Analizie poddany jest przebieg wyładunku wraz z rozpatrzeniem samego podawania zgarniakowego. W ocenie względnej zmiany momentu napędowego - w stanie ustalonym poprzez zmianę ugięcia ramienia podajnika - zastosowano współczynnik teoretyczny. Charakterystykę obciążenia dna silosu na skutek rotacji podajnika można wyjaśnić poprzez studia modelowe.

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.).

3. Wydajność wyładunku
W zakresie przeładunku mechanicznego rejestrowano szybkość wypływu, moment napędowy i energię napędu w funkcji parametrów geometrycznych i napędowych. Między 0,5 a 6,0 obr./m szybkość wyładunku wykazuje liniową zależność od prędkości kątowej. Dla podajników zgarniakowych o kątach wygięcia α 35° i 45° (rys. 1.) szybkości wyładunku są w przybliżeniu równe. Przy kącie wygięcia α=25° szybkość wyładunku wzrasta o 10 do 15%.

Sprawność energetyczną, którą definiuje się jako stratę energii na kg wyładowanego materiału sypkiego, oblicza się, dzieląc współczynnik mocy napędowej (w Nm/s) przez natężenie wyładunku
(w kg/s). Można wykazać, że nachylenie stożka nie ma wpływu na tę wartość, natomiast kąt wygięcia α podajnika zgarniakowego ma dostrzegalny wpływ, a geometria wylotu (szerokość szczeliny SW
oraz wysokość szczeliny SH) - znaczący wpływ.

Aby zminimalizować jednostkowy wydatek energetyczny, należy dobrać możliwie jak największą wysokość szczeliny SH, a szerokość szczeliny SW możliwie jak najmniejszą. Bardziej wskazany jest wzrost prędkości kątowej niż zwiększenie szerokości szczeliny. Moment napędowy wytworzony na początku procesu wyładunku po początkowym napełnieniu silosu ujawnia typową krzywą o trójfazowym przebiegu (rys. 3.). Krzywa ta charakteryzuje się krótkotrwałym szczytem (rozruchowy moment napędowy,
faza I), wysokim momentem podczas pierwszego pełnego obrotu zgarniaka (faza II) i względnie niskim momentem podczas wyładunku, począwszy od drugiego obrotu i przez wszystkie kolejne obroty oraz w etapach ponownego uruchamiania (moment roboczy w stanie ustalonym, faza III). Przejście od niekorzystnego stanu naprężeń przy napełnianiu do korzystnego stanu naprężeń przy wyładunku następuje pod stożkiem po pierwszym obrocie zgarniaka i jest stabilne w odniesieniu do pozycji podajnika zgarniakowego.

Jeśli podczas początkowego napełniania silosu, przy niskim poziomie napełnienia, zostanie wygarnięta mała ilość materiału stałego, system automatycznie dostosowuje się do korzystnego stanu naprężeń wyładunkowych w obszarze wylotu. W przypadku materiałów niepodatnych na pełzanie nie ma potrzeby
ustawiania napędu podajnika na niekorzystne obciążenia dla maksymalnego napełnienia. Powodują one, że początkowy szczyt jest wysoki, a moment obrotowy w pierwszym obrocie podajnika zgarniakowego wzrasta. W leju musi pozostać pewna ilość materiału przed ponownym rozpoczęciem napełniania.

 Ponieważ kąt wygięcia α podajnika o kształcie krzywej logarytmicznej (rys. 1.) jest stały dla wszystkich punktów krzywej, lemiesz zgarniacza można traktować jako kilka nieskończenie małych prostych lemieszy zgarniacza o stałym kącie α względem kierunku ruchu. Całkowitej sumy oczekiwanego momentu napędowego nie można jeszcze obliczyć - obecnie ta wartość jest w trakcie badań.Odkryto jednakże, że względną zmianę momentu poprzez zmianę kąta wygięcia α podajnika można oszacować drogą teoretycznej obserwacji pojedynczego ziarna na zgarniaku przenośnikowym.

Metodę tę można stosować, jeśli w istniejącym systemie wprowadza się nowy podajnik o innym kącie wygięcia α. Jeśli znana jest praca teoretyczna W, potrzebna usunięcie pojedynczego ziarna z taśmy liniowej, to można otrzymać funkcję kąta lemiesza zgarniaka α, gdzie ϕA = kąt tarcia między pełnym ziarnem i łopatką zgarniającą, α = kąt lemiesza zgarniającego.

