Хранилище для сыпучих материалов

 

Изобретение относится к емкостям для хранения сыпучих материалов, в частности к железобетонным и стальным бункерам, силосам, и может найти применение в таких областях народного хозяйства, как промышленность строительных материалов, горнорудная, химическая, пищевая и др. промышленности. Изобретение направлено на улучшение условий эксплуатации хранилища и упрощение выпуска сыпучих материалов из хранилища за счет снижения уплотнения сыпучего и устранения сводообразования вблизи выпускных отверстий. Хранилище для сыпучих материалов содержит прямоугольную в плане емкость, днище с наклонными стенками и щелевые выпускные отверстия. Новым в устройстве является то, что днище снабжено двумя боковыми секциями, образованными вертикальными стенками ограждения, наклонными стенками и щелевыми выпускными отверстиями, при этом наклонные стенки днища размещены внутри емкости и вне ее между стенками ограждения обеих боковых секций, а выпускные отверстия двух секций расположены в плане на одной оси с выпускными отверстиями емкости. 9 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к емкостям для хранения сыпучих материалов, в частности, к железобетонным и стальным бункерам, силосам и может найти применение в таких областях народного хозяйства, как промышленность строительных материалов, горнорудная, химическая, пищевая и др. промышленности.

Известно хранилище для сыпучих материалов, включающее прямоугольную в плане емкости с вертикальными стенками и днище с наклонными стенками и щелевыми и прямоугольными выпускными отверстиями [1].

Недостатками хранилища являются уплотнение сыпучих материалов вблизи выпускных отверстий и их зависание, вследствие чего зависают неудовлетворительные условия эксплуатации хранилища. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является хранилище для сыпучих материалов, содержащее емкость с вертикальными стенками ограждения, днище с наклонными стенками и щелевыми выпускными отверстиями [2].

Недостатками известного хранилища являются сложность выпуска сыпучих материалов из хранилища и неудовлетворительные условия его эксплуатации.

Целью изобретения является улучшение условий эксплуатации хранилища и упрощение выпуска сыпучих материалов за счет снижения уплотнения сыпучего и устранения сводообразования вблизи выпускных отверстий.

Цель достигается тем, что в хранилище для сыпучих материалов, содержащем прямоугольную в плане емкости с вертикальными плоскими стенками ограждения, имеющую две вертикальные плоскости симметрии, днище с наклонными стенками, состоящее из верхней и нижней частей и имеющее одну вертикальную плоскость симметрии, совпадающую с одной из плоскостей симметрии емкости, и щелевые выпускные отверстия, расположенные по одной оси, перпендикулярной к вертикальной плоскости симметрии днища, согласно изобретению днище снабжено двумя боковыми секциями, расположенными в плане с наружных сторон нижней части емкости в направлениях, перпендикулярных плоскости симметрии днища, и образованными вертикальными стенками ограждения, наклонными стенками и щелевыми выпускными отверстиями, при этом наклонные стенки нижней части днища, примыкающие к щелевым отверстиям, размещены внутри емкости и вне ее между стенками ограждения обеих боковых секций, вертикальные стенки ограждения емкости в местах примыкания секций выполнены с наклонными нижними краями, совпадающими с зеркально повернутой наклонной стенкой линией грани наклонных стенок верхней части днища и с верхней кромкой торцевых стенок ограждения внутренней плоскости каждой боковой секции, являющейся продолжением нижней части внутренней полости емкости, а выпускные отверстия двух секций расположены в плане на одной оси с выпускными отверстиями емкости.

Возможно решение, при котором выпускные отверстия хранилища расположены вдоль вертикальной стенки ограждения емкости и смежных с ней вертикальных стенок ограждения двух боковых секций, а наклон стенок верхних и нижней частей днища направлен в одну сторону к выпускным отверстиям.

