Устройство для растаривания и растворения агрессивных реагентов из мягких контейнеров Российский патент 2023 года по МПК B65B69/00 

Гидроксид натрия или калия, это распространенный продукт, который выпускается в твердом и жидком виде и имеет 2 класс опасности, что требует специальных мер для обращения с ней (спецобувь, маски и щитки, фартуки и т.п.). Многие производства применяют растворы щелочи для изготовления своей продукции, очистки воды в муниципальном водоснабжении и в энергетике. На крупных предприятиях и ТЭЦ и АЭС завозится жидкая щелочь. Но она имеет высокую температуру кристаллизации, и ее перевозка и хранение требуют специальных условий. На небольших предприятиях таких условий нет.

Для условий, когда температура ниже 0°С, например, в Сибири, или же для удаленных от производства потребителей целесообразна перевозка твердого продукта. Однако, стандартных установок для приготовления больших объемов щелочи из твердого материала, обеспечивающих безопасное обращение, практически нет. При этом твердая щелочь поступает в виде гранул и чешуек, упакованных в стальные барабаны объемом 100 л или в мешки или мягкие контейнеры типа «Биг-бэг». Последние емкости подвержены повреждениям. Щелочь гигроскопична и слеживается при увлажнении, что требует особых мер при ее разгрузке и растворении.

Задача данного изобретения состоит в создании установки, позволяющей растаривать и растворять большие объемы твердой щелочи в безопасных условиях с минимальной затратой ручного труда.

Изобретение относится к области растаривания агрессивных реагентов из мешков или мягких контейнеров с одновременным приготовлением растворов.

Известно устройство для перегрузки сыпучих материалов из мягких контейнеров, содержащее приемную воронку, под которой размещен бункер, внутри которого жестко закреплены ножи-рассекатели, направленные вверх, например компании «Строй механика» https://www.stroymehanika.ru/catalog/oborudovanie-dlya-rastarivaniya-big-begov-i-meshkov/stantsii-rastarivaniya-big-begov/ (или «ТМЗ» https://tmzresurs.ru/stancziya-razgruzki-myagkix-kontejnerov.html, Завод «ААМикс» https://isilos.ru/rastarivatel-big-bega.php). При опускании мягкого контейнера типа «Биг-бэг» его дно упирается в ножи-рассекатели и прорезается, при этом сыпучий материал через воронку поступает в нижерасположенную емкость для дальнейшей обработки. Такие устройства широко распространены в промышленности и строительстве.

Однако они принципиально не обеспечивают возможность безопасной работы с агрессивной щелочью и ее растворение.

Известна установка для извлечения из емкости материала путем его растворения (см. патент РФ №2220081 от 10.04.2002), содержащая камеру, сопло, связанное с трубопроводом, и циркуляционный насос для перекачивания раствора. При этом камера имеет горловину с установочной площадкой для емкости, в горловине смонтирован с возможностью прокалывания емкости остроконечный патрубок, в котором расположено сопло, при этом между соплом и остроконечным патрубком образован зазор для слива раствора в камеру. Изобретение может применяться, в частности, для извлечения из металлических барабанов реагентов, используемых при очистке сточных вод.

При такой конструкции емкость располагается на установочной площадке горловины камеры, то есть вне емкости, что позволяет уменьшить габариты камеры. Наличие в горловине камеры стационарного остроконечного патрубка для прокалывания емкости исключает необходимость в приводе.

Установка может быть снабжена устройством для прижатия емкости к установочной площадке горловины камеры.

Такое устройство облегчает прокалывание емкости остроконечными патрубками, а также способствует обеспечению надежной герметизации между днищем емкости и установочной площадкой горловины камеры.

Недостаток данного технического решения состоит в том, что она предназначена только для вскрытия и растворения щелочи в стальных барабанах (бочках) и не позволяет обрабатывать мешки и мягкие контейнеры типа «Биг-бэг».

