CC BY
24
Дудкин Е.П., Алексеев А.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ЗАКУПОРИВАНИЯ ВЫПУСКНЫХ ПАТРУБКОВ В БУНКЕРНЫХ УСТРОЙСТВАХ С ЛОПАСТНЫМ ПИТАТЕЛЕМ
Расфасовывание сыпучих продуктов в различные виды тары является важной технологической операцией, выполняемой на складах готовой продукции предприятий различных отраслей экономики России, среди которых промышленность строительных материалов, пищевая промышленность, химическая промышленность и др. Указанная операция представляет собой завершающий этап в сложном технологическом процессе производства сыпучего груза и одновременно лежит в основе формирования транспортного процесса последующей доставки сыпучего груза к потребителям [1]. Для расфасовывания сыпучих грузов используются специальные технологические машины, называемые затарочные устройства. Широкое распространение в настоящее время имеют затарочные устройства, в которых выпуск сыпучего груза осуществляется за счет вращения лопастного питателя. Важным достоинством таких затарочных устройств является простота конструкции, высокая производительность при умеренном энергопотреблении. Общим недостатком затарочных устройств названного типа, является образование заторов сыпучего груза в полости выпускного патрубка и как следствие нестабильность рабочего процесса. Заторы сыпучего груза снижают производительность рабочего процесса за счет уменьшения проходного сечения выпускного патрубка и в конечном итоге приводят к полному перекрытию (закупориванию) выпускного патрубка. В результате производительность затарочного устройства падает до 0 [2]. Авторами исследований теоретически обоснована причина образования затора
сыпучего груза в полости выпускного патрубка.
Исходя из общих принципов проектирования бункерных устройств, эффективная работа лопастного питателя возможна только при выполнении условия [3]:
Озу = 3.6-ос,
где Озу- производительность затарочного устройства, т/ч. Значение Озу задается технологически.
Ос- секундный расход сыпучего груза из бункера, т/ч.
Поскольку частота вращения лопастного питателя и скорость истечения сыпучего груза из бункера не меняются, каждая лопасть при его вращении захватывает одну и ту же массу сыпучего груза, которую затем забрасывает в выпускной патрубок. Таким образом, рабочий процесс затарочного устройства с лопастным питателем представляет собой периодическую подачу в выпускной патрубок одинаковых по массе, объему и длине порций сыпучего груза (рис.1)
Рис. 1. Процесс образования порций сыпучего груза при отсутствии закупоривания патрубка.
Период подачи порций сыпучего груза, с
60
п ■ г
(1)
где п- частота вращения лопастного питателя, об/мин. Значение п определяется производительностью рабочего процесса.
z — число лопастей питателя.
Масса каждой порции сыпучего груза, кг
тп,
О ■ (
^зу п
порц 3.6 ■
Длина каждой вошедшей в патрубок порции сыпучего груза, кг
4 • V,
порц
200 • О
зу
(2)
трц ж ■ 3 ■ ж ■ п ■ г ■ к ■у ■
где Удорц — объем одной порции сыпучего груза, м3; у— насыпная плотность сыпучего груза, кг/м3; к— коэффициент, учитывающий разряжение сыпучего груза при попадании в патрубок. Обычно к= 0,4; ^ —
внутренний диаметр выпускного патрубка, м3.
Затор сыпучего груза в полости выпускного патрубка возникает вследствие взаимного соударения порций сыпучего груза. Это становится возможным, когда каждая вошедшая в патрубок порция сыпучего груза не успевает из него полностью выйти и с ней соударяется следующая порция сыпучего груза (рис. 2).
Рис. 2. Процесс образования порций сыпучего груза при возможном закупоривании патрубка.
В результате скорость движения ударившей порции уменьшается. За этой порцией, вследствие соударения с ней, уменьшится скорость движения следующей порции сыпучего груза и т.д. Пропускная способность выпускного патрубка снижается или вообще становится равной 0 (закупоривание).
Математически условие отсутствия закупоривания выпускного патрубка выглядит следующим образом:
Sint > К1 • 1порц . (3)
где к1 - коэффициент, учитывающий отклонение фактической длины порции сыпучего груза от расчетной; Sint - расстояние между двумя соседними порциями сыпучего груза при движении их в полости выпускного патрубка, м
1 9
fgt2 + (Vq - fgt) • tn ,
2
(4)
здесь t- время движения ранее вошедшей в выпускной патрубок порции сыпучего груза, с; g - ускорение свободного падения, g= 9,81м/с2; f- коэффициент трения скольжения сыпучего груза о внутреннюю поверхность выпускного патрубка; V0- скорость подачи порций сыпучего груза на вход в патрубок, м/с. Значение V0 зависит от Озу.
Анализ формул (1), (2), (4) показывает, что выполнение условия (3) можно обеспечить за счет варьирования следующих параметров: z- число лопастей питателя, 0д - внутренний диаметр выпускного па-
трубка, n- частота вращения лопастного питателя. Значение коэффициента к1 определяется опытным путем для каждого сыпучего груза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексеев А.В. Совершенствование затарочных устройств в транспортно-технологических схемах перевозки сыпучих грузов (на примере клапанных мешков) // Дис. канд. техн. наук. Санкт- Петербург,
2003. 213с
2. Дудкин Е.П., Побежимов Н.Ф., Алексеев А.В. Исследование причин нестабильной работы устройств для заполнения сыпучих грузов в тару // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2005. Специальный выпуск. с 215-221
3. Алферов К.В., Зенков Р.Л. Бункерные установки. Проектирование, расчет, эксплуатация. М.:
Машгиз, 1955. 380с
