Спосіб очищення внутрішньої поверхні бункерів з ребрами жорсткості від різного роду відкладень

Реферат: Винахід належить до способів очищення від різного роду відкладень внутрішніх поверхонь бункерів великої ємності з ребрами жорсткості і може бути застосований під час вивантаження з бункерів сипучих матеріалів з високою міцністю адгезії, схильних до злежування й злипання, таких як залізорудний концентрат, руда, боксити, шихта і т.п. При очищенні внутрішніх поверхонь бункерів з ребрами жорсткості від різного роду відкладень очищувану поверхню бункера піддають дії локальної пружної деформації, що збуджується в очищуваній поверхні поодинокими механічними імпульсами з амплітудою коливань, що не перевищує значення, при якому механічні напруження в очищуваній поверхні досягають межі утомленості або межі циклічної міцності. Для здійснення очищення поверхонь необхідно одержати такі значення прискорення точок поверхні, при яких сили інерції часток відкладень, що дорівнюють добутку їхньої маси на прискорення, досягають значень, що перевищують адгезію цих часток до поверхні. Крім руйнування адгезії необхідно створити прогин очищуваної поверхні на досить великій площі та досить великої амплітуди для того, щоб з'явилися напруження зсуву як у товщі налиплого матеріалу, так і між поверхнею та відкладеннями, що призводять до обвалення UA 101691 C2 (12) UA 101691 C2 налиплого матеріалу під дією сили ваги. Винахід дозволить досягати ефективного очищення бункерів ємністю до декількох сотень кубічних метрів зі зволоженими матеріалами. UA 101691 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується області очищення від різного роду відкладень внутрішніх поверхонь бункерів великої ємності з ребрами жорсткості і може бути застосований під час вивантаження з бункерів сипучих матеріалів з високою міцністю адгезії, схильних до злежування й злипання, таких як залізорудний концентрат, руда, боксити, шихта і т.п. Відомий спосіб обвалення сипучого матеріалу в ємностях шляхом імпульсного силового впливу на стінку ємності проміжним елементом (авторське свідоцтво СРСР №299439, B65G 65/54, 1970 p.). Недоліком цього способу є недостатній силовий вплив на очищувану поверхню, що не дозволяє досягти руйнування адгезії налиплого матеріалу до поверхні. Відомий також прийнятий за прототип спосіб очищення поверхонь від різного роду відкладень, що полягає в тім, що поверхню піддають дії локальної пружної деформації, що збуджується в очищуваній поверхні поодинокими механічними імпульсами з амплітудою коливань, що не перевищує значення, при якому механічні напруження в очищуваній поверхні досягають межі утомленості або межі циклічної міцності (авторське свідоцтво СРСР №1736641, В08В 7/02, 1992 p.). Відомий також спосіб для очищення поверхонь від різного роду відкладень, що полягає в тім, що локальну пружну деформацію в очищуваній поверхні збуджують поодинокими механічними імпульсами з порівняно пологим переднім і крутим заднім фронтами, параметри яких розраховують на основі значень періодів вільних коливань очищуваної поверхні в повітрі і в матеріалі відкладень (патент України на винахід №44783, В08В 7/02, пріоритет від 26.12.1997, опубл. 15.03.2002). Недоліком відомих способів є недостатня ефективність при їхньому використанні для очищення від різного роду відкладень внутрішніх поверхонь бункерів великої ємності, в яких для запобігання розпирання стінок під дією ваги завантаженого матеріалу за звичай використовуються ребра жорсткості. Недостатня ефективність пов'язана з тим, що при впливі поодиноких механічних імпульсів на оребрену поверхню, сумарна жорсткість якої на кілька порядків перевищує жорсткість неоребреної поверхні аналогічного розміру, неможливо досягти скільки-небудь істотного прогину стінки бункера, напруження зсуву між поверхнею і відкладеннями практично відсутні, внаслідок чого не відбувається відділення налиплого матеріалу від очищуваної поверхні і, отже, не відбувається очищення бункера. Крім того, в умовах значної оребреності стінок бункера складним є вибір параметрів переднього й заднього фронтів поодиноких механічних імпульсів і їх наступна практична реалізація, яка б забезпечувала ефективне очищення внутрішніх поверхонь бункера. Використання ж додаткових пружних пластин, закріплених на очищуваній поверхні, які мають жорсткість меншу за очищувану поверхню (див. патент України на винахід № 44783), істотно ускладнює конструкцію, збільшує її матеріалоємність, а в ряді випадків неможливо через конструктивні і технологічні особливості. Технічна задача винаходу полягає в удосконаленні способу очищення внутрішніх поверхонь бункерів від різного роду відкладень, який полягає в тім, що очищувану поверхню бункера піддають дії локальної пружної деформації, що збуджується в очищуваній поверхні поодинокими механічними імпульсами з амплітудою коливань, що