установка для пневматического транспортирования сыпучих материалов и устройство для разгрузки сыпучих материалов из области пониженного давления в область повышенного давления

Формула изобретения

1. Установка для пневматического транспортирования сыпучих материалов, содержащая источник разряжения и расходный бункер с аэрирующим приспособлением в нижней части, сообщенный с приемником материала посредством транспортного трубопровода с нормально открытыми регулируемыми пневмоклапанами, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит устройство для разгрузки сыпучих материалов из области пониженного давления в область повышенного давления, сообщенное с источником разряжения и с приемником сыпучего материала, а также по крайней мере один промежуточный накопитель с герметизирующей заслонкой на входном патрубке и аэрирующим приспособлением в нижней части, на котором размещен нормально открытый регулируемый пневмоклапан.

2. Устройство для разгрузки сыпучих материалов из области пониженного давления в область повышенного давления, выполненное из двух установленных одна над другой камер с поворотными заслонками на выходных патрубках, газовые пространства которых сообщены с помощью переточной трубы с клапанным устройством, при этом верхняя камера имеет тангенциальные патрубки входа материала и выхода газа, отличающееся тем, что в верхней камере установлена центральная груба, сообщенная с источником разряжения, нижняя камера снабжена нормально открытым регулируемым пневмоклапаном, а клапанное устройство включает подпружиненную мембрану, образующую две полости, одна из которых сообщена с патрубком выхода газа, а другая с газовым пространством верхней камеры, при этом мембрана взаимодействует с входом переточной трубы из нижней камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к оборудованию для пневматического транспортирования сыпучих материалов.

Известна установка вакуумного пневмотранспорта зернистых материалов (а. с. 558832, В 65 G 53/26, опуб. 25.05.1977 г.), содержащая загрузочное устройство, вакуум-насос и материалопровод, снабженный прямолинейным и криволинейным участком, в котором каждый прямолинейный участок материалопровода в своей начальной части сообщен посредством переточных труб с ближайшим по ходу движения материала коленом криволинейного участка.

Недостатками известной установки являются высокие удельные энергозатраты на транспортирование сыпучих материалов во взвешенном потоке, износ трубопровода из-за высокой скорости частиц. Недостатком является также то, что при наполнении приемного бункера необходимо останавливать процесс транспортирования для выгрузки порошка.

Этими же недостатками обладает известная пневматическая всасывающая установка для транспортирования сыпучих материалов (а.с. 698872, В 65 G 53/24,. опубл. 25.11.1979 г.).

Известно устройство для разгрузки сыпучих материалов из области пониженного давления в область повышенного давления (а.с. 502809, В 65 G 53/40, опубл. 15.02.1976 г.), содержащее шлюзовую камеру с выпускными и впускными клапанами, снабженными пневмоприводами.

Недостатком этого устройства является зависимость осуществления процесса выгрузки сыпучих материалов от источника сжатого воздуха, а наличие регулирующих давление технических средств (пневмораспределитель, выключатель) не обеспечивает надежность работы устройства.

Наиболее близкой является известная установка для пневматического транспортирования сыпучего материала (а. с. 1691240, В 65 G 53/24, опубл. 15.11.1991 г. ), содержащая расходный бункер с аэрирующим приспособлением в нижней части, сообщенный посредством транспортного трубопровода с источником разрежения, и по крайней мере один смонтированный на транспортном трубопроводе и сообщенный с ним одним концом патрубок с установленным в нем клапаном, у которого клапан выполнен нормально открытым и регулируемым, а аэрирующее приспособление и другой конец патрубка сообщены с атмосферой, при этом каждый патрубок установлен на расстоянии, равном 100-200 внутренних диаметров транспортного трубопровода от каждого из смежных с ним.

Недостатками известной установки являются высокая энергоемкость при транспортировании сыпучих материалов по вертикальным участкам и прерывность процесса из-за необходимости периодической выгрузки материала из бункеров. Причиной высоких удельных затрат является следующее. При подъеме сыпучих материалов по протяженным вертикальным участкам транспортного трубопровода возникает ситуация, когда часть материала отсекается в верхней или средней части трубопровода. Материал, расположенный ниже открывшегося клапана, останавливается, некоторая часть материала осыпается и совершает возвратно-поступательное движение, происходит увеличение концентрации сыпучего материала в нижней части трубопровода до состояния насыпного слоя. Для приведения материала в движение нужно вновь привести его во взвешенное состояние и вновь разогнать до необходимой скорости, то есть затратить дополнительно некоторое количество энергии (увеличить перепад давления).

