Способ транспортирования смерзающихся материалов

Способ транспортирования смерзающихся материалов

Реферат

Изобретение относится к транспортированию и погрузочно-разгрузочным работам со склонными к смерзанию сыпучими и кусковыми материалами преимущественно на железнодорожном транспорте.

При перевозках в условиях низких температур уголь, руда, минеральные, строительные грузы при определенной их влажности подвержены смерзаемости. Для предотвращения смерзаемости перевозимых материалов применяются профилактические средства: дренажирование, обезвоживание в отстойных бункерах, применение центрифуг и сушки на специальных установках, перемораживание материалов в виброкипящем слое, применение различных веществ, образующих с грузом плохосмерзающуюся массу.

Однако эти мероприятия чаще всего только частично снижают прочность смерзшейся массы, но не предотвращают смерзание перевозимых материлов.

Восстановление сыпучести может быть достигнуто термическим. механическим или комбинированными способами.

Механическим способом сыпучесть смерзшихся материалов восстанавливается рыхлительными машинами виброрыхлительного, виброударного, бурорыхлительного и экскавационного действия.

Известны способы и устройства для рыхления сыпучих грузов при выгрузке их из емкостей (а.с. СССР №1384504, МПК В 65 G 67/24, 1988 г., БИ №12; а.с. СССР №935416, МПК В 65 G 69/20, 1982 г., БИ №22; а.с. СССР №872418, МПК В 65 G 69/20, 1981 г., БИ №38; а.с. СССР №785166, МПК В 65 G 69/20, 1980 г., БИ №45; а.с. СССР №785166, МПК В 65 G 69/20, 1980 г., БИ №45), заключающиеся в создании повышенного давления в замкнутом объеме и резком сбросе его с созданием волны разрушения, которая рыхлит сыпучие грузы, облегчая их выгрузку.

Однако эти известные способы и устройства не обеспечивают эффективного рыхления, облегчающего выгрузку смерзающихся сыпучих грузов.

Известны устройства для рыхления и выгрузки смерзшихся грузов из железнодорожных вагонов (а.с. СССР №1359229, МПК В 65 G 67/24, 1987 г., БИ №46; а.с. СССР №1318502, МПК В 65 G 67/24, 1987 г., БИ №23; а.с. СССР №1313787, МПК В 65 G 67/24, 1987 г., БИ №20; а.с. СССР №1313786, МПК В 65 G 67/24, 1987 г., БИ №20; а.с. СССР №1303528, МПК В 65 G 67/24, 1987 г., БИ №14; а.с. СССР №1255534, МПК В 65 G 65/28, 1986 г., БИ №33; Перевозка смерзающихся грузов. Справочник. М.: Транспорт, 1988 г., с. 74-85), принцип работы которых заключается в силовом вибрационном воздействии рабочего органа на смерзшийся материал, вызывая его растрескивание и разрыхление.

Недостатками указанных устройств являются большая энергоемкость процесса, его трудоемкость и длительное время разгрузки.