не перевищує значення, при якому механічні напруження в очищуваній поверхні досягають межі утомленості або межі циклічної міцності, шляхом усунення жорсткого зв'язку між ребрами жорсткості та очищуваною поверхнею і збудженням локальної пружної деформації в очищуваній поверхні поодинокими механічними імпульсами з тривалістю переднього фронту, яка принаймні на порядок перевищує тривалість заднього фронту, за умови усунення жорсткого зв'язку між ребрами жорсткості і очищуваною поверхнею бункера на ділянці такої площі, що 1/2 періоду її вільних коливань в матеріалі відкладень не перевищує тривалість переднього фронту поодиноких механічних імпульсів, в результаті чого досягається технічний результат, що полягає в отриманні можливості забезпечення необхідного прогину стінок бункерів великої ємності з ребрами жорсткості і одержанні таких переміщень очищуваної поверхні, які руйнують адгезію між очищуваною поверхнею і відкладеннями, сприяють появі напружень зсуву як у товщі налиплого матеріалу, так і між поверхнею та відкладеннями, в результаті чого підвищується ефективність очищення бункерів з ребрами жорсткості від налиплих або завислих сипучих матеріалів. Поставлена технічна задача вирішується завдяки тому, що при очищенні від різного роду відкладень внутрішніх поверхонь бункерів великої ємності з ребрами жорсткості способом, при якому очищувану поверхню піддають дії локальної пружної деформації, що збуджується в очищуваній поверхні поодинокими механічними імпульсами з амплітудою коливань, що не перевищує значення, при якому механічні напруження в очищуваній поверхні досягають межі утомленості або межі циклічної міцності, на частині поверхні бункера попередньо усувають жорсткий зв'язок між ребрами жорсткості та очищуваною поверхнею і пружну деформацію 1 UA 101691 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 викликають на ділянках поверхні бункера, жорсткий зв'язок з ребрами яких був попередньо усунутий. У варіанті виконання способу локальну пружну деформацію в очищуваній поверхні збуджують поодинокими механічними імпульсами з тривалістю переднього фронту, яка, принаймні, на порядок перевищує тривалість заднього фронту, а жорсткий зв'язок між ребрами жорсткості і очищуваною поверхнею бункера усувають на ділянці такої площі, що 1/2 періоду її вільних коливань у матеріалі відкладень не перевищує тривалість переднього фронту поодиноких механічних імпульсів. При очищенні внутрішніх поверхонь бункерів з ребрами жорсткості від різного роду відкладень очищувану поверхню бункера піддають дії локальної пружної деформації, що збуджується в очищуваній поверхні поодинокими механічними імпульсами з амплітудою коливань, що не перевищує значення, при якому механічні напруження в очищуваній поверхні досягають межі утомленості або межі циклічної міцності. Для здійснення очищення поверхонь необхідно одержати такі значення прискорення точок поверхні, при яких сили інерції часток відкладень, рівні добутку їхньої маси на прискорення, досягають значень, що перевищують адгезію цих часток до поверхні. Крім руйнування адгезії необхідно створити прогин очищуваної поверхні на досить великій площі та досить великої амплітуди для того, щоб з'явилися напруження зсуву як у товщі налиплого матеріалу, так і між поверхнею та відкладеннями, що призводять до обвалення налиплого матеріалу під дією сили ваги. В умовах значної оребреності стінок бункера, при якій жорсткість стінки на кілька порядків перевищує жорсткість неоребреної поверхні тієї ж площі, одержати значні прискорення точок поверхні, а тим більше скільки-небудь істотний прогин очищуваної поверхні практично неможливо. Спроба ж одержання таких прискорень і переміщень за рахунок збільшення амплітуди механічних імпульсів може призвести до появи на локальних ділянках механічних напружень, що досягають межі утомленості або межі циклічної міцності, та до наступного руйнування стінок бункера. Однак, оскільки напрямок дії поодиноких механічних імпульсів відбувається в напрямку до середини бункера, то при створенні умов, коли стінка бункера має можливість істотно прогинатися під дією механічних імпульсів навіть порівняно невеликої амплітуди, ефект очищення може бути отриманий. Така можливість з'явиться в разі усунення жорсткого зв'язку між ребрами жорсткості та очищуваною поверхнею. При цьому стінки бункера вільно спираються на існуючий каркас з ребер жорсткості, що забезпечує відсутність прогину стінок під дією ваги завантаженого матеріалу в напрямку назовні бункера, а отже збереження цілісності конструкції бункера. Винахід ілюструється наступними матеріалами: Фіг. 1. Стінка бункера з ребрами жорсткості з частково усунутим жорстким зв'язком між ними. Фіг. 2. Розріз бункера з частково усунутим жорстким зв'язком між ребрами жорсткості та стінкою. Внутрішній простір бункерів обмежений стінками 