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является установка для извлечения агрессивных реагентов из мешков или контейнеров с одновременным приготовлением растворов (см. патент РФ №132424 от 22.04.2013), содержащая разгрузочный резервуар, снабженный крышкой, решеткой, установленной внутри него для приема и размещения на ней мешка или контейнера с сыпучим материалом, и средством для прорезания мешков или контейнеров, а также накопительный резервуар, в которой, согласно полезной модели, средство для прорезания мешков или контейнеров выполнено в виде трубчатого ствола с острым наконечником, причем накопительный резервуар снабжен крышкой и выполнен с возможностью заполнения его растворителем или водой, используемых для растворения сыпучего материала, при этом в состав установки входит циркуляционный насос с системой трубопроводов для подачи растворителя или воды из накопительного резервуара во внутрь мешка или контейнера через острый наконечник трубчатого ствола и для отвода раствора в накопительный резервуар.

В состав такой установки может входить расходный бак, оборудованный насосом-дозатором для подачи раствора потребителям.

В заявляемой установке растворитель или вода, подаваемые насосом из накопительного резервуара для растворения материала, расположенном на решетке и находящегося в мешке или контейнере, при неоднократной циркуляции через него получаемого раствора обеспечивает полное растворение сыпучего материала, что повышает эффективность разгрузки материала и способствует предотвращению его потерь.

В виду отсутствия контакта сыпучего материала с воздухом внутри разгрузочного резервуара при подаче растворителя или воды через острый наконечник трубчатого ствола во внутрь мешка или контейнера достигается отсутствие пылеобразования, что снимает потребность в монтаже устройства для вытяжки пыли из разгрузочного резервуара и специальной системы для дальнейшей очистки запыленного воздуха, упрощая тем самым конструкцию установки.

Поскольку требуемый раствор приготавливается внутри разгрузочного резервуара из исходных компонентов, которые могут быть вредными для здоровья обслуживающего персонала, ликвидируется опасность заражения этими компонентами окружающей среды при транспортировке их к месту приготовления раствора и исключается вредное воздействие на обслуживающий персонал. Минимизация контакта раствора щелочи с воздухом и углекислым газом сокращает его потери.

Недостатком предлагаемого устройства, выбранного как прототип, является то, что распарывание и растворение щелочи происходит в одной емкости, которая после окончания процесса оказывается заполненной полученным концентрированным раствором. В результате тканевый мешок пропитывается концентрированным раствором щелочи, что не позволяет его безопасно извлекать и транспортировать. Закрытие, а главное открытие емкости и выгрузка мешка производится вручную, что опасно для персонала.

Предлагаемое решение призвано устранить указанные недостатки.

Технический результат - повышение безопасности для персонала при работе по растаривания и растворению агрессивных реагентов из мягких контейнеров.

Предлагаемое устройство для растаривания и растворения агрессивных реагентов из мягких контейнеров состоит из:

- разгрузочного резервуара для размещения мягкого контейнера,

- съемной крышки, выполненной с возможностью герметизации разгрузочного резервуара,

- устройства распарывания мягкого контейнера, в виде вертикально ориентированного ножа, установленного в нижней части разгрузочного резервуара,

- емкости для растворенного твердого реагента, связанной с разгрузочным резервуаром и

- системы циркуляции жидкости для растворения реагента, осуществляющей циркуляцию жидкости между емкостью для растворенного твердого реагента и разгрузочным резервуаром.

Где мягкий контейнер закрепляется посредством тросов под съемной крышкой, при этом крышка с закрепленным мягким контейнером выполнена с возможностью опускания подъемным механизмом в разгрузочный резервуар и герметизации внутреннего пространства разгрузочного резервуара с одновременным распарыванием мягкого контейнера;

разгрузочный резервуар расположен над емкостью для растворенного твердого реагента и связан с ней, через отверстие выгрузки, при этом над отверстием выгрузки установлено устройство распарывания;

а система циркуляции жидкости для растворения реагента, выполнена с возможностью подачи жидкости из емкости для растворенного твердого реагента в разгрузочный резервуар в место, где расположено устройство распарывания мягкого контейнера,

также устройство снабжено системой подачи воды, подающей воду на форсунки, расположенные в верхней части разгрузочного резервуара для очищения внутренних стенок разгрузочного резервуара и внешних стенок мягкого контейнера, а также подающей воду в место, где расположено устройство распарывания мягкого контейнера, для очистки внутренних стенок мягкого контейнера.

