Способ упаковки монодисперсных сферических предметов в объеме

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 19) 01) В 65 В 5/1ТЕЛЬСТВУ ТОР СНОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ИСАНИЕ ИЗОБР(54) СПОСОБ УПАКОВКИ МОНОДИСПЕРСНЫХСФЕРИЧЕСКИХ ПРЕДМЕТОВ В ОБЪЕМЕ(57) Изобретение относится к технике загрузки сыпучих зернистых материалов в виде шаров одинакового раз мера в емкости, технологические аппараты, контейнеры, бункеры. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости процесса. Нижний слой предметов укладывают параллельными рядами. Положение сферических предметов фиксируют в объеме с помощью матрицы 2. Соседние предметы в каждом ряду нил- него слоя размещают соосно во взаимно перпендикулярных направлениях, При последующем заполнении объема путем засыпки предметы послойно заполняют углубления, образуемые между предметами нижележащего слоя.3 ил.Изобретение относится к техникезагрузки сыпучих зернистых материалов в виде шаров одинакового размера в емкости, технологические аппа 5раты, контейнеры, бункеры и можетбыть использовано в химической, нефтехимической, горно-рудной отрасляхпромышленности и на транспорте.Цель изобретения - уменьшение тру пдоемкости процесса.На фиг. 1 изображена схема расположения монодисперсных сферическихпредметов в нижйем ряду при упаковке в объеме; на фиг.2 - решетка для 1 гфиксации предметов нижнего ряда ; нафиг.3 - бункер с контейнером дляупаковки сферических предметов вобъеме.Способ осуществляют следующим об-разом.Для упаковки используют контейнер 1. На дно его помещают матрицу2 в виде сотовой решетки с гнездами квадратного сечения.5 х 5 мм, собранной из металлических полос толщиной 1 мм. Предметы из бункера 3засыпают в контейнер 1 через шибер 4с высоты 150 мм. Для равномерногораспределения предметов в контейнере 1 бункер 3 установлен с возможностью перемещения,Нижний слой укладывают параллельными рядами с фиксацией положениясферических предметов в объеме коно 35тейнера 1.Соседние предметы в каждомряду нижнего слоя размещают на матрице 2 соосно во взаимно перпендикулярных направлениях. Последующее послойное заполнение сферическими пред 40метами на матрице 2 с предметами осу-,.ществляют путем засыпки объема контейнера 1 из бункера 3 через шибер4. Скорость засыпки задают из условия,чтобы в контейнере 1 объемная концентрация падающих предметов составляла 1-52. При этом предметы движутсясвободно, без взаимного влияния, занимая места в углублениях, распределяются равномерно. Заполнив кон 50тейнер 1 до верха с горкой, шибер 4закрывают и лишние предметы ссыпают,оставляя верхний слой в уровень состенками контейнера 1, При этом верхний слой имеет плотную решетчатую ук-,55ладку, аналогичную той, которая задана матрицей 2 на первом слое,Получается наиболее плотная регулярная упаковка с плотностью П =0,74. Проверка насыпной плотности по известным значениям собственной плотно-.сти материала, объема и веса.предметов в контейнере 1 подтверждает значение П =. О,74.При засыпке на ту же матрицу предметов диаметром д = 6/1,15 = 5,2 ммполучают регулярную упаковку плотностью и = О,б 8. Аналогичные результаты получают при упаковке предметовиз упругих материалов,Проведенные эксперименты с упаковкой разных предметов на одну и ту жематрицу показывают, что регулярностьупаковки сохраняется при отклоненииразмера предметов от размера ячеекне более, чем на 157. При большемрасхождении регулярность нарушаетсяи плотность резко падает.Для шаров диаметром 1 мм предлагаемый способ вполне приемлем. Ограничения по размеру частиц могут возникнуть при диаметре 0,1 мм и меньше, когда между частицами начинаютпроявляться адгезионные силы взаимодействия. При наличии соответствующей матрицы, изготовление которой невызывает технических трудностей, когда нет необходимости вручную укладывать первый слой, а можно сразусыпать зернистый материал, трудоемкость упаковки шаров 1 мм будет невыше, чем в случае более крупных шаров, Основное преимущество использования предлагаемого способа относится к упаковке частиц более крупного размера.