Способ упаковки монодисперсных сферических предметов в объеме

 

Изобретение относится к технике загрузки сыпучих зернистых материалов в виде шаров одинакового размера в емкости, технологические аппараты , контейнеры, бункеры. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости процесса. Нижний слой предметов укладывают параллельными рядами. Положение сферических предметов фиксируют в объеме с помощью матрицы 2. Соседние предметы в каждом ряду нижнего слоя размещают соосно во взаимно перпендикулярных направлениях. При последующем заполнении объема путем засыпки предметы послойно заполняют углубления, образуемые между предметами нижележащего слоя. 3 ил. (Л 00 ел со QD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COllHAËÈÑÒÈ×ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„359197 А1 (51) 4 В 65 В 5/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3799219/28-13 (2?) 08. 1О.84 (46) 15. 12.87.. Бюл. У 46 (72) P.З.Адинберг, В.М.Иванов и

В.В. Дильман (53) 621.798.4 (088.8) (56) Китайгородский А.И. Порядок и беспорядок в мире атомов. М.:Наука, 1984, с.31, (54) СПОСОБ УПАКОВКИ МОНОДИСПЕРСНЫХ

СФЕРИЧЕСКИХ ПРЕДМЕТОВ В ОБЪЕМЕ (57) Изобретение относится к технике загрузки сыпучих зернистых материалов в виде шаров одинакового размера в емкости, технологические аппараты, контейнеры, бункеры. Цель изобретения — уменьшение трудоемкости процесса. Нижний слой предметов укладывают параллельными рядами. Положение сферических предметов фиксируют в объеме с помощью матрицы 2.

Соседние предметы в каждом ряду нижнего слоя размещают соосно во взаимно перпендикулярных направлениях.

При последующем заполнении объема путем засыпки предметы послойно заполняют углубления, образуемые между предметами нижележащего слоя.

3 ил.

1359197

Изобретение относится к технике загрузки сыпучих зернистых материалов в виде шаров одинакового разме ра в емкости, технологические аппа5 раты, контейнеры, бункеры и может быть использовано в химической, нефтехимической, горно-рудной отраслях промышленности и на транспорте.

Цель изобретения — уменьшение тру- 1О доемкости процесса.

На фиг. 1 изображена схема расположения монодисперсных сферических предметов в нижйем ряду при упаковке в объеме; на фиг.2 — решетка для 1г фиксации предметов нижнего ряда ; на фиг.3 — бункер с контейнером для упаковки сферических предметов в объеме.

Спбсоб осуществляют следующим об-.. разом.

Для упаковки используют контейнер 1. На дно его помещают матрицу

2 в виде сотовой решетки с гнездами квадратного сечения.5 х 5 мм, со- 25 бранной из металлических полос толщиной 1 мм. Предметы из бункера 3 засыпают в контейнер 1 через шибер 4 с высоты 150 мм. Для равномерного распределения предметов в контейне- до ре 1 бункер 3 установлен с возможностью перемещения, Нижний слой укладывают параллельными рядами.с фиксацией положения сферических предметов в объеме кано 35 тейнера 1.Соседние предметы в каждом ряду нижнего слоя размещают на матрице 2 соосно во взаимно перпендикулярных направлениях. Последующее послойное заполнение сферическими пред40 метами на матрице 2 с предметами осу-,. ществляют путем засыпки объема контейнера 1 из бункера 3 через шибер

4. Скорость засыпки задают из условия, чтобы в контейнере 1 объемная концентрация падающих предметов составляла 1-5Е. При этом предметы движутся свободно, без взаимного влияния, за-. нимая места в углублениях, распределяются равномерно. Заполнив кон50 тейнер 1 до верха с горкой, шибер 4 закрывают и лишние предметы ссыпают, оставляя верхний слой в уровень со стенками контейнера 1. При этом верхний слой имеет плотную решетчатую ук-.

55 ладку, аналогичную той, которая задана матрицей 2 на первом слое.

Получается наиболее плотная регулярная упаковка с плотностью D =u,74.

Проверка насыпной плотности по известным значениям собственной плотности материала, объема и веса.предметов в контейнере 1 подтверждает значение П =. О,74.

При засыпке на ту же матрицу предметов диаметром d = 6/1,15 = 5,2 мм получают регулярную упаковку плотностью ц = 0,68. Аналогичные результаты получают при упаковке предметов из упругих материалов.

Проведенные эксперименты с упаковкой разных предметов на одну и ту же матрицу показывают, что регулярность упаковки сохраняется при отклонении размера предметов от размера ячеек не более, чем на 157. При большем расхождении регулярность нарушается и плотность резко падает.