Предпочтительно чтобы в качестве мягкого контейнера использовался контейнер типа «биг-бэг».

Внутри корпуса разгрузочного резервуара может быть установлена решетка, так чтобы устройство распарывания выступало над ней.

Форсунки, расположенные в верхней части разгрузочного резервуара предпочтительно должны быть установлены на одинаковом расстоянии друг от друга на одном или нескольких уровнях.

Система подачи воды может быть выполнена с возможностью наполнения емкости для растворенного твердого реагента до заданного уровня, для последующего использования воды для растворения реагента.

Систему подачи воды выполняют на основе труб и клапанов, закрывающих и перекрывающих поступление воды.

Система подачи воды желательно должна использовать умягченную, обессоленную воду или дистиллят.

Система циркуляции жидкости для растворения реагента включает насос, подающий жидкость из емкости для растворенного твердого реагента, посредством труб и через клапан в разгрузочный резервуар для растворения реагента.

В емкости для растворенного твердого реагента может быть установлена система механического перемешивания.

Емкость для растворенного твердого реагента может быть дополнительно снабжена внешней системой охлаждения.

Внутри корпуса разгрузочного резервуара может быть установлена резиновая мембрана с осевым отверстием.

Уплотнение для съемной крышки выполняют из резины круглого сечения, а верхний фланец емкости снабжен наклонными направляющими для центрирования крышки.

Заявляемое устройство изображено на фиг. 1 и 2.

На фиг.1 показана схема установки для извлечения сыпучих материалов из мешков или контейнеров с одновременным приготовлением растворов,

на фиг.2 показан разгрузочный резервуар со съемной крышкой и его система прокалывания дна мягкого контейнер, который также снабжен наклонными направляющими для центрирования крышки.

На фигурах позициями обозначены следующие элементы:

1 - разгрузочный резервуар,

2 - крышка разгрузочного резервуара,

3 - верхний фланец разгрузочного резервуара с бортовым ограничителем крышки,

4 - уплотнения фланца,

5 - решетка,

6 - распарыватель «биг-бэга»,

7 - емкость для растворенного твердого реагента,

8 - система механического перемешивания,

9 - насос,

10 - контейнер «биг-бэг»,

11 - нижний ограничитель подвеса «биг-бэга»,

12 - верхний ограничитель подвеса крышки,

13-17 - клапаны,

18 - форсунки обмыва,

19 - наклонные направляющие,

20 - резиновая мембрана,

Установка для извлечения сыпучих материалов из мешков или контейнеров с одновременным приготовлением растворов содержит разгрузочный резервуар 1, с конусным днищем с отверстием выгрузки, снабженный крышкой 2, верхним фланцем с бортовым ограничителем 3 и уплотнением 4. Внутри него внизу установлены решетка 5 и распарыватель 6. В верхней части по кругу установлены форсунки 18 для обмыва мешка (биг-бэга) умягченной/обессоленной водой.

Разгрузочный резервуар 1 установлен на крышке емкости для раствореннного твердого реагента 7 и получения жидкого реагента нужной концентрации, которая снабжена системой механического перемешивания 8 и гидравлического перемешивания насосом 9. Емкость 7 снабжена также системой охлаждения раствора в виде рубашки или дополнительного теплообменника (на фигурах не показана).

Подача контейнеров 10 осуществляется электрическим тельфером с тросом и траверсой или любым другим подобным устройством для поднятия контейнера «биг-бэга», к которому крепится крышка 2 и подвешиваются мягкие контейнеры 10 «биг-бэг». При этом на тросах подвеса крышки 2 имеется верхний ограничитель 12, а на тросах подвеса контейнера 1 имеется нижний ограничитель 11.