Хранилище для сыпучих материалов может быть выполнено так, что в нижней части емкости по ее плоскости симметрии, параллельной оси выпускных отверстий, установлена центральная вертикальная стенка, по верхнему краю которой с одной стороны примыкает наклонная стенка верхней части днища, по нижнему краю с другой стороны примыкают выпускные отверстия, а к боковым краям примыкают вертикальные стенки ограждения боковых секций, лежащие с центральной вертикальной стенкой в одной плоскости, при этом стенки нижней части днища, примыкающие к выпускным отверстиям, наклонены навстречу наклону стенок верхней части днища.

Хранилище для сыпучих материалов может быть выполнено с плоскими наклонными стенками верхней и нижней частей днища.

Хранилище для сыпучих материалов может быть выполнено так, что наклонные стенки верхней части днища, расположенные между вертикальными стенками ограждения емкости и плоскостью симметрии емкости, параллельной оси выпускных отверстий, выполнены в виде двух оболочек в форме однолепестковых гиперболических параболоидов (гипаров) с прямолинейными кромками, при этом нижние кромки смежных гипаров расположены на одной горизонтальной прямой, параллельной оси выпускных отверстий, боковая внутренняя кромка является общей центральной и расположена наклонной в плоскости симметрии днища, а боковые наружные и верхние кромки размещены наклонно по линиям сопряжения днища с вертикальными стенками ограждения емкости.

Хранилище для сыпучих материалов может быть выполнено так, что угол наклона к горизонту общей центральной кромки гипаров превышает угол наклона к горизонту противоположных боковых наклонных кромок гипаров.

Хранилище для сыпучих материалов может быть выполнено так, что угол наклона к горизонту общей центральной кромки гипаров меньше угла наклону к горизонту противоположных боковых наклонных кромок гипаров.

Хранилище для сыпучих материалов может иметь наклонные стенки нижней части днища, выполненные в виде двух оболочек в форме гипаров с прямолинейными кромками, при этом верхние кромки смежных гипаров расположены на одной горизонтальной прямой, параллельной оси выпускных отверстий, боковая внутренняя кромка каждого гипара является центральной общей для двух гипаров и расположена наклонно в плоскости симметрии днища, а боковые наружные днища размещены наклонно по линии сопряжения с торцевыми вертикальными стенками ограждения секций, а нижние кромки расположены наклонно в вертикальной плоскости вдоль выпускных отверстий, при этом угол наклона центральной общей кромки гипаров к горизонту превышает угол наклона противоположных боковых наклонных кромок гипаров.

Хранилище для сыпучих материалов может быть выполнено с наклонными стенками нижней части днища, составленными из двух симметрично расположенных гипаров, размещенных в плане в пределах емкости, и двух плоских наклонных плит, лежащих в пределах боковых секций, при этом угол наклона плоских плит к горизонту меньше угла наклона центральной кромки гипаров, расположенной в плоскости симметрии днища.

Хранилище для сыпучих материалов может быть выполнено из нескольких емкостей с развернутыми в плане на 180^o по отношению друг к другу боковыми секциями, сблокированными в однорядный корпус, соединяющий емкости друг с другом впритык по плоскостям соприкосновения вертикальных стенок ограждения, перпендикулярных осям выпускных отверстий, с образованием двух общих непрерывных стенок ограждения, параллельных осям выпускных отверстий, при этом боковые секции каждой емкости размещаются под наклонными стенками верхней части днища смежных емкостей, а выпускные отверстия расположены на двух общих параллельных осях, направленных вдоль корпуса.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое хранилище отличается тем, что его днище выполнено с образованием симметрично примыкающих боковых секций, за счет объема которых снижается уплотнение сыпучего материала вблизи выпускных отверстий. Таким образом, заявляемое хранилище соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями (3) в данной области не позволили выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлено хранилище для сыпучих материалов, в котором выпускные отверстия расположены вдоль одной из стенок ограждения емкости (фрагмент фасада); на фиг. 2 - разрез по 1-1 на фиг. 1 (план); на фиг. 3 - вид (сбоку) по 2-2 на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по 3-3 на фиг. 1; на фиг. 5 - вид сверху на днище хранилища с плоскими стенками (план); на фиг. 6 - вид сверху на днище хранилища, наклонные стенки которого выполнены из оболочек-гипаров (план); на фиг. 7 - разрез по 4-4 на фиг. 6; на фиг. 8 - план хранилища в виде корпуса из сблокированных емкостей; на фиг. 9 показано хранилище для сыпучих материалов, в котором наклон стенок нижней части днища направлен навстречу наклону стенок верхней части днища (фрагмент фасада); на фиг. 10 - разрез по 1-1 на фиг. 9 (план); на фиг. 11 - вид по 2-2 на фиг. 9 (вид сбоку); на фиг. 12 - разрез по 3-3 на фиг. 9; на фиг. 13 - план днища хранилища, составленного из гипаров и плоских стенок; на фиг. 14 - вертикальный разрез по 4-4 на фиг. 13; на фиг. 15 - разрез по 5-5 на фиг. 13; на фиг. 16 - аксонометрические виды по 4-4 и 5-5 на фиг. 13; на фиг. 17 - план хранилища в виде корпуса из сблокированных емкостей с выпускными отверстиями вдоль центральной оси хранилища.