Jeśli zrobić wykres wymaganej pracy usuwania W odniesionej do pracy usuwania przy kącie α=25° (Wα/W25°), w zależności od kąta lemiesza zgarniaka α otrzyma się krzywą pokazaną linią przerywaną
na rys. 5. Porównanie tej krzywej z podobną względną krzywą dla momentów wyładunku (Tα/T25°) wskazuje, że względną zmianę momentu wyładunku - w zależności od kąta wygięcia α podajnika
zgarniającego - można oszacować metodą teoretycznej obserwacji pojedynczego ziarna. Niestety, obserwacja pojedynczego ziarna nie całkiem odpowiada faktycznym warunkom.

Więcej w numerze 3/2010 Powder&Bulk

Nowy numer

  1. Temat numeru: LOGISTYKA I MAGAZYNOWANIE

    06/2020 (78)
  2. Temat numeru: UTRZYMANIE RUCHU, ATEX, BHP

    05/2020 (77)
  3. Temat numeru: Plastiki, kompozyty, przemysł chemiczny

    04/2020 (76)
  4. Temat numeru:RYNEK KRUSZYW, WAPNO, CEMENT

    03/2020 (75)
  5. Temat numeru:AUTOMATYKA, NAPĘDY, POMIARY

    02/2020 (74)
  6. Temat numeru: FILTRACJA, ODPYLANIE, ATEX, BHP

    01/2020 (73)
  7. Temat numeru: TRANSPORT MATERIAŁÓW SYPKICH

    07/2019 (72)
  8. Temat numeru: MAGAZYNOWANIE I LOGISTYKA

    06/2019 (71)
  9. Temat numeru: UTRZYMANIE RUCHU, ATEX, BHP

    05/2019 (70)
  10. Temat numeru: Tworzywa sztuczne i kompozyty

    04/2019 (69)
  11. Temat numeru: Rynek kruszyw -rozwiązania dla branży

    03/2019 (68)
  12. Temat numeru: AUTOMATYKA, PNEUMATYKA, POMIARY

    02/2019 (67)
  13. Temat numeru: FILTRACJA, ODPYLANIE, ATEX, BHP

    01/2019 (66)
  14. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2018 (65)
  15. Temat numeru: Magazynowanie i logistyka materiałów sypkich

    06/2018 (64)
  16. Temat numeru: Utrzymanie ruchu

    05/2018 (63)
  17. Temat numeru: Kompozyty i tworzywa sztuczne, ważenie, dozowanie

    04/2018 (62)
  18. Temat numeru: Rozwiązania dla branży kruszyw

    03/2018 (61)
  19. Temat numeru: Automatyka i pomiary

    02/2018 (60)
  20. Temat numeru: Filtracja, odpylanie, ATEX, BHP

    01/2018 (59)
  21. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2017 (58)
  22. Temat numeru: Logistyka i magazynowanie materiałów sypkich

    06/2017 (57)
  23. Temat numeru: Górnictwo,energetyka.ATEX

    05/2017 (56)
  24. Temat numeru: Rynek tworzyw sztucznych i kompozytów

    04/2017 (55)
  25. Temat numeru: Rozwiązania dla branży kruszywowej

    03/2017 (54)
  26. Temat numeru: Automatyka, pomiary

    02/2017 (53)
  27. Temat numeru: Filtracja,odpylanie,odkurzanie,BHP, ATEX

    01/2017 (52)
  28. Temat numeru: Transport  materiałów sypkich

    07/2016 (51)
  29. Temat numeru: Magazynowanie materiałów sypkich

    06/2016 (50)
  30. Temat numeru: Zabezpieczenia przeciwwybuchowe

    05/2016 (49)
  31. Temat numeru: Wagi.Dozowniki

    04/2016 (48)
  32. Temat numeru: Kruszenie.Mielenie.Granulowanie

    03/2016 (47)
  33. Temat numeru: Filtracja.odpylanie.BHP

    02/2016 (46)
  34. Temat numeru: Automatyka i pomiary 

    01/2016 (45)
  35. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2015 (44)
  36. Temat numeru: Magazynowanie materiałów sypkich

    06/2015 (43)
  37. Temat numeru: Bezpieczeństwo procesowe i zabezpieczenia ATEX

    05/2015 (42)
  38. Temat numeru: Kruszenie, mielenie, mieszanie

    04/2015 (41)
  39. Temat numeru: Sita,przesiewacze,separatory

    03/2015 (40)
  40. Temat numeru: Automatyka i pomiary

    02/2015 (39)
  41. Temat numeru: Odkurzanie, odpylanie, BHP, Atex

    01/2015 (38)
  42. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2014 (37)
  43. Temat numeru: Opakowania w przemyśle materiałów sypkich