Работает система следующим образом:

- емкость 7 заполняется обессоленной водой через клапаны 13 и 14 до среднего датчика уровня. Включается система охлаждения емкости и мешалка 8;

- на тросе подъемника (тали или крана-балки) через верхний ограничитель 12, посредством тросов закрепляют крышку разгрузочного резервуара 2,

- затем к крышке 2 из склада «биг-бэгов», также с помощью подъемника через нижний ограничитель, посредством тросов закрепляют один «биг-бэг» 10,

- далее поднимают «биг-бэг» 10 на высоту, превышающую высоту разгрузочного резервуара 1 и емкости растворителя щелочи 7, и сдвигают для расположения над разгрузочным резервуаром 1,

- затем посредством механизма подъемника опускают крышку 2 и закрепленный под ней «биг-бэг» 10 в разгрузочный резервуар 1, где крышка 2 опускается на верхний фланец 3 разгрузочного резервуара 1, центрируется бортовым ограничителем верхнего фланца 3 и ложится на уплотнение 4. При этом, одновременно с уплотнением крышки, контейнер «биг-бэг» касается ножа-распарывателя 6 и происходит разрыв его дна,

- после чего часть гранулированной щелочи начинает высыпаться из мешка через решетку 5, закрепленную в разгрузочном резервуаре 1 немного ниже ножа-распарывателя 6. Слежавшиеся куски щелочи задерживаются на решетке 5; одновременно включается циркуляционный насос 9, подающий воду из емкости 7 через клапан 15 и трубопровод в зону ножа-распарывателя 6; циркуляция контролируется по датчику давления в напорной линии насоса 9 и продолжается до полного растворения щелочи; контроль окончания растворения щелочи может задаваться по времени растворения либо определяется по концетратомеру (плотномеру) в емкости 7; либо по прекращению повышения температуры в системе,

- следующая стадия обмыв обессоленной водой разгрузочного резервуара 1 и разорванного контейнера «биг-бэг»; для этого открывают клапаны 16 и 13 (все остальные клапаны закрыты), после чего воду подают на форсунки омыва 18 для обмыва разгрузочного резервуара 1 и через клапан 13 во внутрь контейнера «биг-бэг» 10, через зону ножа-распарывателя 6 для его обмыва с внутренней стороны;

- окончательная операция - извлечение пустого мешка тельфером и отправка его на свалку;

- выгрузка готового продукта в расходные емкости осуществляют через клапан 17.

Для улучшения эксплуатационных характеристик установки могут быть использованы дополнительные приемы:

- для повышения герметичности уплотнения съемной крышки 4 оно выполнено из резины круглого сечения, например, резиновой трубки.

- для предотвращения попадания щелочи на внешнюю поверхности мягкого контейнера «биг-бэг» внутри корпуса разгрузочного резервуара 1 установлена резиновая мембрана 20 с осевым отверстием, как показано на фиг. 2.

- для повышения точности позиционирования верхней крышки 2 на фланце 3 разгрузочного резервуара 1 он может быть снабжен наклонными направляющими 19, являющихся продолжением бортового ограничителя крышки, как показано на фиг. 2.

Система автоматики предусматривает датчики уровня жидкости в емкости, датчики температуры в емкости для щелочи и в циркулирующем растворе, концентратомер на линии циркулирующего раствора, расходомеры на охлаждающей воде, на циркулирующем растворе.

Проверка работоспособности и эффективности предлагаемого технического решения осуществлялась на пилотной установке при растворении мешков с гранулированной щелочью с соблюдением полной циклограммы работы. Подтверждены все планируемые показатели работы установки.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемой установки по сравнению с наиболее близким аналогом, что предполагает соответствие заявляемого в изобретении решения критерию «новизна».

Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании новой установки, обладающей высокой эффективностью разгрузки и растворения опасного материала, полной механизацией и автоматизацией процесса, отсутствием потерь материала, предотвращающей загрязнение окружающей среды и снижающей риск для здоровья обслуживающего персонала.

