47.5. Бункера, питатели, дозаторы

Высокоэффективная и надежная работа основного технологического оборудования (дробилок, мельниц, грохотов, сепараторов) возможна только в том случае, когда зернистый материал поступает на переработку непрерывно во времени и равномерно по рабочей зоне. Если питание осуществляется нерегулярно, то при недостатке питания машина будет работать вхолостую, а при его избытке машина может быть завалена материалом, что приведет к ее поломке.

При неравномерном распределении материала по ширине дробилки или грохота какая-либо часть устройства будет работать с перегрузкой, что вызовет усиленный односторонний износ узлов машины, их выход из строя или приведет к ухудшению качества продукции.

Для обеспечения надежной и эффективной работы основного оборудования применяют различное вспомогательное оборудование – бункера, затворы, питатели.

Бункера представляют собой емкости для кратковременного хранения материалов. Их устанавливают в начальных и конечных точках транспортировки материалов, в местах перегрузок, а также используют в качестве промежуточных емкостей при неравномерном поступлении исходного материала или для обеспечения непрерывной работы машин.

В зависимости от назначения и условий работы бункера по форме разделяют на пирамидальные (рис. 47.15, а), призмо-пирамидальные (рис. 47.15, б, г), цилиндрические (рис. 47.15, в).

Рисунок 47.15 – Схемы бункеров и способа разгрузки: а – пирамидальный; б, г – призмо-пирамидальный; в – цилиндрический; д – нормальная разгрузка; е – гидравлическая разгрузка; ж – смешанная разгрузка

При нормальной разгрузке из бункера (рис. 47.15, д) происходит перемещение материала, находящегося над выходным отверстием. При гидравлической (рис. 47.15, е) движется весь материал, находящийся в бункере, а при смешанной (рис. 47.15, ж) – часть материала находится в застойной зоне, а часть вытекает с трением о стенки бункера, т.е. в гидравлическом режиме.

Расход материала (м³/с) из бункера определяют по уравнению:

, (47.22)

где  – площадь выходного отверстия, м²;  – скорость истечения материала, м/с.

Скорость истечения материалов (м/с) можно определять по следующим зависимостям:

при нормальном истечении

; (47.23)

при гидравлическом истечении

, (47.24)

где  – коэффициент истечения (определяется экспериментально); для пылевидных и влажных материалов  = 0,22, для кусковых  = 0,4 и для зернистых  = 0,6;  – гидравлический радиус отверстия, м;  – высота материала в бункере, м.

Минимальная площадь выходного отверстия бункера определяется из уравнения

, (47.25)

где  – поперечный размер типичного куска, м;  – угол внутреннего трения.

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

Для обеспечения свободного истечения материала из бункера необходимо выполнить условие:

, (47.26)

где  – угол наклона ребра бункера;  – приведенный коэффициент трения;  – угол между наклонными гранями.

Угол должен быть больше угла естественного откоса материала в покое.

Для уменьшения сводообразования размер выходного отверстия следует принимать не менее .

Затворы предназначены для предотвращения самопроизвольного выхода материала из бункеров. Наиболее распространенные схемы затворов представлены на рис. 47.16.

Рисунок 47.16 – Схемы затворов: а – клапанный откидной; б – клапанный подпорный; в, г – секторные; д – пальцевый; е – цепной; ж, з – шиберные

Клапанный откидной затвор (рис. 47.16, а), применяют для бункеров малого объема при разгрузке их за один прием.

Клапанный подпорный затвор (рис. 47.16, б), применяемый для бункеров малой и средней вместимости, перекрывает выпускное отверстие под нагрузкой.

Секторные затворы (рис. 47.16, в, г) предназначены для мелкозернистых материалов и пластичных сред (строительные растворы), позволяют регулировать сечение выходящего потока материала.

Пальцевый и цепной затворы (рис. 47.16, д, е) применяют для крупнокусковых материалов. Каждый палец может свободно поворачиваться и при перекрытии отверстия бункера ложиться на материал.

Шиберные затворы (рис. 47.16, ж, з) применяют для порошковых материалов. Они могут быть установлены в горизонтальном, вертикальном или наклонном положении.