Хранилище для сыпучих материалов включает прямоугольную в плане емкость 1 с вертикальными стенками 2 и 3 ограждения, имеющие две вертикальные плоскости симметрии 4 и 5, днище 6 с наклонными стенками 7 и 8, имеющее одну вертикальную плоскость симметрии 9, совпадающую с плоскостью симметрии 5 емкости, и щелевые выпускные отверстия 10, расположенные по оси 11.

Днище снабжено двумя боковыми секциями 12, образованными вертикальными стенками ограждения 13, торцевыми стенками 14, наклонными стенками 15 днища и покрытия 16, и щелевыми выпускными отверстиями 17. Вертикальные стенки 12 ограждения емкости в местах примыкания секции 12 выполнены с наклонными краями 18, совпадающими зеркально со скатными линиями 19 на нижней грани наклонных стенок 7 верхней части днища. Внутренняя полость 20 каждой боковой секции 12 является продолжением нижней части 21 внутренней полости емкости. Выпускные отверстия 17 секций расположены на одной оси 11 с выпускными отверстиями.

В нижней части емкости хранилища для сыпучих материалов может быть установлена центральная вертикальная стенка 22. Наклонные стенки 7 с верхней части днища, расположенные между вертикальными стенками ограждения емкости и плоскостью симметрии 4, могут быть выполнены в виде двух оболочек-гипаров 23 и 24 с прямолинейными кромками 25, 26, 27, 28. Нижние кромки 25 расположены на одной горизонтальной прямой, внутренняя кромка 26 является центральной, общей для двух гипаров, боковые кромки 27 и верхние кромки 28 расположены наклонно по линиям сопряжения со стенками ограждения емкости. Нижняя часть днища может быть выполнена из стенок-гипаров 29 и 30 и прямоугольными кромками 31, 32, 33, 34 (фиг. 6 и 7) или составленными из двух гипаров 35 и 36 с кромками 37, 38, 39, 40 и двух плоских панелей 41 и 42 (фиг. 13, 15, 16). Хранилище для сыпучих материалов может быть выполнено из нескольких емкостей, сблокированных в однорядный корпус 43 с образованием непрерывных граней 44 и стенок ограждения 3 (фиг. 8 и 17).

Для плохосыпучих материалов в емкости могут быть выполнены скругленные внутренние углы 45, а в днище - скругленные угловые скаты 46, а также закругленные переходы 47 от вертикальных стенок к наклонным. Радиусы закруглений должны быть не менее 30 - 50 см.

Хранилище для сыпучих материалов может опираться на две основные колонны 48 и 49 и одну дополнительную 50 (фиг. 1 - 4) или на пять колонн 48 - 52 (фиг. 9 - 12).

Работа хранилища для сыпучего материала предложенной формы была изучена на модели, изготовленной из листового оргстекла толщиной 2 мм. Высота модели 30 см, внутренний размер в плане 6 см, протяженность боковых секций в плане по 3 см, угол наклона стенок днища 60^o.