Изобретение относится к области растаривания агрессивных реагентов из мешков или мягких контейнеров с одновременным приготовлением растворов. Устройство для растаривания и растворения агрессивных реагентов из мягких контейнеров состоит из разгрузочного резервуара (1) для размещения мягкого контейнера (10), съемной крышки (2), устройства распарывания мягкого контейнера, емкости (7) для растворенного твердого реагента, связанной с разгрузочным резервуаром и системы циркуляции жидкости для растворения реагента. Мягкий контейнер (10) закрепляется под съемной крышкой (2), выполненной с возможностью опускания подъемным механизмом в разгрузочный резервуар (1) и герметизации внутреннего пространства разгрузочного резервуара с одновременным распарыванием мягкого контейнера. Система циркуляции жидкости выполнена с возможностью подачи жидкости из емкости для растворенного твердого реагента в разгрузочный резервуар в место расположения устройства распарывания мягкого контейнера. В верхней части разгрузочного резервуара расположены форсунки, в которые подается вода для очищения внутренних стенок разгрузочного резервуара (1) и внешних стенок мягкого контейнера системой подачи воды, подающей воду в место, где расположено устройство распарывания мягкого контейнера для очистки внутренних стенок мягкого контейнера. Изобретение повышает безопасность для персонала. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для растаривания и растворения агрессивных реагентов из мягких контейнеров состоящее из:

- разгрузочного резервуара для размещения мягкого контейнера,

- съемной крышки, выполненной с возможностью герметизации разгрузочного резервуара,

- устройства распарывания мягкого контейнера, в виде вертикально ориентированного ножа, установленного в нижней части разгрузочного резервуара,

- емкости для растворенного твердого реагента, связанной с разгрузочным резервуаром и

- системы циркуляции жидкости для растворения реагента, осуществляющей циркуляцию жидкости между емкостью для растворенного твердого реагента и разгрузочным резервуаром, отличающееся тем, что

мягкий контейнер закрепляется посредством тросов под съемной крышкой, при этом крышка с закрепленным мягким контейнером выполнена с возможностью опускания подъемным механизмом в разгрузочный резервуар и герметизации внутреннего пространства разгрузочного резервуара с одновременным распарыванием мягкого контейнера;

разгрузочный резервуар расположен над емкостью для растворенного твердого реагента и связан с ней через отверстие выгрузки, при этом над отверстием выгрузки установлено устройство распарывания;

а система циркуляции жидкости для растворения реагента выполнена с возможностью подачи жидкости из емкости для растворенного твердого реагента в разгрузочный резервуар в место, где расположено устройство распарывания мягкого контейнера,

также устройство снабжено системой подачи воды, подающей воду на форсунки, расположенные в верхней части разгрузочного резервуара для очищения внутренних стенок разгрузочного резервуара и внешних стенок мягкого контейнера, а также подающей воду в место, где расположено устройство распарывания мягкого контейнера, для очистки внутренних стенок мягкого контейнера.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мягким контейнером является контейнер биг-бэг.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутри корпуса разгрузочного резервуара установлена решетка, так чтобы устройство распарывания выступало над ней.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что форсунки, расположенные в верхней части разгрузочного резервуара, установлены на одинаковом расстоянии друг от друга на одном или нескольких уровнях.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система подачи воды выполнена с возможностью наполнения емкости для растворенного твердого реагента до заданного уровня для последующего использования воды для растворения реагента.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система подачи воды выполнена на основе труб и клапанов, закрывающих и перекрывающих поступление воды.

7. Устройство по любому из пп. 1, 5, 6, отличающееся тем, что система подачи воды использует умягченную, обессоленную воду или дистиллят.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система циркуляции жидкости для растворения реагента включает насос, подающий жидкость из емкости для растворенного твердого реагента посредством труб и через клапан в разгрузочный резервуар для растворения реагента.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в емкости для растворенного твердого реагента установлена система механического перемешивания.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкость для растворенного твердого реагента дополнительно снабжена внешней системой охлаждения.

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутри корпуса разгрузочного резервуара установлена резиновая мембрана с осевым отверстием.

12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что уплотнение съемной крышки выполнено из резины круглого сечения.

13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхний фланец разгрузочного резервуара снабжен наклонными направляющими.