Питатели

Применяют питатели для равномерной подачи материалов из бункеров в дозаторы, транспортирующие машины и другое технологическое оборудование.

По характеру движения рабочих органов различают питатели с непрерывным движением рабочего органа по замкнутому контуру (ленточные, цепные, пластинчатые); с колебательным движением (вибрационные, секторные лотковые, ячейковые); с вращательным движением (винтовые, барабанные, тарельчатые).

Некоторые конструкции питателей аналогичны транспортерам и рассмотрены выше.

Дисковые (тарельчатые) питатели

Для равномерной подачи мелкозернистых материалов или объемного их дозирования широко применяют дисковые, или тарельчатые питатели, схема устройства которых представлена на рис. 21.10.

Рисунок 47.17 – Дисковый питатель: 1 – труба бункера 2 – вращающийся диск; 3 – нож-сбрасыватель

Питатель состоит из трубы 1, соединенной с бункером, вращающегося диска 2 и ножа-сбрасывателя 3. Поступающий на диск материал располагается на диске в виде усеченного конуса с диаметром нижнего основания , верхнего – (рис. 47.17) и при вращении диска нижние слои материала за счет сил трения приобретают вращательное движение.

Количество материала, сбрасываемого ножом 3 за один оборот диска, регулируется углом установки ножа или изменением расстояния между трубой бункера и диском. В первом случае изменяется объем кольца материала, равный объему усеченного конуса за вычетом объема цилиндра диаметром и высотой , во втором – изменяется общий объем материала на диске вследствие увеличения высоты .

Для нормальной работы питателя необходимо, чтобы центробежная сила не сбрасывала материал с диска. Сброс материала с диска осуществляется ножом, положение которого относительно питателя изменяется специальным устройством.

Частицы материала будут удерживаться на диске при условии, что сила трения будет больше или равна центробежной силе , т.е.

; (21.22)

; (21.23)

, (21.24)

где  – масса частицы, кг;  – ускорение силы тяжести, м/с²;  – коэффициент трения материала о поверхность диска;  – частота вращения диска, рад/с;  – радиус вращения частицы, который можно принять равным радиусу диска, м.

В итоге после преобразований получим:

. (21.25)

Объемная производительность питателя (м³/с) определяется по формуле

, (21.26)

где  – частота вращения диска, 1/с;  – радиус основания конуса материала на диске, м;  – радиус верхней кромки кольца материала, м;  – высота конуса материала на тарелке, м.

Барабанные питатели

Барабанный питатель (рис. 47.18) состоит из корпуса 1 и ячейкового барабана 2 с приводным механизмом. Материал поступает в питатель сверху, заполняя находящиеся вверху ячейки барабана. При переходе этих ячеек вниз, вследствие вращения барабана, материал высыпается через нижний штуцер питателя.

Барабанные питатели применяют для равномерной подачи и выгрузки из бункеров или циклонов сыпучих материалов с размером кусков до 30 мм.

Рисунок 47.18 – Схема устройства барабанного питателя:

1 – корпус; 2 – ячейковый барабан

Производительность барабанного питателя определяется геометрическими размерами барабана и регулируется частотой его вращения. Формула для расчета производительности (м3/с) имеет вид:

, (21.27)

где  – объем ячеек барабана, м3;  – частота вращения барабана, 1/с;  – коэффициент заполнения барабана материалом;  = 0,8  0,9 и зависит от скорости вращения барабана (с уменьшением скорости вращения коэффициент заполнения возрастает).

Дозаторы

Применяют их для приготовления шихты на предприятиях по производству керамических изделий, стекольных заводах, предприятиях коксохимии и ряде других производств. От точности дозирования во многом зависит качество продукции, и в большинстве случаев погрешность дозирования не должна превышать 2 %.

Дозирование материалов можно производить по объему или по массе. Оборудование для объемного дозирования проще по устройству, чем весовые дозаторы, но точность его ниже, чем у них.

В качестве объемных дозаторов можно использовать рассмотренные выше питатели и большинство устройств для транспортирования сыпучих материалов.

Весовые автоматические дозаторы являются наиболее совершенными устройствами. В результате их применения устраняется ручной труд и обеспечивается высокая точность дозирования.