Устройство для пневмоподъема сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси Российский патент 2024 года по МПК B65G53/04 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к устройствам для вертикального и наклонного пневмотранспорта сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси.

Известно устройство для подъема сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси (пат. № 2194661, 20.12.2022 Бюл. №35),, содержащее смесительную камеру, патрубок для подвода сжатого газа, пористую газораспределительную перегородку, вертикальный транспортный трубопровод и загрузочный питатель.

Недостатком данного устройства является относительно больше затраты энергии на «псевдоожижение», т.е. аэрирование материала в смесительной камере, так как оно происходит практически при нулевой начальной скорости материала. Затем материал разгоняется до скорости транспортирования, что требует затрат энергии. Кроме того, при уменьшении подачи материала через загрузочный питатель за счет давления воздуха, происходит выброс материала в бункер, и, соответственно, загрязнение окружающей среды.

Известно устройство для подъема сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси (пат. №2294886, 10.03.2007 Бюл. № 7), содержащему смесительную камеру, патрубок для подвода сжатого газа, пористую газораспределительную перегородку, трубопровод, имеющий наклоненные от вертикали участки, снабженный рассредоточено установленными в нем поперечными вставками и наклонный загрузочный питатель.

Недостатком данного устройства также является большая энергоемкость аэрирования материала в смесительной камере, так как загружаемый материал движется в противоположную сторону движения воздуха. Материал необходимо затормозить до остановки, а затем разогнать до скорости транспортирования в вертикальном трубопроводе.

Целью изобретения является снижение энергоемкости аэрирования и транспортирования, уменьшения расхода сжатого газа, увеличение надежности работы установки и предотвращения выбросов в окружающую среду.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для подъема сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси, содержащем смесительную камеру, вертикальный транспортный трубопровод с рассредоточено установленными в нем поперечными вставками в виде решеток, патрубок для подвода сжатого газа, распределительную пористую перегородку, наклонный загрузочный питатель, в нижнюю часть которого установлен криволинейный трамплин, в нижней части питателя на оси установлена уравновешенная грузом заслонка, перекрывающая и сечение загрузочного питателя при уменьшении высоты материала, т.е. уменьшении его подачи, а в верхнюю часть смесительной камеры по направлению движения материала при помощи трубопровода подводится воздух. На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства.

Устройство для подъема сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси содержит смесительную камеру 1 с транспортным трубопроводом 2. В нижней части смесительной камеры установлены патрубок 3 для подвода сжатого воздуха и пористая газораспределительная перегородка 4. Подпитывающая часть в виде вертикального загрузочного устройства 5 смесительной камеры 1 расположена над патрубком транспортного трубопровода 2. В верхней части загрузочного питателя 5 на оси 7 установлена заслонка 8, которая может поворачиваться вокруг этой оси и перекрывать сечение питателя и пружина 11. Поворот заслонки осуществляется грузом 9. Транспортный трубопровод снабжен рассредоточено установленными в нем поперечными вставками в виде решеток 10. Вертикальный загрузочный питатель выполнен в виде трубы квадратного сечения со стороной «a» фиг. 2.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии материала в загрузочном питателе 5 заслонка 8 находится в горизонтальном положении и перекрывает трубу питателя. Заслонка 8 остается закрытой при подаче материала в загрузочный питатель 5, пока высота столба () материала над заслонкой не превышает величина (H₀), определяемой из уравнения равновесия (момент от силы тяжести столба материала равен моменту от груза):

где – ускорение свободного падения, м/ с²; – сила тяжести груза, кг; – расстояние от центра тяжести груза до оси 7, м – плотность материала, кг/м³; – сторона сечения трубы питателя, м.