Опыты производились с мелкозернистым песком, для которого ϕ = 30^o. При изменении влажности песка менялись и его свойства. Опытами подтвердилась работоспособность предлагаемого хранилища. Движение потока сыпучего из хранилища происходило равномерно сверху вниз.

В предложенной конструкции хранилища можно путем подбора углов наклона стенок днища и размеров выпускных отверстий организовать надежный выпуск трудносыпучих материалов без использования вспомогательных механических устройств, истечение из хранилища предложенной формы только под действием сил тяжести сыпучего обеспечивается за счет разрыхления и разуплотнения сыпучего материала в нижней части емкости, за счет расширения и организованного распределения потока сыпучего по площади выпускного отверстия щелевого типа. Применение дополнительных боковых секций позволяет достичь разрыхления сыпучего материала в нижней части емкости практически более 50%.

Предлагаемое хранилище для сыпучих материалов характеризуется полезной особенностью: в нем одна наклонная стенка днища (в первой схеме на фиг. 1 - 17), которая пересекается только с вертикальными стенками ограждения, и нет пересечений наклонных стенок днища между собой (вторая схема на фиг. 8 - 17). Это устраняет условия образования внутренних вводов и заклинивания масс в сыпучем материале. Другой важной особенностью предлагаемого хранилища является выполнение выпускных отверстий в виде щели, размещенной рядом с вертикальной стенкой ограждения емкости, что обеспечивает разрешение сводов вблизи отверстий и высокую выпускную способность по сравнению с хранилищем с центральными отверстиями. Для повышения жесткости контура щелевых выпускных отверстий большой протяженности и управления потоком сыпучего при выпуске в последних устанавливаются равномерно поперек щели тонкие перемычки стреловидного сечения (фиг. 7).

Для устранения зависания сыпучего материала во внутренних углах емкости хранилища выполняются закругления радиусом не менее 30 см. Новым в предложенной конструкции хранилища является также выполнение стенок днища в виде оболочек в форме гиперболических параболоидов, криволинейная поверхность которых благоприятно способствует организации потоков сыпучего при выпуске в оптимальных направлениях.

В предложенном хранилище для сыпучих материалов в виде многоячейкового корпуса (фиг. 8 и 17) несмотря на большую высоту наклонных стенок днища и большой угол их наклона, нет потери объема хранилища и площади застройки. Пространство под вертикальной частью наклонных стенок днища используется для размещения дополнительных боковых секций смежных емкостей.

Источники информации 1. Алферов К.В., Зенков Р.Л. Бункерные установки. - М.: Машгиз, 1955.

2. Фролов А.Г. Устройство поверхности шахт и карьеров. - М.: Госгортехиздат, 1963 3. SU 925785 A, 07.05.82.

Формула изобретения

1. Хранилище для сыпучих материалов, содержащее прямоугольную в плане емкость с вертикальными плоскими стенками ограждения, имеющую две вертикальные плоскости симметрии, днище с наклонными стенками, состоящее из верхней и нижней частей и имеющее одну вертикальную плоскость симметрии, совпадающую с одной из плоскостей симметрии емкости, и щелевые выпускные отверстия, расположенные по одной оси, перпендикулярной к вертикальной плоскости симметрии днища, отличающееся тем, что днище снабжено двумя боковыми секциями, расположенными в плане с наружных сторон нижней части емкости в направлениях, перпендикулярных плоскости симметрии днища, и образованными вертикальными стенками ограждения, наклонными стенками и щелевыми выпускными отверстиями, при этом наклонные стенки нижней части днища, примыкающие к выпускным отверстиям, размещены внутри емкости и вне ее между стенками ограждения обеих боковых секций, вертикальные стенки ограждения емкости в местах примыкания секций выполнены с наклонными нижними краями, совпадающими с зеркально повернутой наклонной скатной линией грани наклонных стенок верхней части днища и с верхней кромкой торцевых стенок ограждения внутренней полости каждой боковой секции, являющейся продолжением нижней части внутренней полости емкости, а выпускные отверстия двух секций расположены в плане на одной оси с выпускными отверстиями емкости.