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является аппарат для разгрузки сыпучего материала (US 4118075, В 65 G 53/40, опуб. 03.10.1978 г.), включающий в себя две камеры, расположенные одна над другой, имеющие входные и выходные патрубки с поворотными заслонками, переточную трубу с клапанным средством, посредством которой сообщаются газовые пространства камер.

Недостатками этого аппарата являются наличие большого количества технических средств, которые регулируют разгрузку сыпучего материала, и низкая надежность работы в условиях вакуумного пневмотранспорта.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании установки, позволяющей снизить удельные энергозатраты, повысить надежность ее работы при подъеме сыпучего материала по вертикальным участкам трубопровода, обеспечить непрерывность процесса транспортирования.

Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является снижение энергозатрат на транспортирование сыпучих материалов и выгрузки его в приемник, повышение надежности работы и обеспечение непрерывности процесса.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке для пневматического транспортирования сыпучих материалов, содержащей источник разряжения и расходный бункер с аэрирующим приспособлением в нижней части, сообщенный с приемником материала посредством транспортного трубопровода с нормально открытыми регулируемыми пневмоклапанами, дополнительно устанавливают устройство для разгрузки сыпучего материала из области пониженного давления в область повышенного давления, сообщенное с источником разряжения и с приемником материала, а также по крайней мере один промежуточный накопитель с герметизирующей заслонкой на входном патрубке и аэрирующим приспособлением в нижней части, на котором размещен нормально открытый регулируемый пневмоклапан.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для разгрузки сыпучих материалов из области пониженного давления в область повышенного давления, выполненном из двух установленных одна над другой камер с поворотными заслонками на выходных парубках, газовые пространства которых сообщены с помощью переточной трубы с клапанным устройством, при этом верхняя камера имеет тангенциальные патрубки входа сыпучего материала и выхода газа, в верхней камере установлена центральная труба, сообщенная с источником разряжения, нижняя камера снабжена нормально открытым регулируемым пневмоклапаном, а клапанное устройство включает подпружиненную мембрану, образующую две полости, одна из которых сообщена с патрубком выхода газа, а другая с газовым пространством верхней камеры, при этом мембрана взаимодействует с входом переточной трубы из нижней камеры.

На чертежах изображены установка для пневматического транспортирования сыпучих материалов и устройство для разгрузки сыпучих материалов из области пониженного давления в область повышенного давления.

На фиг. 1 изображен общий вид; на фиг.2 приведен чертеж промежуточного накопителя с нормально открытым пневмоклапаном; на фиг.3 приведен чертеж устройства для разгрузки сыпучих материалов из области пониженного давления в область повышенного давления.

Установка для пневматического транспортирования сыпучих материалов содержит расходный бункер 1 с сыпучим материалом 32, в нижней части которого расположено аэрирующее приспособление 2, в котором наклонно в сторону транспортного трубопровода 6 закреплена пористая перегородка 3. Расходный бункер 1 и аэрирующее приспособление 2 установлены на весы 4. Нормально открытые пневмоклапаны 5 установлены на транспортном трубопроводе 6 и на каждом из накопителей 7, 8, 9. Для приема транспортируемого материала служат приемники материала 10, 11, 12, в верхней части которых смонтировано устройство для разгрузки сыпучих материалов из области пониженного давления в область повышенного давления 13, содержащее клапанное устройство 14. Очистка несущей среды осуществляется в циклоне 15 и фильтре 16. На трубопроводах установлены вентили 17, 18, 19.

Промежуточные накопители 7,8,9, установленные на вертикальном участке трубопровода 6, включают в себя корпус 20 (см. фиг.2), в верхней части которого смонтирован входной патрубок 21 с герметизирующей заслонкой 22. В нижней части корпуса 20 закреплен выходной патрубок 23 и патрубок 24, на котором установлен нормально открытый пневмоклапан 5. Внутренние полости патрубка 24 и накопителя 7 (в данном случае) сообщаются между собой посредством пористой перегородки (фильтра) 25. Нормально открытые пневмоклапаны 5, установленные на трубопроводе 6 и на каждом из накопителей 7, 8, 9, состоят из крышки 26, закрепленной с помощью резьбового соединения в основании 27. К верхней части крышки 26 прикреплена пружина 28, на которой подвешены запорный диск 29 с направляющим штоком 30. В основании 27 клапана в нижней части и сбоку выполнены отверстия 31, 32. Кольцо 33 служит для уплотнения контакта диска 29 с основанием 27. Величина зазора между нижней частью основания, в котором выполнено отверстие 32, и диском 29 регулируется с помощью резьбового соединения крышки 26 и основания клапана 27. С увеличением величины указанного зазора увеличивается сила (определяемая перепадом давления и расходом газа через пневмоклапан), которую необходимо затратить для закрытия пиевмоклапана 5.