Как только высота материала над заслонкой 8 превысит величину , происходит её поворот вокруг оси 7 и материал начинает поступать на криволинейный трамплин 6 и затем на перегородку 4 смесительной камеры 1 и включается подача воздуха в патрубок 3. Воздух подаваемый через патрубок 3 над трамплином, смешивается с сыпучим материалом, т.е. аэрируется до псевдоожиженного (кипящего) состояния. Газовая смесь, подаваемая через патрубок 3 под трамплин и аэрируемый материал с повышенной концентрацией из смесительной камеры 1 за счет избыточного давления начинает поступать в трубопровод 2 и транспортироваться в разгрузочный (приемный) бункер.

За счет перепада давления насыпной груз перемещается по трубопроводу в заторможенном состоянии путем создания дополнительных сопротивлений в виде поперечных вставок 10 с отверстиями, установленными рассредоточено по высоте трубопровода с определенным шагом. Вся высота столба материало-газовой смеси по высоте трубопровода разделена поперечными вставками 10 на отдельные участки.

Нормальная работа устройства с заданной производительностью происходит при частично или полностью открытой заслонке, когда высота столба материала не меньше минимальной (см. фиг. 1). При уменьшении подачи материала в загрузочный питатель 5 высота столба материала начинает уменьшаться, что приводит к уменьшению силы давления материала на заслонку 8. Приведенный момент от силы упругости пружины 11становится больше приведенного момента от силы давления материала на заслонку 8 и заслонка поворачивается вокруг оси 7. При прекращении подачи материала груз 9 поворачивает заслонку 8 и полностью перекрывает сечение загрузочного питателя 5, предотвращая выброс через него загрязненного воздуха.

Пример

Нормальная работа устройства происходит при определенном расходе сыпучего материала, когда момент от его силы тяжести относительно оси 7 больше, чем момент от силы тяжести груза 9 относительно той же оси.

Как только подача сыпучего материала уменьшается до определенного предела или прекращается совсем, высота столба материала становится меньше и неравенство 1 превращается в неравенство 2

При этом заслонка 8 поворачивается вокруг оси 7 и перекрывает трубу питателя.

При нормальной работе сыпучий материал двигаясь по загрузочному питателю 5 приобретает перед криволинейным трамплином скорость:

где – высота движения материала по питателю 5, м;

– угол наклона питателя к горизонту, рад;

– коэффициент трения материала о стенку питателя.

Криволинейный трамплин 6 изменяет направление движения материала. Материал приобретает вертикальную скорость, что позволяет уменьшить начальное давление воздуха на пористую перегородку 4. Это объясняется тем, что для аэрирования и разгона материала по вертикальной оси необходимо затратить энергию.

Таким образом происходит экономия энергии в смесительной камере, являющейся частью пневмосистемы.

Вертикальная составляющая скорости () материала при сходе его с трамплина находится из формулы:

где – угол наклона касательной к криволинейному трамплину в точке схода материала.

Таким образом, экономия энергии за 1 сек в загрузочном устройстве за счет отсутствия необходимости аэрирования и разгона материала равна

где –массовая производительность установки, кг/с.

Расчет экономии энергии приведен в таблице 1.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к устройствам для вертикального и наклонного пневмотранспорта сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси. Устройство для подъема сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси содержит смесительную камеру, вертикальный транспортный трубопровод, патрубок для подвода сжатого газа, газораспределительную транспортную пористую перегородку и наклонный загрузочный питатель. Загрузочный питатель снабжен криволинейным трамплином и уравновешенной заслонкой. Сжатый газ из патрубка подается под газораспределительную пористую перегородку и на верхнюю часть криволинейного трамплина. Достигается уменьшение энергозатрат на аэрирование, транспортировку, а также предотвращение выбросов газа через загрузочный питатель. 2 ил., 1 табл.

Устройство для подъема сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси, содержащее смесительную камеру, вертикальный транспортный трубопровод, патрубок для подвода сжатого газа, газораспределительную транспортную пористую перегородку и наклонный загрузочный питатель, отличающееся тем, что загрузочный питатель снабжен криволинейным трамплином и уравновешенной заслонкой, при этом сжатый газ из патрубка подается под газораспределительную пористую перегородку и на верхнюю часть криволинейного трамплина.