Известны способы и устройства для восстановления сыпучести смерзшихся материалов, основанные на термическом воздействии на смерзшиеся сыпучие грузы с помощью, например, электронагрева (Перевозка смерзающихся грузов. Справочник. М.: Транспорт, 1988 г., с.124-153; а.с. СССР №1111970, МПК В 65 G 69/20, 1984 г., БИ №33; а.с. СССР №647209, МПК В 65 G 67/24, 1979 г., БИ №6; а.с. СССР №6309178, МПК В 65 G 69/20, 1978 г., БИ №40; а.с. СССР №583065, МПК В 65 G 67/24, 1977 г., БИ №45; а.с. СССР №1574517, МПК В 65 G 69/20, 1990 г., БИ №24; а.с. СССР №1659337, МПК В 65 G 69/20, 1991 г., БИ №24; UA №17167, МПК В 65 G 69/20, 1997 г., БИ №5), пара или теплого воздуха (а.с. СССР №1404427, МПК В 65 G 67/24, 1988 г., БИ №23; а.с. СССР №1117268, МПК В 65 G 69/20, 1984 г., БИ №37. Устройство для размораживания песка. Информлисток о НТД. №21-81, сер. 18А-Н; а.с. СССР №1094825, МПК В 65 G 69/20, 1984 г., БИ №20; а.с. СССР №965933, МПК В 65 G 69/20, 1989 г., БИ №38; а.с. СССР №908724, МПК В 65 G 69/20, 1982 г., БИ №8; а.с. СССР №893775, МПК В 65 G 69/20, 1981 г., БИ №48; а.с. СССР №772964, МПК В 65 G 69/20, 1980 г., БИ №39; а.с. СССР №616213, МПК В 65 G 69/20, 1978 г., БИ №27; а.с. СССР №558839, МПК В 65 G 69/20, 1977 г., БИ №19; Харламов В.Н. Комплексная механизация выгрузки смерзшихся грузов из открытого железнодорожного состава, выпуск НИИ информтяжмаш. 12-65-6 М., 1965 г., с.12. рис.8; а.с. СССР №1611818, МПК В 65 G 69/20, 1990 г., БИ №45; а.с. СССР №1615109, МПК В 65 G 69/20, 1990 г., БИ №47; а.с. СССР №1615110, МПК В 65 G 69/20, 1990 г., БИ №47; а.с. СССР №1648875, МПК В 65 G 69/20, 1991 г., БИ №18; а.с. СССР №1744018, МПК В 65 G 69/20, 1992 г., БИ №24; UA №13916, МПК В 65 G 69/20, 1997 г., БИ №2), причем в качестве источников инфракрасного теплоизлучения используются трубчатые электронагреватели в сочетании с сегментными отражателями из листового алюминия или газовые горелки, однако эти способы и устройства являются чрезвычайно энергоемкими, а сам процесс размораживания продолжается длительное время. Размораживание же в тепляках (а.с. СССР №1402527, МПК В 65 G 67/24, 1988 г., БИ №22; а.с. СССР №1162719, МПК В 65 G 69/20, 1985 г., БИ №23; а.с. СССР №1085915, МПК В 65 G 67/24, 1984 г., БИ №14; а.с. СССР №897681, МПК В 65 G 69/20, 1982 г., БИ №2; Перевозка смерзающихся грузов. Справочник. М.: Транспорт, 1988 г., с.124-141) является весьма дорогим средством, требующим строительства специальных помещений - гаражей для размораживания с установленными в них газовыми горелками инфракрасного излучения или разогревом с помощью конвективного тепла.

Известны способы и устройства для восстановления сыпучести смерзшихся материалов, например (а.с. СССР №1193084, МПК В 65 G 69/20, 1985 г., БИ №43; а.с. СССР №901217, МПК В 65 G 69/20, 1982 г., БИ №4; а.с. СССР №893776, МПК В 65 G 69/20, 1981 г., БИ №48; а.с. СССР №882899, МПК В 65 G 69/20, 1981 г., БИ №43; а.с. СССР №724420, МПК В 65 G 69/20, 1980 г., БИ №12), в которых используется антиадгезионные свойства вводимых в транспортируемый груз гидрофобных добавок.

Однако эти способы при большом расходе антиадгезионных гидрофобных добавок все же требуют значительных энергетических и временных затрат на выгрузку смерзшихся грузов.

Известны также способы погрузки, разгрузки и транспортировки склонных к смерзанию грузов, например (а.с. СССР №1079573, МПК В 65 G 69/20, 1984 г., БИ №10; а.с. СССР №1089021, МПК В 65 G 67/00, 1984 г, БИ №16), в которых также используются гидрофобные материалы или добавки, но эти способы также характеризуются значительными энергетическими и временными затратами на выгрузку смерзшихся грузов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату и выбранным в качестве прототипа является способ предупреждения смерзания кусковых грузов при их перевозке (а.с. СССР №742316, МПК В 65 G 69/20, 1980 г., БИ №23), заключающейся в том, что груз смешивают с гидрофобным веществом, причем груз и гидрофобное вещество укладывают в транспортные емкости чередующимися слоями и после загрузки подвергают вибрации.

Недостатками прототипа является невысокая производительность, большие трудозатраты и большая длительность процесса разгрузки смерзающихся материалов.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа транспортирования смерзающихся сыпучих и кусковых материалов путем формирования блоков замороженного армированного материала и выполнения операций с этими блоками для снижения трудозатрат и ускорения процесса разгрузки смерзающихся материалов, перевозимых транспортными средствами, преимущественно железнодорожным транспортом.

Поставленная задача решается тем, что в способе транспортирования смерзающихся грузов смерзающийся материал загружают слоями в транспортное средство, чередуя слой смерзающегося материала со слоем гидрофобного материала, перевозят и разгружают, предварительно сформированные армированные и замороженные блоки смерзающегося материала грузят в транспортное средство слоями, каждый из которых образован сформированными блоками, установленными с зазором друг от друга, затем слой уложенных сформированных блоков пересыпают слоем гидрофобного вещества для изолирования блоков друг от друга, а верхний слой гидрофобного вещества увлажняют до образования на его поверхности ледяной корки, при этом погрузку и разгрузку транспортного средства осуществляют с помощью грузоподъемных устройств, например кранов, путем сформированных блоков замороженного материала за петли арматуры.

