Способ загрузки сырья без взаимообмена сред Российский патент 2025 года по МПК B65G65/40 B65D88/62 

Изобретение относится к способам подачи сырья и может быть использовано для загрузки, перемещения, подачи или выгрузки сырья в печи для пиролиза, газогенераторные установки, реакторы химической промышленности, роторные сушильные аппараты, цементные печи и любые иные технологические установки, в которых требуется загрузка сырья без взаимообмена сред.

В качестве прототипа выбран способ загрузки сырья, при выполнении которого используют шлюзовой питатель, содержащий гибкий трубопровод и две пары прижимных элементов, расположенные друг относительно друга в разных плоскостях, при этом область гибкого трубопровода, ограниченная упомянутыми плоскостями, выступает в качестве шлюзовой камеры, а этапы способа включают в себя загрузку сырья в шлюзовую камеру через гибкий трубопровод при сомкнутой паре нижних прижимных элементов и разомкнутой паре верхних прижимных элементов, герметизацию шлюзовой камеры, заполненной сырьем и газообразной средой, поступившей в камеру на этапе загрузки сырья, путем смыкания пары верхних прижимных элементов, и выгрузку сырья из шлюзовой камеры через гибкий трубопровод при сомкнутой паре верхних прижимных элементов путем размыкания пары нижних прижимных элементов [CN 214568896 U, дата публикации: 02.11.2021 г.].

Недостатком прототипа является высокий риск нарушения производственной технологии при осуществлении подачи сырья по месту его назначения известным способом. Указанный риск обусловлен тем, что при загрузке сырья в шлюзовую камеру в нее вместе с сырьем поступает газообразная среда, при этом удаление данной среды из шлюзовой камеры перед выгрузкой из нее сырья не предусмотрено в способе по прототипу. В результате этого среда, из которой поступает сырье, например воздух, также поступает по месту назначения сырья, в качестве которого в большинстве случаев выступает реактор, что в свою очередь является нежелательным для некоторых видов производственных технологий, например пиролиза, в процессе выполнения которого недопустимо попадание кислорода из окружающей среды, поскольку это приводит к окислению продуктов пиролиза, повышает пожароопасность и в целом негативно сказывается на ходе процесса. Также еще одним существенным недостатком прототипа является его низкая экологичность и безопасность для обслуживающего персонала. Это связано с тем, что при выгрузке сырья из шлюзовой камеры в ее объем также поступает газообразная среда из места назначения сырья, которая может представлять собой токсичные газы и пары, и при размыкании пары верхних прижимных элементов перед приемом сырья в шлюзовую камеру происходит выброс этих газов и паров в атмосферу, что оказывает негативное воздействие на окружающую среду и здоровье обслуживающего персонала, а в случае высокой концентрации легковоспламеняющихся или горючих газов, может привести к их вспышке или взрыву. Совокупно указанные недостатки существенным образом снижают технологичность способа загрузки сырья.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости повышения технологичности способа загрузки сырья.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении риска нарушения производственной технологии при осуществлении подачи шлюзовым питателем сырья по месту его назначения.

Дополнительный технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении экологичности и технологичности способа подачи сырья по месту его назначения.

Дополнительный технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении безопасности выполнения способа подачи сырья по месту его назначения.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Способ загрузки сырья без взаимообмена сред, характеризующийся тем, что при его выполнении используют шлюзовой питатель, содержащий гибкий трубопровод, установленные снаружи него одну пару верхних прижимных элементов, одну пару нижних прижимных элементов, внутри каждой из которых прижимные элементы расположены с двух сторон гибкого трубопровода, при этом область гибкого трубопровода, ограниченная упомянутыми парами верхних и нижних прижимных элементов, выступает в качестве шлюзовой камеры, которая соединена со средством для создания в ней разрежения, часть трубопровода, расположенная за пределами шлюзовой камеры со стороны верхних прижимных элементов, сообщена со средой, из которой поступает сырье, часть трубопровода, расположенная за пределами шлюзовой камеры со стороны нижних прижимных элементов, сообщена со средой, в которую происходит загрузка сырья, а способ реализуют рядом следующих этапов:

- осуществляют загрузку сырья в шлюзовую камеру через гибкий трубопровод при сомкнутой паре нижних прижимных элементов и разомкнутой паре верхних прижимных элементов;

