Устройство и расчет затворов

Наиболее подходящим приводом для затворов, работающих в установках погрузки, является пневматический. Он отличается небольшим весом и габаритами, конструктивно прост и надежен в эксплуатации.

Клапанные прижимные и откидные затворы, а также плоские (шиберные) затворы (горизонтальные и вертикальные) устанавливают в небольших бункерах с малыми размерами выпускных отверстий (рис. 36, а, б, в, г). Например, вертикальные плоские затворы используются в бункерах сырья ТБЗ для регулирования слоя торфа по высоте на пластинчатом питателе. Секторные затворы (прямые и обратные, рис. 36, д), а также двухсекторные, так называемые челюстные (рис. 36, е), допускают перекрытие потока под нагрузкой и его регулирование. При выдаче из емкостей крупнокусковых тяжелых грузов применяют пальцевые, цепные, гусеничные, ленточные и пластинчатые затворы, круглые и комбинированные, вибролотковые затворы (рис. 36, ж). Перемещают подвижные элементы затворов вручную или специальными приводами.

Рис. 36. Схемы затворов для емкостей:

1- нижняя часть емкости; 2- заслонка; 3-элемент привода

Шиберный затвор, как правило, применяется в тех случаях, когда им приходится редко пользоваться и перекрываемое отверстие имеет большие размеры и часто прямоугольную форму, т. е. для перекрытия бункеров. Затвор прост конструктивно, состоит из следующих основных деталей: корпуса с направляющими, шибера и его ручного привода.

Шиберный затвор обладает следующими недостатками: часто заклинивается, имеет большое сопротивление движению шибера.

Шлюзовые затворы, служащие затвором и питателем одновременно, применяются для передачи материала из одного пространства (устройства) в другое при наличии среднего перепада давлений (до 0,6 кг/см²). Они используются в качестве герметизирующего устройства, через которое выпускается или загружается перемещаемый пневмоустановками груз.

Шлюзовой затвор состоит из следующих основных узлов (рис. 37): корпуса 1 и ячейкового барабана 2. По конструкции затвор прост и компактен, занимает мало места; привод его осуществляется от электродвигателя через редуктор. Иногда шлюзовые затворы выполняются с гидравлическим приводом. Преимуществом их является то, что в случае попадания между ребром барабана и корпусом крупных твердых кусков материала гидропровод начинает вращать ротор в обратном направлении и этим предохраняет лопатки ротора от поломок.

Рис. 37. Шлюзовой затвор

При работе затвора груз за счет силы тяжести поступает из бункера через верхнее загрузочное отверстие корпуса и последовательно заполняет вращающиеся ячейки барабана и при вращении барабана перемещается к выгрузочному отверстию. Для лучшей выгрузки груза из бункера иногда в затвор перед загрузочным отверстием устанавливают механические рыхлители.

Отличительными особенностями конструкции затворов при различных условиях эксплуатации являются следующие |33,43|.

1. При работе затворов на пылевидных материалах, имеющих много посторонних твердых включений в виде крупки и частиц металла, наблюдается заклинивание барабана в корпусе питателя, обусловленное попаданием частиц материала в зазор между барабаном и корпусом затвора. Для предотвращения этого иногда устанавливают специальную щетку на стенке приемного отверстия затвора: при вращении барабана щетка сбрасывает частицы с его торца в ячейку.

2. Для предотвращения пропуска воздуха между наружной поверхностью ячейкового барабана и корпусом затвора эти узлы выполняются конструктивно различно. Для компенсации износа ячейкового барабана и корпуса затвора по цилиндрической поверхности трения используют ячейковые барабаны, имеющие лопасти, набранные из листов пружинной стали. По мере износа листов за счет сил упругости они прижимаются к корпусу барабана и таким образом компенсируют износ. Кроме того, эти листы крепятся к барабану так, что могут смещаться в радиальном направлении и компенсировать образовавшийся зазор. Эта конструкция позволяет также избежать заклинивания барабана в результате попадания посторонних твердых предметов, так как пружинная лопасть может отогнуться, пропустив предмет в ячейку.

3. Для работы с абразивными материалами подшипники вала ячейкового барабана делаются выносными и крепятся на кронштейнах корпуса; вал барабана на выходе из корпуса затвора имеет поджимные сальниковые уплотнения. Такая конструкция предотвращает попадание материала в подшипники и их заклинивание, а также облегчает эксплуатацию (поджим) сальникового уплотнения.

4. При использовании затвора-питателя в нагнетательных установках для нормального поступления материала из затвора-питателя в трубопровод применяются сопла, вставленные в торцовую стенку разгрузочной части корпуса питателя. Находящийся в ячейке материал смешивается с воздухом, образуя необходимую для транспортирования смесь, которая поступает в пневмопровод через отверстие в противоположной торцовой стенке затвора-питателя.

При горизонтальном плоском затворе усилие (Н), необходимое для его открывания

,

где p _з – давление, действующее на затвор, Па; ω _отв – площадь выпуск­ного отверстия, м²; f ₁ и f ₂ – коэффициенты трения соответственно материала по плоскости затвора и затвора в направляющих (f ₁= 0,45 0,7; f ₂= 0,4 0,5) при установке стальных направляющих; k _з – коэффициент запаса, учитывающий возможность перекоса и заеда­ния затвора k _з = 1,25 1,5.

Челюстные затворы применяются в бункерах складов готовой про­дукции для закрывания разгрузочного отверстия. Затворы соединены между собой зубчатыми секторами (рис. 36, е). При приложении необхо­димого усилия к тяге поворачивается один сектор и связанный через зубчатые зацепления другой сектор. Затворы расходятся, открывая вы­пускное отверстие. Для закрывания затвора используется контргруз. При открывании затвора следует преодолеть силу трения между ма­териалом и затвором (Н) с учетом плеч рычагов и вес контргруза . Вес материала, действующий на затвор, определяется так же, как и для плоских затворов.

Тогда необходимое усилие (Н), прикладываемое к затвору для его открывания,

где l _гр и l _з – соответственно плечи действия сил G _гр и F _з; M _f – момент сопротивления в шарнирах затвора,

где - вес затвора, Н; — диаметр цапф сектора, м; - коэф­фициент трения в цапфах сектора, с учетом запыленности = 0,25.

Круглый затвор используется для регулирования подачи хорошо сыпучих материалов (рис. 36, в). Затвор состоит из цилиндрического ко­жуха с верхним и нижним отверстиями. В кожухе вращается барабан на горизонтальном валу, крепящемся в подшипниках скольжения. Ба­рабан имеет сквозную продольную щель (на рис. 36, вщель расположе­на вертикально). Поворачивая барабан имеется возможность перекры­вать выпускное отверстие.

Для вращения барабана необходимо приложить момент на преодоление сил трения материала о поверхность барабана (как и в дру­гих затворах) и момент трения в цапфах барабана. По аналогии с расче­том секторного затвора момент вращения затвора

где = 1,2 1,4 – коэффициент запаса для круглых затворов; – радиус барабана, м; – вес затвора, Н.