Существенными признаками заявляемого способа, совпадающими с прототипом, являются:

- транспортируемый смерзающийся материал загружают слоями в транспортное средство;

- слой смерзающегося материала чередуют со слоем гидрофобного материала;

- перевозят и разгружают материал.

Отличительными существенными признаками заявляемого способа являются следующие:

- смерзающийся материал предварительно формируют в порции:

- порции материала армируют;

- армированные порции материала замораживают, образуя блоки;

- предварительно сформированные армированные и замороженные блоки смерзающегося материала грузят в транспортное средство слоями;

- каждый слой образуется сформированными блоками, установленными с зазором друг от друга;

- образованный слой уложенных сформированных блоков пересыпают слоем гидрофобного вещества для изолирования блоков друг от друга;

- верхний слой гидрофобного вещества увлажняют до образования на его поверхности ледяной корки;

- погрузку и разгрузку транспортного средства осуществляют с помощью грузоподъемных устройств, например кранов, путем захвата блоков замороженного материала за петли арматуры.

Указанная совокупность отличительных признаков заявленного способа обеспечивает выполнение задачи, поставленной в изобретении, и среди известных в науке и технике решений (в объеме проведенного поиска) она не обнаружена, что позволяет признать изобретение соответствующим условиям патентоспособности.

Перечисленная совокупность общих с прототипом и отличительных существенных признаков является необходимой и достаточной во всех случаях использования изобретения, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Достигаемый технический результат заключается в снижении трудозатрат у потребителя по разгрузке смерзающихся материалов и сокращении времени разгрузки транспортного средства.

Указанный технический результат достигается за счет:

- замораживания предварительно сформированных блоков материала и армирования этих блоков, для чего используется низкая (отрицательная температура воздуха в осенне-зимний период года;

- разделения блоков материала друг от друга и слоев блоков между собой гидрофобным веществом, в качестве которого используется до 2-3% транспортируемого материала, измельченного в порошок; и благодаря указанным выше мероприятиям транспортируемые блоки материала не смерзаются между собой в процессе транспортировки в зимних условиях и легко разрушаются у потребителя любым грузоподъемным механизмом путем захвата блоков материала за петли арматуры.

Таким образом, можно отметить, что технический результат, достигаемый с помощью вышеперечисленных существенных признаков, позволит обеспечить выполнение задачи, поставленной в основу данного изобретения, что подробно будет изложено далее при описании работы устройства,

Между существенными признаками заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Действительно, предварительное формирование блоков смерзающего материала с помощью замораживания, а также армирование их, позволяет использовать при погрузочно-разгрузочных работах грузоподъемные устройства различного типа, например краны, что обеспечивает повышение производительности процесса разгрузки смерзающихся материалов из транспортного средства при снижении трудозатрат и ускорении его, достижению чего способствует также разделение блоков материала друг от друга с помощью гидрофобного вещества, что препятствует смерзанию сформированных блоков материала при их транспортировке в холодный период времени года, для чего блоки материала грузят в транспортное средство с зазором друг от друга.

Из вышеприведенного анализа аналогов и прототипа заявляемого способа следует, что в существующей теории и практике транспортировки, погрузки и разгрузки смерзающихся материалов не известен указанный способ, хотя известны способы перевозки строительных конструкций или перевозки контейнеров, когда транспортировку производят “отдельными блоками”, а при погрузке и разгрузке используют грузозахватные устройства, например подъемные краны. Однако здесь следует учитывать следующие обстоятельства:

- во-первых, при перевозке указанных строительных конструкций или контейнеров работы ведут с “готовыми изделиями”, имеющими свое определенное функциональное назначение, а в заявляемом способе для перевозки смерзающегося груза необходимо сначала сформировать этот груз в блоки, удобные для проведения операций с ними, а только затем выполнять операции по погрузке, транспортировке и разгрузке смерзающихся грузов;

- во-вторых, при транспортировке указанных строительных конструкции или контейнеров нет необходимости принимать меры против смерзания их друг к другу, а в заявляемом способе для этого предусмотрена операция разделения блоков материала друг от друга с помощью гидрофобного вещества, причем для этого блоки материала должны загружаться в транспортное средство с зазором друг от друга, что вовсе не обязательно при транспортировке указанных строительных конструкций или контейнеров.