    06/2014 (36)
  44. Temat numeru: Silosy i magazyny na materiały sypkie

    05/2014 (35)
  45. Temat numeru: Systemy dozujące, ważące i pakujące

    04/2014 (34)
  46. Temat numeru: Filtracja,odpylanie,odkurzanie

    03/2014 (33)
  47. Temat numeru: Automatyka i aparatura kontrolno-pomiarowa

    02/2014 (32)
  48. Temat numeru: Sita, przesiewacze i separatory przemysłowe

    01/2014 (31)
  49. Temat numeru: Rozdrabnianie i granulowanie

    06/2013 (30)
  50. Temat numeru: Przemysł wydobywczy surowców energetycznych

    05/2013 (29)
  51. Temat numeru: Silosy do zastosowań przemysłowych

    04/2013 (28)
  52. Temat numeru: Sytuacja na rynku kruszyw

    03/2013 (27)
  53. Temat numeru: Aparatura pomiarowa w aplikacjach wysokotemperaturowych

    02/2013 (26)
  54. Temat numeru: Polski rynek cementu i betonu

    01/2013 (25)
  55. Temat numeru: Postęp techniczny w konstrukcji młynów

    06/2012 (24)
  56. Temat numeru: Konstrukcje silosów aluminiowych

    05/2012 (23)
  57. Temat numeru: Europejski rynek tworzyw sztucznych

    04/2012 (22)
  58. Temat numeru: Zmiany technologiczne w produkcji kruszyw

    03/2012 (21)
  59. Temat numeru: Automatyzacja procesów

    02/2012 (20)
  60. Temat numeru: Polski rynek targowy

    Rozmowa z dr. inż hab. Lidią Gawlik zastepcą dyrektora IGSMiE 
    01/2012 (19)
  61. Temat numeru: Nauka dla przemysłu

    Rozmowa z dr. inż Szymonem Modrzejewskim
    06/2011 (18)
  62. Temat numeru: Nowoczesne technologie górnicze

    Węgiel polskie bogactwo narodowe
    05/2011 (17)
  63. Temat numeru: Transport, logistyka i magazynowanie

    03-04/2011 (16)
  64. Temat numeru: Automatyzacja procesów

    Innowacyjny mechatroniczny system manipulacyjny
    02/2011 (15)
  65. Temat numeru: Rynek kruszyw w Polsce

    Recykling gruzu powyburzeniowego
    01/2011 (14)
  66. Temat numeru: Przemyslowe systemy ważąco-dozujące 05-06/2010 (13)
  67. Temat numeru: Magazynowanie sypkich produktów spożywczych 04/2010 (12)
  68. Temat numeru: Transport pneumatyczny materiałów sypkich 03/2010 (11)
  69. Temat numeru: Rynek cementu w polsce 02/2010 (10)
  70. Temat numeru: Krajowy rynek automatyki przemyslowej 01/2010 (9)

Kalendarium wydarzeń pełne

« Październik 2020 »
Pon
Wt
Śr
Czw
Pią
So
Nie
28 29 30 1 28-09-2020 - 01-10-2020 Międzynarodowe Targi Technologii Spożywczych POLAGRA-TECH 29-09-2020 - 01-10-2020 Targi POWTECH 2020 2 3 4
5 6 06-10-2020 - 09-10-2020 Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL 7 06-10-2020 - 09-10-2020 Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL 8 06-10-2020 - 09-10-2020 Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL 9 06-10-2020 - 09-10-2020 Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL 10 11
12 13 14 14-10-2020 - 15-10-2020 Targi Obróbki, Magazynowania, Przeładunku, Transportu i Logistyki Materiałów Sypkich i Masowych SyMas  14-10-2020 - 15-10-2020 Targi Utrzymania Ruchu, Planowania i Optymalizacji Produkcji MAINTENANCE 14-10-2020 - 15-10-2020 4. Międzynarodowe Targi Elementów Złącznych i Technik Łączenia FASTENER POLAND 15 14-10-2020 - 15-10-2020 Targi Obróbki, Magazynowania, Przeładunku, Transportu i Logistyki Materiałów Sypkich i Masowych SyMas  14-10-2020 - 15-10-2020 Targi Utrzymania Ruchu, Planowania i Optymalizacji Produkcji MAINTENANCE 14-10-2020 - 15-10-2020 4. Międzynarodowe Targi Elementów Złącznych i Technik Łączenia FASTENER POLAND 16 17 18
19 20 21 21-10-2020 - 23-10-2020 Międzynarodowe Targi Ochrony Środowiska  POL-ECO-SYSTEM 22 21-10-2020 - 23-10-2020 Międzynarodowe Targi Ochrony Środowiska  POL-ECO-SYSTEM 23 21-10-2020 - 23-10-2020 Międzynarodowe Targi Ochrony Środowiska  POL-ECO-SYSTEM 24 25
26 27 28 29 30 31 1
2 3 4 5 6 7 8