УСТАНОВКА ДЛЯ ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2001 года по МПК F17D1/00 B65G53/30 

Изобретение относится к устройствам для гидротранспортирования сыпучих материалов.

Известна установка для напорного транспортирования жидкостей, включающая аппарат приготовления и подачи гидросмеси, двигатель, шламовый насос, магистральный пульповод, эжектор и отборочный тройник, в которой часть жидкости отбирается от гидросмеси, после ее выхода из насоса и направляется в эжектор, установленный во всасе. [Насосная установка. А.с. N 1492088 M. Кл⁵ F 04 D 15/00 от 01.06.87].

Недостатком установки является движение перекачиваемой жидкости через насос, что при перекачивании гидросмеси приводит к ударному дроблению кусков транспортируемого твердого вещества.

Известна вытеснительная установка, принятая за прототип, включающая насосную установку и камеру, которая с одной стороны, через первый отвод тройника трубопроводами связана с аппаратом приготовления и подачи гидросмеси, а через его второй отвод - с магистральным пульповодом; с другой стороны, через первый отвод тройника трубопроводами связана с насосной установкой подачи буферной жидкости, а через его второй отвод - с емкостью для буферной жидкости. [Вытеснительная гидротранспортная установка. А. с. N 688718 M. кл⁵ F 04 F 1/00, опублик. Б.И. N 36 1979].

Недостатком установки является низкий коэффициент полезного действия вследствие возвратно-поступательного движения гидросмеси.

Задача изобретения - снижение энергозатрат на гидротранспортирование сыпучих материалов.

Указанная задача достигается тем, что в установке отборочный тройник, установленный на выходе из камеры смешивания эжектора, оснащен самоочищающимся фильтром, причем отводная полость тройника соединена со всасом насоса, а напорная полость насоса соединена с активным соплом эжектора так, что составляют замкнутый контур "насос - эжектор - отборочный тройник -насос" для циркуляции дополнительной жидкости, через которую передается энергия к гидросмеси. Причем оптимальная зона ее рабочей характеристики определяется отношением расходных параметров загрузочного устройства и насоса. Величина этого отношения находится в пределах

при этом коэффициент передачи энергии в установке от насоса к перекачиваемой пульпе определяется эмпирической зависимостью:

где Q_эж, Q_р - расходы пульпы и дополнительной жидкости, м³/ч;
ρ_см, ρ_в - плотность пульпы и воды, кг/м³;
η_вс - коэффициент передачи энергии звена "тройник - всас";
η_конф - коэффициент передачи энергии монитора;
Ф^-1 = 0,618 - число золотого сечения - коэффициент размерности, ч/м³;
0,1 - коэффициент размерности, ч^1/3/м.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемой установки.

Приняты следующие условные обозначения: 1 - аппарат приготовления гидросмеси; 2 - эжектор; 3 - монитор (активное сопло эжектора); 4 - смесительная камера эжектора (пассивное сопло); 5 - отборочный тройник; 6 - самоочищающийся фильтр; 7 - водовод дополнительной жидкости; 8 - шламовый насос; 9 - электродвигатель; 10 - задвижка; 11 - емкость дополнительной жидкости; 12 - пульповод магистральный.

На фиг.2 в качестве примера представлена техническая характеристика устройства, построенного на базе шламового насоса НШ-250-34. Приняты следующие условные обозначения: P гидросмеси - давление гидросмеси на входе в магистральный пульповод, м в. ст.; P_нач - начальное давление гидросмеси на входе в эжектор, м в. ст.; Q_р - расход дополнительной жидкости, м³/ч; Q_эж - расход перекачиваемой пульпы, м³/ч; η_нас - коэффициент полезного действия насоса, %; η_сист - коэффициент передачи энергии от насоса к перекачиваемой пульпе, %.

Аппарат подготовки и подачи гидросмеси 1 соединен с пассивным входом эжектора 2, выход которого 4 соединен пульповодом через отборочный тройник 5 с магистральным пульповодом 12.

Отборная полость тройника 5 с самоочищающимся фильтром 6 соединена трубопроводом 7 со всасом насоса 8, приводимого в действие электродвигателем 9. Напорный выход насоса 8 соединен с активным входом эжектора 2. Всас насоса соединен также через задвижку 10 с емкостью 11, которая содержит воду для первичного заполнения кольца "насос - эжектор - тройник - насос".