2. Хранилище по п.1, отличающееся тем, что выпускные отверстия хранилища расположены вдоль вертикальной стенки ограждения емкости и смежных с ней вертикальных стенок ограждения двух боковых секций, а наклон стенок верхних и нижней частей днища направлен в одну сторону к выпускным отверстиям.

3. Хранилище по п.1, отличающееся тем, что в нижней части емкости по ее плоскости симметрии, параллельной оси выпускных отверстий, установлена центральная вертикальная стенка, по верхнему краю которой с одной стороны примыкает наклонная стенка верхней части днища, по нижнему краю с другой стороны примыкают выпускные отверстия, а к боковым краям примыкают вертикальные стенки ограждения боковых секций, лежащие с центральной вертикальной стенкой в одной плоскости, при этом стенки нижней части днища, примыкающие к выпускным отверстиям наклонены навстречу наклону стенок верхней части днища.

4. Хранилище по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что наклонные стенки верхней и нижней частей днища выполнены плоскими.

5. Хранилище по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что наклонные стенки верхней части днища, расположенные между вертикальными стенками ограждения емкости и плоскостью симметрии емкости, параллельной оси выпускных отверстий, выполнены в виде двух оболочек в форме однолепестковых гиперболических параболоидов - гипаров, с прямолинейными кромками, при этом нижние кромки смежных гипаров расположены на одной горизонтальной прямой, параллельной оси выпускных отверстий, боковая внутренняя кромка является общей центральной и расположена наклонно в плоскости симметрии днища, а боковые наружные и верхние кромки размещены наклонно по линиям сопряжения днища с вертикальными стенками ограждения емкости.

6. Хранилище по п.5, отличающееся тем, что угол наклона к горизонту общей центральной кромки гипаров превышает угол наклона к горизонту противоположных боковых наклонных кромок гипаров.

7. Хранилище по п.5, отличающееся тем, что угол наклона к горизонту общей центральной кромки гипаров меньше угла наклона к горизонту противоположных боковых наклонных кромок гипаров.

8. Хранилище по любому из пп.1 - 3, 5 - 7, отличающееся тем, что наклонные стенки нижней части днища выполнены в виде двух оболочек в форме гиперболических параболоидов - гипаров с прямолинейными кромками, при этом верхние кромки смежных гипаров расположены на одной горизонтальной прямой, параллельной оси выпускных отверстий, боковая внутренняя кромка каждого гипара является центральной общей для двух гипаров и расположена наклонно в плоскости симметрии днища, а боковые наружные кромки размещены наклонно по линии сопряжения с торцевыми вертикальными стенками ограждения секций, а нижние кромки расположены наклонно в вертикальной плоскости вдоль выпускных отверстий, при этом угол наклона центральной общей кромки гипаров к горизонту превышает угол наклона противоположных боковых наклонных кромок гипаров.

9. Хранилище по любому из пп.1 - 3, 5 - 7, отличающееся тем, что наклонные стенки нижней части днища выполнены составными из двух симметрично расположенных гиперболических параболоидов - гипаров, размещенных в плане в пределах емкости, и двух плоских наклонных плит, лежащих в пределах боковых секций, при этом угол наклона плоских плит к горизонту меньше угла наклона общей центральной кромки гипаров, расположенной в плоскости симметрии нища.

10. Хранилище по любому из пп.1 - 9, отличающееся тем, что оно выполнено из нескольких емкостей с развернутыми в плане на 180^o по отношению друг к другу боковыми секциями, сблокированными в однорядный корпус, соединяющий емкости друг с другом впритык по плоскостям соприкосновения вертикальных стенок ограждения, перпендикулярных осям выпускных отверстий, и образованием двух общих непрерывных стенок ограждения, параллельных осям выпускных отверстий, при этом боковые секции каждой емкости размещают под наклонными стенками верхних частей днищ смежных емкостей, а выпускные отверстия расположены на двух общих параллельных осях, направленных вдоль корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17