Powder and Bulk

Przedstawiono różne obszary przepływu w materiale sypkim - zależnie od pozycji podajnika zgarniakowego. Dla pokazanej charakterystyki przepływu wyjaśniono okresowe
zmiany obciążenia i naprężeń podczas wyładunku.

Ponadto na podstawie pomiarów poziomych i pionowych obciążeń ścian obliczono asymetryczny rozkład naporu pionowego na ścianę silosu. Można wykazać, że komora silosu ugina się w przeciwstawnych kierunkach w stosunku do pozycji podajnika zgarniakowego, zależnie od tego, czy zastosowano stożek o kącie 40° czy 70°.

1. Wprowadzenie
Zgarniak obrotowy, na ogół o kształcie krzywej logarytmicznej, jest mechanicznym podajnikiem, który okazał się skuteczny nawet w przypadkach trudnych materiałów sypkich. Pomimo to wiele
problemów nadal pozostaje nierozwiązanych. Na przykład wiedza o usytuowaniu obciążeń w silosach z podajnikiem zgarniakowym jest zaledwie ogólnikowa. Dzieje się tak, ponieważ stożki centralne
stosuje się, by wpływać na model przepływu i odciążać podajniki, a także dlatego, że metoda działania tych podajników wytwarza wirujący odśrodkowy kanał przepływowy w silosach.

Poniższy raport przedstawia wyniki badań z wykorzystaniem swobodnie płynącego piasku krzemowego, przeprowadzonych w Niemczech na Uniwersytecie w Karlsruhe (TH) przez Instytut Budowy Maszyn i Zarządzania.

2. Koncepcja mechaniczna i pomiarowa sprzętu badawczego
Średnica użytego w badaniach silosu o symetrii osiowej wynosiła 1 m, a wysokość komory 2 m. Dno silosu jest poziome, a kąty nachylenia b wewnętrznych stożków umieszczonych centralnie nad
wylotem wynoszą 40° i 70° w stosunku do płaszczyzny poziomej. Dzięki temu można uzyskać zmienne warunki przepływu (rys. 1.). Stożki mają także różne średnice podstaw, aby można było ustawiać różne szerokości szczeliny SW (SW = odległość między podstawą stożka a ścianą silosu).

Aby zmieniać wysokość szczeliny SH (SH = odległość między podstawą stożka i dnem silosu), stożki podparto przesuwnymi w pionie belkami poprzecznymi, które można pozycjonować za pomocą
napędów liniowych. Podajnik zgarniakowy o dużym, średnim lub małym zgięciu (kąt wygięcia α=25°, 35° czy 45°; rys. 1.) poruszany jest silnikiem elektrycznym o prędkości kątowej, którą można zmieniać przez regulację częstotliwości.

W celu uzyskania równomiernego napełniania zamontowano na silosie urządzenie umożliwiające ciągły przepływ materiału sypkiego przez okrągły otwór. Z uwagi na nierozwiązane problemy dotyczące konstrukcji silosu i podajnika zainstalowano celki naprężeń trójosiowych do wykrywania obciążeń stałych od materiału sypkiego. Zastosowano także różne urządzenia pomiarowe do rejestracji pracy i parametrów maszyny. Pozwala to na rejestrację działania napędu przez momentometr i czytnik RPM, wyładowywanego materiału stałego poprzez wagowy zasilacz taśmowy, a pozycji podajnika zgarniakowego poprzez licznik impulsów.

W Niemczech na Uniwersytecie w Brunszwiku w Institut für Mechanische Verfahrenstechnik i w japońskim Instytucie Inżynierii Mechanicznej i Produkcji na Uniwersytecie w Tokio opracowano i zbudowano dwa różne modele komór do pomiaru naprężeń trójosiowych, które stosuje się do mierzenia naprężeń normalnych jak również naprężeń stycznych. Montuje się je w dnie silosu w ustalonych miejscach o różnych promieniach, w gładkim pionowym krążku, wpuszczonym w ścianę płasko z powierzchnią.

Celki mierzące naprężenia znajdują się w stałym położeniu, podczas gdy kanał przepływu oraz maksima i minima obciążenia w silosie rotują wraz z podajnikiem zgarniakowym. W ciągu jednego pełnego obrotu podajnika zgarniającego celki doko-nują kilku odczytów obciążeń będących funkcją bieżącego położenia podajnika. Obciążenie ściany silosu rozpatruje się następnie w stosunku do quasi-stacjonarnego położenia podajnika zgarniakowego.

W tym celu obciążenia zmierzone podczas kompletnego obrotu podajnika zgarniakowego odnoszone są do obwodu silosu w stosunku do odpowiedniego położenia podajnika zgarniakowego. Z tego względu obraz rozkładu naprężeń tworzy „quasi-zdjęcie" zmierzonych wartości (rys. 2.).