев должна быть достаточной, чтобы создать момент от силы тяжести пальца М_П, превышающий момент М_T от нагрузки на затвор, т. е.

М_П≥М_Т или

М_П = kM_T,

где k = 1,25 учитывает трение в шарнире и неравномерную работу всех пальцев.

Выражение представим в развернутом виде

Gl_G cos α = k {Г΄ а — N l_N).

Учтя, что сила трения материала о лобовые участки пальцев N = Т΄f_с. найдем силу тяжести пальцев (Н)

G=

где f_с — коэффициент трения материала о стенки.

Нормальная нагрузка (Н), создаваемая силой тяжести цепей затвора G_ц должна быть достаточной, чтобы удержать материал

N = G_ц cos (α+ γ).

Из условия равенства нулю проекций всех сил на плоскость, перпендикулярную днищу, имеем

Р = N (cos у — f_с sin у),

где Р — реакция со стороны днища, Н.

Из равенства нулю суммы проекции сил на плоскость днища имеем

T΄ = N[f_c(cosγ - f_цsinγ) + (f_ц cosγ + sinγ)],

где f_ц — коэффициент трения материала о цепи.

Подставив в выражение (1) вместо N его значение и решая это выражение относительно G_ц, получим

.

Шиберные затворы (рис. 19, ж, з) применяют для порошкообразных материалов. Их можно устанавливать в горизон­тальном, вертикальном или наклонном положениях.

Усилие (Н), необходимое для перемещения шибера, для горизон­тального затвора

Р = kT (f_c + f_o);

для вертикального затвора

Р = kT ' (f_с + f_o),

где k — коэффициент запаса, равный 1,2;

f_o — коэффициент трения шибера в пазах;

f_с — коэффициент трения материала о шибер.

Литература: 4 осн. [369-393], 1 доп. [90-96], 2 доп. [243-248].

Контрольные вопросы:

1. Основные схемы бункеров.

2. Давление сыпучего материала на стенки бункера.

3. Назначение затворов, типы.

4. Определение давления сыпучего материала на затвор.

5. Как определяется коэффициент бокового давления?

6. Разновидности истечения материала из бункера.

Дата добавления: 2015-06-26