Идеальной является упаковка совершенно одинаковых шаров, которыерасположены по углам квадратов навзаимном расстоянии, равном 1 диаметру шара, когда шары касаются другдруга, Плотность такой идеальной упа -ковки максимальна и составляетР = 0,74Однако в реальных условиях, когда шары могут иметь не вполне сферическую форму, отличаются размерами, укладка 1-го ряда связана с неизбежными погрешностями (например,погрешности изготовления матрицы),.В этой связи выявлены допустимыеотклонения размеров. Проведены специальные опыты, в которых дисперсность размеров шаров варьируетсяв пределах от 5 до 257, В тех жепределах задаются отклонения размеров ячеек при изготовлении матриц.13591 10 20 ЭО Регулярность упаковки сохраняется при превышении размеров ячеек по сравнению со средним размером шаров не более, чем на 157, В этом случае плотность упаковки не ниже, чем 0 = 0,68 - 0,7. При большем расхождении размеров регулярность нарушается и плотность резко падает до значения П = 0,6, характерного для беспорядочного расположения частиц в слое.При расположении ячеек матрицы по углам прямоугольников, каждая иэ сторон которых не превышает 1,15 диаметра шара, последние самопроизвольно выстраиваются в нужном порядке, как на самой матрице, так и в следующих слоях, образуя плотную регулярную упаковку в объеме.При загрузке с постоянной высотыравномерным рассыпанием по сечению контейнера, используют формулуП 2 Ьо ЯТ =С е 8, ф где я - ускорение свободного падения;Р - плотность упаковки;С - объемная концентрация предметов над слоем;Я - площадь сечения контейнера;8, - площадь сечения загрузочного шибера. с)7 4,и более, обеспечивает уменьшение трудовых затрат и времени на проведение процесса плотной упаковки материалов с целью их хранения, транспортировки и использования.При размещении соседних предметов в каждом ряду нижнего слоя соосно во взаимноперпендикулярных направлениях и послойном заполнении углублений между зафиксированными сферическими предметами путем засыпки объема трудоемкость процесса уменьшается за счет правильного регулярного размещения предметов во всем объеме.При этом благодаря расположению шаров по углам прямоугольников все углубления, образуемые в нервом слое, могут быть заняты шарами второго слоя, Аналогичную решетку образуют шары второго слоя. Поэтому шары тре. тьего слоя занимают .соответствующие углубления второго слоя. Эту схему можно продолжить до произвольно боль-. шого числа слоев. Достаточно уложить первый слой в нужном порядке, а за- тем произвольно сыпать на него шары, которые, занимая устойчивые положения в углублениях, где потенциальная энергия шара в поле тяготения минимальна, самопроизвольно образуют регулярную упаковку.В приведенных условиях упаковки,10 м/С, д = 0,74, С = 0,05, 35 Ьо= 0,15 м, Б = 1,44, 10 мБ,= 3 10 4 м, время Т = 2 мин.учитывая, что контейнер вмещает более 10 предметов по указанной формуле определяют время загрузки контейне ра объемом 1 м . Оно составляет порядка 15-20 мин.Использование предлагаемого способа в технологических процессах с применением катализатора в отраслях 45 промышленности, где производят различные операции с металлическими, стеклянными, фарфоровыми, пластмассовыми шарами, гранулированными минеральными удобрениями, адсорбента ми, окатышами размером от 1 до 30 мм Формула из обретенияСпособ упаковки монодисперсных сферических предметов в объеме, заключающийся в укладке нижнего слоя параллельными рядами с фиксацией положения сферических предметов в объеме и в последующем послойном заполнении сферическими предметами углублений между зафиксированными предметами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения трудо-, емкости процесса, соседние предметы в каждом ряду нижнего слоя размещают соосно во взаимно перпендикулярных направлениях, а послойное заполнение углублений между зафиксированными сферическими предметами осуществляют путем засыпки объема 11359197 ие 1 тель А.АИ.Попович Сост Техр чева Корректор Г.Решет едактор И.Касарда аказ 61 41 ткр аб. Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4 ВНИИПИ по д 113035, МосТираж осударст ам изобр а, Ж,енноготенийРаушск Подписноа СССРий.д. 4/5