Для шаров диаметром 1 мм предлагаемый способ вполне приемлем. Ограничения по размеру частиц могут возникнуть при диаметре 0,1 мм и меньше, когда между частицами начинают проявляться адгезионные силы взаимодействия. При наличии соответствующей матрицы, изготовление которой не вызывает технических трудностей, когда нет необходимости вручную укладывать первый слой, а можно сразу сыпать зернистый материал, трудоемкость упаковки шаров 1мм будет не выше, чем в случае более крупных maров. Основное преимущество использования предлагаемого способа относится к упаковке частиц более крупного размера.

Идеальной является упаковка совершенно одинаковых шаров, которые расположены по углам квадратов на взаимном расстоянии, равном 1 диаметру шара, когда шары касаются друг друга. Плотность такой идеальной упа— ковки максимальна и составляет

D = 0,74 °

Однако в реальных условиях, когда шары могут иметь не вполне сферическую форму, отличаются размерами, укладка 1-ro ряда связана с неизбежными погрешностями (например, погрешности изготовления матрицы),.

В этой связи выявлены допустимые отклонения размеров. Проведены специальные опыты, в которых дисперсность размеров шаров варьируется в пределах от 5 до 257. В тех же пределах задаются отклонения размеров ячеек при изготовлении матриц.

13591

15

25

ЭО

Регулярность упаковки сохраняется при превышении размеров ячеек по сравнению со средним размером шаров не более, чем на 157. В этом случае плотность упаковки не ниже, чем

D = 0,68 — 0,7. При большем расхождении размеров регулярность нарушается и плотность резко падает до значения D = 0,6, характерного для беспорядочного расположения частиц в слое.

При расположении ячеек матрицы по углам прямоугольников, каждая иэ сторон которых не превышает 1,15 диаметра шара, последние самопроизвольно выстраиваются в нужном порядке, как на самой матрице, так и в следующих слоях, образуя плотную регулярную упаковку в объеме.

При загрузке с постоянной высоты равномерным рассыпанием по сечению контейнера, используют формулу

D 2ho

Т =

С g S, где я — ускорение свободного падения;

D — плотность упаковки;

С вЂ” объемная концентрация предметов над слоем;

S — - площадь сечения контейнера;

S, — площадь сечения загрузочного шибера.

97 4 ,и более, обеспечивает уменьшение трудовых затрат и времени на проведение процесса плотной упаковки материалов с целью их хранения, транспортировки и использования.

При размещении соседних предметов в каждом ряду нижнего слоя соосно во взаимноперпендикулярных направлениях и послойном заполнении углублений между зафиксированными сферическими предметами путем засыпки объема трудоемкость процесса уменьшается за

-счет правильного регулярного размещения предметов во всем объеме.

При этом благодаря расположению шаров по углам прямоугольников все углубления, образуемые в нервом слое, могут быть заняты шарами второго слоя. Аналогичную решетку образуют шары второго слоя. Поэтому шары тре. тьего слоя занимают соответствующие углубления второго слоя. Эту схему можно продолжить до произвольно боль-. шого числа слоев. Достаточно уложить первый слой в нужном порядке, а за-... тем произвольно сыпать на него шары, которые, занимая устойчивые положения в углублениях, где потенциальная энергия шара в поле тяготения минимальна, самопроизвольно образуют регулярную упаковку.

В приведенных условиях упаковки, д = 10 м/С1, a = 0,74, С = 0,05, З5

Ь=015м, S ==1,44, 10 м

S = 3-10 4 м, время Т = 2 мин.учитывая, что контейнер вмещает более

10 предметов по указанной формуле

4 определяют время загрузки контейне- 40 ра объемом 1 м . Оно составляет порядка 15-20 мин.

Использование предлагаемого способа в технологических процессах с применением катализатора в отраслях 45 промышленности, где производят различные операции с металлическими, стеклянными, фарфоровыми, пластмассовыми шарами, гранулированными минеральными удобрениями, адсорбента- 50 ,,ми, окатышами размером от 1 до 30 мм

Формула из обретения

Способ упаковки монодисперсных сферических предметов в объеме, заключающийся в укладке нижнего слоя параллельными рядами с фиксацией положения сферических предметов в объеме и в последующем послойном заполнении сферическими предметами углублений между зафиксированными предметами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудо-. емкости процесса, соседние предметы в каждом ряду нижнего слоя размещают соосно во взаимно перпендикулярных направлениях, а послойное заполнение углублений между зафиксированными сферическими предметами осуществляют путем засыпки объема1

1359197

Фие 1 фаа2

Составитель А.А.Горбачева

Техред И.Попович Корректор Г.Решетник

Редактор И.Касарда

Заказ 6107/21

Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4