1. Зазвичай більшість бункерів, за винятком бункерів малої ємності і деякої частини бункерів конічної форми, оснащені ребрами жорсткості (вертикальними 2 і горизонтальними 3), що закріплені по всій довжині до стінок бункерів зварювальними швами 4 (зображено на Фіг. 1 жирними лініями) і запобігають розпиранню стінок 1 бункера під дією ваги завантаженого матеріалу 5. Для здійснення процесу очищення внутрішньої поверхні бункерів від налиплих до стінки 1 або завислих сипучих матеріалів 5 очищувану поверхню піддають дії локальної пружної деформації, що збуджується поодинокими механічними імпульсами. В умовах високої жорсткості стінок 1, пов'язаною з наявністю жорстко зв'язаних з ними ребер жорсткості 2 і 3, отримання прискорення точок поверхні, достатніх для руйнування адгезії між поверхнею 1 та відкладеннями матеріалу 5, і напружень зсуву в товщі налиплого матеріалу 1, необхідних для обвалення налиплого матеріалу, неможливо. Тому, відповідно до пропонованого винаходу, на частині поверхні - ділянці 6 (обмежено штриховою лінією 7 на Фіг. 1) стінки 1 бункера попередньо усувають жорсткий зв'язок між ребрами жорсткості 2, 3 та очищуваною поверхнею 1, наприклад, шляхом усунення зварювальних швів 4 будь-яким ріжучим інструментом. Таких ділянок 6 поверхні може бути декілька в межах однієї стінки 1 бункера. Після цього очищувану поверхню піддають дії поодиноких механічних імпульсів 8 на тих ділянках 6 поверхні бункера, де жорсткий зв'язок стінок 1 з ребрами 2 і 3 жорсткості був усунутий. Оскільки ділянки 6 очищуваної поверхні стінки 1 бункера, що не зв'язані з ребрами жорсткості 2 і 3, мають значно меншу жорсткість в порівнянні з первісною, то вони мають можливість прогинатися в режимі пружної деформації в напрямку до середини бункера, як показано штриховою лінією 9 на Фіг. 2. В результаті очищувана поверхня набуває необхідного для руйнування адгезії прискорення, в товщі налиплого матеріалу 5 та між матеріалом і очищуваною поверхнею стінки 1 виникають напруження зсуву, що призводять до очищення внутрішніх поверхонь бункера. У варіанті для 2 UA 101691 C2 5 10 15 20 25 30 35 підвищення ефективності очищення локальну пружну деформацію в очищуваній поверхні збуджують поодинокими механічними імпульсами з тривалістю переднього фронту, яка, принаймні, на порядок перевищує тривалість заднього фронту. При цьому, оскільки максимальне переміщення очищуваної поверхні досягається при тривалості переднього фронту, що дорівнює 1/2 періоду вільних коливань очищуваної поверхні стінки 1 в матеріалі відкладень 5, то для досягнення максимального ефекту очищення внутрішньої поверхні бункерів з ребрами жорсткості від різного роду відкладень жорсткий зв'язок між ребрами жорсткості і очищуваною поверхнею усувають на ділянці 6 такої площі, що 1/2 періоду її вільних коливань у матеріалі відкладень не перевищує тривалості переднього фронту поодиноких механічних імпульсів. Реалізація пропонованого способу очищення внутрішніх поверхонь бункерів з ребрами жорсткості від різного роду відкладень може бути здійснена за допомогою різних пристроїв для очищення, що формують однополярні механічні імпульси, такі як магнітноімпульсний, електроімпульсний, магнітодинамічний і т.д. (Див., наприклад, патенти України на винаходи №15289, № 44783). Застосування пропонованого способу дозволить за допомогою механічних імпульсів порівняно малої амплітуди досягати ефективного очищення бункерів ємністю до декількох сотень кубічних метрів зі зволоженими матеріалами, такими як залізорудний концентрат, руда, шихта, боксити, формувальні суміші і т.п. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб очищення внутрішньої поверхні бункерів з ребрами жорсткості від різного роду відкладень, в якому очищувану поверхню бункера піддають дії локальної пружної деформації, що збуджується в очищуваній поверхні поодинокими механічними імпульсами з амплітудою коливань, що не перевищує значення, при якому механічнінапруження в очищуваній поверхні досягають межі утомленості або межі циклічної міцності, який відрізняється тим, що попередньо на частині очищуваної поверхні бункера усувають жорсткий зв'язок між ребрами жорсткості та очищуваною поверхнею і пружну деформацію збуджують на ділянках поверхні бункера, жорсткий зв'язок з ребрами жорсткості яких був усунутий. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що локальну пружну деформацію в очищуваній поверхні збуджують поодинокими механічними імпульсами з тривалістю переднього фронту, що, принаймні, на порядок перевищує тривалість заднього фронту, а жорсткий зв'язок між ребрами жорсткості і очищуваною поверхнею бункера усувають на ділянці такої площі, що 1/2 періоду її вільних коливань в матеріалі відкладень не перевищує тривалість переднього фронту поодиноких механічних імпульсів. 3 UA 101691 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4