- осуществляют герметизацию шлюзовой камеры, заполненной сырьем и газообразной средой, поступившей в камеру на этапе загрузки в нее сырья, путем смыкания пары верхних прижимных элементов;

- осуществляют откачку из шлюзовой камеры газообразной среды, поступившей в камеру на этапе загрузки в нее сырья, посредством устройства для создания разрежения в шлюзовой камере;

- осуществляют выгрузку сырья из шлюзовой камеры через гибкий трубопровод при сомкнутой паре верхних прижимных элементов, путем размыкания пары нижних прижимных элементов;

- осуществляют герметизацию шлюзовой камеры, заполненной газообразной средой, поступившей в камеру на этапе выгрузки из нее сырья, путем смыкания пары нижних прижимных элементов;

- осуществляют откачку из шлюзовой камеры газообразной среды, поступившей в камеру на этапе выгрузки из нее сырья, посредством устройства для создания разрежения в шлюзовой камере;

- осуществляют размыкание пары верхних прижимных элементов для последующей загрузки сырья в шлюзовую камеру.

Сырье, загружаемое предложенным способом, может быть представлено любыми видами сыпучих или кусковых (в виде чипсов) или жидких (в том числе с механическими примесями) материалов, в частности твердыми отходами, топливными, продовольственными, строительными, химическими и иными.

Гибкий трубопровод выступает в качестве канала для транспортировки через него сырья из места его выгрузки к месту его назначения. Гибкий трубопровод может быть выполнен из резины, силикона, прорезиненных или просиликоненных тканей, полиуретана и иных материалов, обеспечивающих гидроизоляцию стенок трубопровода. Также материал, из которого выполнен трубопровод, может быть дополнительно армирован. Один конец гибкого трубопровода может быть сообщен со средой, из которой поступает сырье, а другой конец гибкого трубопровода может быть сообщен со средой, в которую происходит загрузка сырья.

Шлюзовая камера выступает в качестве полости, внутри которой может быть изолирован некоторый объем сырья и газообразной среды, поступающей в шлюзовую камеру на этапах загрузки и выгрузки из нее сырья. Шлюзовая камера представляет собой область гибкого трубопровода, ограниченную плоскостями, в которых расположены пары прижимных элементов, при этом объем камеры может быть отрегулирован, за счет увеличения расстояния между этими плоскостями, а также за счет увеличения размера поперечного сечения гибкого трубопровода. Следует отметить, что выполнение шлюзовой камеры в виде части гибкого трубопровода снижает риск налипания конденсата и иных механических примесей на внутренние стенки трубопровода, способных ухудшить эффективность работы шлюзового питателя. Прижимные элементы обеспечивают возможность герметизации внутреннего пространства шлюзовой камеры при их смыкании, а также препятствуют прямому попаданию газообразных сред и сырья из среды в среду. Шлюзовой питатель содержит две пары прижимных элементов, внутри каждой из которых прижимные элементы расположены с двух сторон гибкого трубопровода. Также прижимные элементы внутри каждой пары могут быть расположены в одной плоскости, или в плоскостях со сдвигом, обеспечивая более плотное поджатие материала трубопровода. Для обеспечения возможности смыкания и размыкания пар прижимных элементов, каждый прижимной элемент может содержать линейный привод. В наиболее предпочтительном варианте исполнения каждый прижимной элемент может быть сконструирован таким образом, что к линейному приводу присоединен кронштейн с закрепленным на нем прижимным элементом. Прижимной элемент может быть представлен двумя пластинами с плоскими поверхностями или поверхностями, имеющими форму типа паз-гребень. В предпочтительном варианте прижимной элемент может быть выполнен в форме валка. Валок может иметь цилиндрическую форму, не имеющую углублений на поверхности вращения, за счет чего при смыкании прижимных элементов обеспечивается плотное прижатие валка к наружной поверхности гибкого трубопровода и, как следствие, плотное прижатие внутренних поверхностей гибкого трубопровода друг к другу. Такое выполнение валка препятствует утечке газообразной среды из шлюзовой камеры и снижает риск нарушения производственной технологии при осуществлении подачи шлюзовым питателем сырья по месту его назначения из-за взаимообмена сред, а также повышает экологичность и безопасность выполнения способа подачи сырья по месту его назначения.