Устройство для разгрузки сыпучих материалов из области пониженного давления в область повышенного давления 13 (фиг. 3) состоит из камер 34, 35 с выходными патрубками, на которых закреплены герметизирующие поворотные заслонки 36, 37. В верхней камере смонтированы тангенциальные патрубки входа сыпучего материала 38 и выхода газа 39. Патрубок 39 закреплен на центральной трубе 40, входящей внутрь верхней камеры 34. Клапанное устройство 14 содержит корпус 41, внутри которого закреплена подпружиненная мембрана 42 с уплотнительным диском 43, который с помощью пружины 44 поджимается к входу переточной трубы 45 из нижней камеры 35. Патрубок 45 соединен с внутренней полостью бункера 35. Подмембранная полость клапанного устройства 14 сообщена с газовым пространством камеры 34 через патрубок 46. Полость над мембраной 42 соединена с внутренней полостью патрубка выхода газа 39 через патрубок 47. Внутрь нижней камеры 35 введен патрубок 48, на котором установлен нормально открытый пневмоклапан 5.

Установка работает следующим образом.

Включается вакуумный насос (не показан), во внутренней полости установки устанавливается разрежение. Атмосферный воздух начинает поступать в транспортный трубопровод 6 через патрубки 24, на которых закреплены нормально открытые пневмоклапаны 5. В некоторый момент времени, при достижении необходимого разрежения в трубопроводе 6 и расхода газа через пневмоклапаны 5, усилие пружины 28, удерживающей пневмоклапан в открытом состоянии, преодолевается, диск 29 прижимается (присасывается) к уплотнительному кольцу 33 и перекрывает доступ воздуха в трубопровод 6. Все нормально открытые пневмоклапаны 5 закрываются. Воздух, преодолевая гидравлическое сопротивление слоя материала в аэрирующем приспособлении 2, продвигает слой материала в виде высококонцентрированного сгустка в трубопровод 6 и далее в промежуточные накопители 7, 8, 9. Согласно законам фильтрации, в слое материала устанавливается перепад давления, зависящий от степени разрежения и пропорциональный длине слоя материала. Разрежение в сдое материала будет уменьшаться по направлению к аэрирующему приспособлению 2. В некоторый момент времени из-за уменьшения разрежения усилие пружины 28 становится достаточным для открытия пневмоклапана 5, установленного на трубопроводе 6 вблизи аэрирующего приспособления 2, атмосферный воздух через отверстия 31, 32 поступает в трубопровод 6 и отсекает часть материала. При достаточной мощности источника разрежения сформированный в начале транспортного трубопровода "поршень" сыпучего материала со скоростью 5-8 м/с проходит через промежуточные накопители 7, 8, 9 и удаляется в приемники 10, 11, 12, в зависимости от того, открыты или закрыты вентили 17, 18, 19, соединяющие источник разрежения с конкретной транспортной линией. Накопители в данном случае являются простыми и эффективными переключателями потоков. Например, при открытых вентилях 18, 19 порошок транспортируется в приемники материала 10, 11. При закрытых вентилях 18, 19 и открытом вентиле 17 сыпучий материал транспортируется в приемник 12. В этом случае герметизирующая заслонка 22, установленная на патрубке 21 в промежуточном накопителе 9, закрывается и препятствуют ненужному вакуумированию линий, соединенных с накопителем 9. При поступлении материала в камеру 34 происходит его осаждение, так как герметизирующая заслонка 36 находится в закрытом состоянии. После того, как слой материала достигает среза центральной трубы 40, разрежение в полости над мембраной 42 увеличивается (патрубок выхода газа 39 связан с полостью над мембраной), мембрана 42 прогибается вверх, преодолевая усилие пружины 44. Так как газовые пространства камер 34 и 35 оказываются пневматически связанными посредством переточной трубы, из камеры 35 отсасывается часть газа и в нем устанавливается разрежение. Присасывающая сила, действующая на поворотную заслонку 36 устройства для разгрузки, ослабевает, заслонка затвора открывается и материал пересыпается в камеру 35. Мембрана 42 возвращается в исходное состояние, так как давление в полостях над и под мембраной выравнивается. После удаления материала из камеры 34 заслонка 36 под действием перепада давления (разрежения) закрывается. Нормально открытый пневмоклапан 5, установленный на патрубке 48, после уменьшения степени разрежения открывается, атмосферный воздух поступает внутрь камеры 35. Заслонка 37 под действием веса материала отклоняется и открывает выпускное отверстие. Материал удаляется в приемник 12 (в данном случае), находящийся под атмосферным давлением. После наполнения сыпучим материалом камеры 34 процесс автоматической разгрузки материала повторяется.

