Процессы истечения и сводообразования в бункерах

При истечении насыпного груза из бункера через разгрузочное отверстие образуется свод из подвижных частиц, воспринимающий давления вышележащих слоев. В первой зоне, лежащей над сводом, частицы движутся в замкнутом слое и соприкасаются друг с другом. Из этого слоя частицы непрерывно переходят в область самого свода. Под поверхностью свода начинается зона свободного падения частиц под действием собственной силы тяжести. В этой второй зоне уже нет связанных друг с другом слоев частиц, они не соприкасаются, при падении расстояния между ними увеличиваются [1].

При экспериментальном сравнении бункеров с круглым, квадратным и прямоугольным разгрузочными отверстиями, имеющими одну и туже площадь сечения, установлено, что наибольшее количество груза в единицу времени разгружается из бункера с разгрузочным отверстием, характеризующимся наибольшим гидравлическим радиусом, т. е. из бункера с круглым отверстием. Затем следуют бункеры с квадратным и прямоугольным отверстиями. Щелевое и эллиптическое разгрузочные отверстия примерно равноценны по количеству разгружаемого материала, по скорости потока оба эти отверстия значительно уступают отверстию с круглым сечением.

В несимметричных бункерах сопротивление истечению в 2–3 раза больше, чем в симметричных.

Расчет пропускной способности бункеров

Пропускная способность (т/ч) бункера зависит от скорости истечения сыпучих материалов [1]. Для бункеров непрерывного действия:

, (2.17)

где v – скорость истечения насыпного груза из отверстия бункера, м/с;

ρ – насыпная плотность груза, т/м³;

' – площадь отверстия истечения с учетом кусковатости груза, м²; для круглого отверстия ' = π (D – a')² / 4 (D – диаметр отверстия, м); для прямоугольного отверстия ' = (А_и – а')(B_и – а') (А_и и B_и – размеры сторон отверстия, м).

Определение гидравлического радиуса:

, (2.18)

где D – диаметр выпускного отверстия бункера, мм;

а' – размеры максимальных кусков, мм.

Определение критического радиуса:

. (2.19)

Скорость истечения v груза из бункера:

при R_г > R_кр, ,

при R_г < R_кр, ,

где λ_и – коэффициент истечения, λ_и = 0,2–0,65.

Площадь отверстия истечения:

. (2.20)

Бункерные затворы

Бункерные затворы служат для закрывания и открывания выпускных отверстий бункеров и регулирования выходящего потока насыпного груза.

Точность регулирования потока открыванием выпускного отверстия возможна только при хорошо сыпучих материалах [2].

Бункерные затворы должны иметь простую и прочную конструкцию, малые габариты; обеспечивать удобство маневрирования и быстроту действия, плотность закрывания и возможность регулирования потока груза.

По типу привода затворы бывают ручные и механические (электрические, пневматические и гидравлические) с дистанционным управлением. По способу действия затворы разделяют на: отсекающие поток груза (затворы в виде плоской задвижки и секторные) и создающие подпор (лотковые) [2, 3]. Конструктивные исполнения затворов представлены на рис. 2.21.

а, б – задвижки; в – ленточный гусеничный затвор; г – лотковый затвор;

д – односекторный затвор; е – двухсекторный (челюстной); ж, з – наклонный секторный;

и – сдвоенный секторный; к – пальцевый

Рисунок 2.21 - Конструктивные схемы затворов

Классификация затворов:

в виде плоской задвижки (рис. 2.21 а, б) устанавливаются в днище или боковой стенке бункера;

ленточные гусеничные (рис. 2.21, в) открывают или закрывают отверстие передвижением рамы с закрепленной на ней подвижной конвейерной лентой;

секторные (рис. 2.21, д–и) имеют цилиндрическую поверхность и при закрывании или открывании поворачиваются вокруг горизонтальной оси;

челюстные (рис. 2.21, ж, з) с движением сектора вверх или вниз;

пальцевые (рис. 2.21, к), состоящие из поднимающихся и опускающихся рычагов (пальцев), подвешенных на цепях;

лотковые (рис. 2.21, г) регулируют поток груза изменением угла наклона лотка.