Таким образом, можно сделать вывод, что все указанные выше отличительные признаки позволяют выполнить поставленную задачу настоящего изобретения - усовершенствовать способ транспортирования смерзающихся материалов с достижением технического результата - снижения трудозатрат у потребителя на разгрузку смерзающихся материалов и сокращения времени разгрузки транспортного средства. Кроме того, при формировании армированных, замороженных порций материала используется природный “бесплатный” ресурс - отрицательная температура воздуха, что позволяет значительно снизить затраты на данной технологической операции, а т.к. все подготовительные операции по формированию, армированию и замораживанию блоков материала выполняются на месте погрузки материала с использованием индустриальных методов производства, то все затраты труда и времени, произведенные у производителя (или отгружателя), позволяют значительно уменьшить их у потребителя при разгрузке смерзающихся грузов в холодный период времени, что снижает простой вагонов и позволяет увеличить грузооборот без расширения существующих станционных погрузочно-разгрузочных устройств.

Предлагаемый способ транспортировки смерзающихся материалов реализуется следующим образом.

В холодное время года (например, для Донбасса средняя температура за декабрь, январь, февраль и март составляет соответственно -4.2°, -6.6°, -6,2°, -1,0° и -3,8°, -6.6°, -6.0°, -0.4°, а средняя температура наиболее холодной пятидневки и суток составляет соответственно -24°, -29° и -25°, -29°С) при отрицательной ночной температуре воздуха производят формирование, армирование и замораживание материала с помощью многоместной технологической оснастки, устанавливаемой на открытом воздухе. При этом используется “даровой” ресурс - низкая отрицательная температура воздуха.

После промораживания блоков материала производят разпалубку многоместной формы и ее повторное использование.

Сформированные блоки материала с помощью грузоподъемных устройств, например кранов, захватывают за петли арматуры и погружают в транспортное средство, например в железнодорожный открытый вагон. При этом блоки материала укладывают с зазором друг от друга до образования слоя.

Затем слой уложенных блоков материала пересыпают слоем гидрофобного вещества, в качестве которого берут предварительно измельченный исходный материал, т.к. известно (например, из прототипа), что при измельчении кускового материала в порошок получают гидрофобное вещество по отношению к исходному кусковому материалу. Кроме того, возможно получение гидрофобного вещества путем отделения мелкой фракции (пыли) в различных технологических процессах и установках при транспортировке смерзающихся грузов от места добычи к зоне погрузки или, например, при обогащении руды и т.п. процессах.

При этом следует отметить, что получение и использование такого гидрофобного вещества не связано с потерями перевозимого груза.

При этом гидрофобное вещество полностью изолирует порции материала друг от друга, препятствуя смораживанию их при периодической смене температуры наружного воздуха (например, при оттепели).

После укладки последнего (верхнего) слоя порций материала весь груз сверху засыпают гидрофобным веществом, толщиной не менее 5-8 см, слегка увлажняют верхний слой его до образования на поверхности ледяной корки с целью исключения выветривания гидрофобного вещества при транспортировке груза. Если под действием температуры происходит подтаивание ледяной корки, то выветривание гидрофобного вещества значительно снизится, т.к. верхний слой его остается влажным и частицы гидрофобного вещества связаны между собой с помощью влаги.

После транспортировки груза к потребителю снимают верхний слой гидрофобного вещества, обнажая при этом петли арматуры верхнего слоя сформированных порций материала, и разгружают транспортное средство с помощью любых грузозахватных устройств, например портальных кранов, захватывая порции материала за петли арматуры.

При этом, по сравнению с известными способами разгрузки смерзающихся грузов, процесс разгрузки транспортного средства сокращается в 5 и более раз, а трудозатраты снижаются более чем на порядок, таким образом, можно сделать вывод, что задача, поставленная в изобретении, полностью выполняется с достижением технического результата, указанного выше.

Заявитель считает возможным и другие варианты реализации изобретения, которые следует рассматривать как эквивалентные, если они находятся в пределах сущности изобретения.

Способ транспортирования смерзающихся материалов, заключающийся в том, что материал загружают слоями в транспортное средство, чередуя слой смерзающегося материала со слоем гидрофобного материала, перевозят и разгружают, отличающийся тем, что предварительно сформированные, армированные и замороженные блоки смерзающегося материала грузят в транспортное средство слоями, каждый из которых образован сформированными блоками, установленными с зазором друг от друга, затем слой уложенных сформированных блоков пересыпают слоем гидрофобного вещества для изолирования блоков друг от друга, а верхний слой гидрофобного вещества увлажняют до образования на его поверхности ледяной корки, при этом погрузку и разгрузку транспортного средства осуществляют с помощью грузоподъемных устройств, например кранов, путем захвата сформированных блоков замороженного материала за петли арматуры.