После удаления "поршней" сыпучего материала из транспортного трубопровода 6 и восстановления степени разрежения в трубопроводе 6 и промежуточных накопителях 7, 8, 9 процесс транспортирования повторяется. Контроль за расходом сыпучего материала осуществляется с помощью весов 4. Для обеспечения взвешивания трубопровод 6 и аэрирующее приспособление 2 соединены с помощью гибкой вставки (не показано).

При транспортировании сыпучих материалов с высоким удельным весом по протяженным вертикальным участкам для преодоления силы тяжести слоя материала необходимы значительные затраты энергии. Для надежного транспортирования пневмоклапаны 5 регулируются таким образом, что формируется "поршень" материала меньших размеров. Этот "поршень" в процессе движения может разрушиться из-за расстилания материала по поверхности трубопровода. В этом случае усиливается расход газа через установку, все пневмоклапаны 5 закрываются, в аэрирующем устройстве 2 формируется новая порция материала, концентрация материала в трубопроводе 6 увеличивается и процесс транспортирования материала в виде высококонцентрированных сгустков автоматически восстанавливается. В трубопроводе формируется несколько "поршней", которые в процессе движения являются неустойчивыми образованиями, т.е. они могут разрушаться, объединяться и образовывать новые высококонцентрированные сгустки, но в целом сохраняется "поршневой" режим движенна. В процессе движения материала создаются условия для открытия клапанов 5, расположенных на вертикальном участке трубопровода 6. В этом случае материал отсекается в промежуточных накопителях 7, 8 или 9. Если часть материала отсекается в верхних накопителях, то материал задерживается в небольших отрезках трубопровода и нижерасположенных накопителях, материал не просыпается вниз и не переуплотняется в нижней части трубопровода, а равномерно распределяется по всей его длине. Продолжение работы установки в этой ситуации не представляет трудностей.

Таким образом, накопители на вертикальном участке трубопровода являются устройствами коммутации и грузонесущими уздами, позволяющими снизить удельные затраты на транспортирование за счет рационального распределения сыпучего материала по трубопроводу. Применение установки для транспортирования сыпучих материалов вакуумного типа с "поршневой" структурой перемещаемого материала позволяет примерно в 10 раз снизить удельные энергозатраты по сравнению с транспортом взвешенным потоком и значительно уменьшить износ трубопровода из-за низкой скорости транспортирования. Устройство для разгрузки сыпучих материалов из области пониженного давления в область повышенного давления позволяет использовать обычные негерметичные конструкции приемных емкостей без упрочнения стенок, обеспечивает непрерывность процесса транспортирования в связи с тем, что при выгрузке сыпучих материалов из наполненных приемных емкостей нет необходимости останавливать процесс транспортирования и отключать вакуум.

Пример конкретного выполнения.

Установка для пневматического транспортирования сыпучих материалов была испытана в НИИПММ и на Сибирском химическом комбинате. Установка применялась для транспортирования флюоритового концентрата (шпата).

Установка имела следующие конструктивные и рабочие параметры:

Расход воздуха, м³/ч - 43-70

Производительность, т/ч - 4

Разрежение, мм рт.ст. - 500

Длина трубопровода, м - 50

Высота подъема материала, м - 20

Количество накопителей, шт. - 5

Характеристика материала.

Плотность материала, (шпат) кг/м³ - 3100

Насыпная плотность (пшат), кг/м³ - 2000

Среднемассовый диаметр частиц, мкм - 10-30

Как показали результаты испытаний, установка обладает высокой надежностью при работе с материалами, имеющими высокий удельный вес, транспортирование которых по трубам представляет собой большую проблему, так как транспортирование материала взвешенным потоком невозможно из-за постепенного осаждения порошка и "зарастания" трубопровода. Необходимо отметить, что установка для пневматического транспортирования сыпучих материалов вакуумного типа и устройство для разгрузки сыпучих материалов из области пониженного давления в область повышенного давления позволяют решить и экологические проблемы предприятия - транспортирование вредных для окружающей среды материалов становится безопасным процессом.