Описанное устройство работает следующим образом. В аппарат приготовления гидросмеси 1 подаются в необходимых количествах вода и твердое сыпучее вещество. Приготовленную гидросмесь направляют по пульповоду в эжектор 2. Одновременно с этим запускают электродвигатель 9 шламового насоса 8 и при открытой задвижке 10 из емкости 11 дополнительную жидкость направляют в активное сопло 3 эжектора 2. В пассивном сопле 4 происходит смешивание гидросмеси с дополнительной жидкостью. Гидросмесь поступает в отборочный тройник 6, где от нее через фильтр 6 отделяется дополнительная жидкость, которая по водоводу 7 направляется на вход шламового насоса 8, а гидросмесь под напором направляется в магистральный пульповод 12. В это время закрывают задвижку 10, отключая подачу дополнительной жидкости из емкости 11. Замкнутая в кольцо "насос - эжектор - отборочный тройник - насос" дополнительная жидкость продолжает циркулировать в замкнутом цикле подобно движению "белкина колеса".

При этом происходят следующие процессы. Транспортируемая гидросмесь поступает в пассивное сопло эжекторной установки, где она смешивается с дополнительной жидкостью и получает кинетическую энергию в виде скоростного напора и потенциальную энергию в виде статического давления, которые необходимы для энергетических затрат на гидротранспортирования (преодоление гидравлических сопротивлений и разности геодезических высот на трассе гидротранспорта).

Эффективность работы установки существенно зависит от отношения расходов перекачиваемой гидросмеси Q_эж и расхода дополнительной жидкости Q_р. Оптимальная зона рабочих характеристик установки эмпирическим способом определена величиной отношения расходных параметров загрузочного аппарата и насоса в пределах 0,6-1,2
Нижний предел расположен на восходящей ветви КПД системы, а верхний - на нисходящей ветви. За этими пределами КПД системы установки ниже 0,55. Эксплуатация установки в режиме вне этих пределов энергетически и соответственно экономически не выгодна.

Работая в оптимальном режиме, установка обеспечивает энерговыгодное транспортирование гидросмеси, минуя колеса насоса. Это позволяет сохранить крупность частиц перекачиваемого твердого вещества. Кроме того, в установке размеры каналов насоса не являются ограничениями для крупности частиц перекачиваемого твердого вещества. Последнее позволяет, в частности, транспортировать гидросмеси рядового угля без предварительного измельчения крупного класса.

Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат на гидротранспортирование сыпучих материалов при сохранении их гранулометрического состава, в частности класса рядового угля. Это достигается тем, что отборочный тройник, установленный на выходе из камеры смешивания эжектора, оснащен самоочищающимся фильтром, причем отводная полость тройника соединена со всасом насоса, а напорная полость насоса соединена с активным соплом эжектора так, что составляют замкнутый контур "насос - эжектор - отборочный тройник -насос" для циркуляции дополнительной жидкости, через которую передается энергия к гидросмеси. Оптимальная зона рабочей характеристики установки определяется отношением расходных параметров загрузочного устройства и насоса в пределах 0,61 - 1,2. Для определения коэффициента полезного действия насосной установки предложена эмпирическая формула. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для гидротранспортирования сыпучих материалов, включающая аппарат приготовления и подачи гидросмеси, двигатель, шламовый насос, магистральный пульповод, эжектор и отборочный тройник, отличающаяся тем, что отборочный тройник, установленный на выходе из камеры смешивания эжектора, оснащен самоочищающимся фильтром, причем отводная полость тройника соединена со всасом насоса, а напорная полость насоса соединена с активным соплом эжектора так, что составляет замкнутый контур "насос - эжектор - отборочный тройник - насос" для циркуляции дополнительной жидкости, через которую передается энергия к гидросмеси. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что оптимальная зона ее рабочей характеристики определяется отношением расходных параметров загрузочного устройства и насоса, и величина отношения находится в пределах

при этом коэффициент передачи энергии в установке от насоса к перекачиваемой пульпе определяется эмпирической зависимостью

где Q_эж, Q_р - расходы пульпы и дополнительной жидкости, м³/ч;
ρ_см, ρ_в - плотн6ость пульпы и воды, кг/м³;
η_вс - коэффициент передачи энергии звена "тройник - всас";
η_конф - коэффициент передачи энергии монитора;
Ф^-1 = 0,618 - число золотого сечения - коэффициент размерности, ч/м³;
0,1 - коэффициент размерности, ч^1/3/м.