Средство для создания разрежения, соединенное со шлюзовой камерой, обеспечивает удаление из нее газообразной среды и снижает риск нарушения производственной технологии при осуществлении шлюзовым питателем подачи сырья по месту его назначения из-за взаимообмена сред, а также повышает экологичность, технологичность и безопасность выполнения способа подачи сырья по месту его назначения. При этом за счет того, что шлюзовая камера выполнена в виде области гибкого трубопровода, обеспечивается возможность практически полной откачки газовой среды за счет уменьшения объема шлюза ввиду создания разрежения. Средство для создания разрежения может быть представлено, например, камерой пониженного давления, соединенной с шлюзовой камерой через блокирующий клапан, который открывают при необходимости удаления среды. В наиболее предпочтительном варианте исполнения средство для создания разрежения в шлюзовой камере может быть представлено вакуумным насосом.

Откачку газообразной среды, поступившей в камеру на этапе загрузки сырья, могут осуществлять в атмосферу. При этом после откачки газообразной среды, поступившей в камеру на этапе выгрузки сырья, при ее огнеопасности или небезопасности для окружающей среды, могут осуществлять ее последующую утилизацию путем сжигания или фильтрации для выпуска в атмосферу.

Для дополнительного повышения экологичности и безопасности выполнения способа подачи сырья по месту его назначения, шлюзовой питатель может содержать герметичную емкость, подключенную к средству для создания разрежения, представленному вакуумным насосом, через блокирующий клапан, который открывают при осуществлении откачки из шлюзовой камеры газообразной среды, поступившей в нее на этапе выгрузки из нее сырья. Такая герметичная емкость обеспечивает хранение в ней удаляемой токсичной среды и позволяет не осуществлять выброс этой среды, или продуктов ее фильтрации или горения в атмосферу, что повышает экологичность способа подачи сырья по месту его назначения. При этом накапливаемую в емкости среду сбрасывают при последующих этапах разгрузки в шлюзовую камеру путем открытия блокирующего клапана до выравнивания давления в емкости и шлюзовой камере. Данный процесс может осуществляться после двух или более циклов разгрузки в зависимости от объема и конструкционной прочности емкости, а также в зависимости от производительности средства для создания разрежения.

Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что шлюзовая камера соединена со средством для создания в ней разрежения, что обеспечивает при выполнении способа загрузки сырья возможность удаления из шлюзовой камеры газообразной среды, поступающей в нее на этапах загрузки и выгрузки из нее сырья, и исключает возможность взаимообмена сред при выполнении загрузочных операций и, как следствие, позволяет соблюдать правильность выполнения производственной технологии, в рамках которой осуществляется подача сырья.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска нарушения производственной технологии при осуществлении шлюзовым питателем подачи сырья по месту его назначения, тем самым повышается технологичность способа загрузки сырья.

Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «новизна».

Из уровня техники известен шлюзовой питатель, содержащий шлюзовую камеру, образованную гибким трубопроводом и двумя парами прижимных элементов, и способ загрузки сырья, при выполнении которого используют упомянутый шлюзовой питатель и в рамках которого не предусмотрено удаление из шлюзовой камеры газообразных сред, поступающих в нее на этапах загрузки и выгрузки из нее сырья, в результате чего происходит их взаимообмен.

Однако из уровня техники неизвестен способ загрузки сырья без взаимообмена сред, при выполнении которого используют шлюзовой питатель, шлюзовая камера которого соединена со средством для создания в ней разрежения и удаления таким образом газообразных сред, поступающих в нее на этапах загрузки и выгрузки из нее сырья, что исключает их взаимообмен.

Ввиду этого изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется следующими фигурами.

Фиг. 1 - Шлюзовой питатель, вид сверху.

Фиг. 2 - Шлюзовой питатель, в котором средство для создания разрежения в шлюзовой камере представлено вакуумным насосом, соединенным со шлюзовой камерой через штуцер и трубку, к выходу которого подключен тройник, при этом одно ответвление тройника сообщено с атмосферой, другое ответвление тройника сообщено с ресивером, а на каждом из ответвлений установлено по управляющему блокирующему клапану, при разомкнутом положении верхних и нижних прижимных элементов, вид сбоку.

Фиг. 3а-ж - Этапы способа загрузки сырья без взаимообмена сред, реализуемого посредством шлюзового питателя по Фиг. 2.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути изобретения ниже представлен вариант его осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.

Шлюзовой питатель содержит гибкий трубопровод 10, выполненный из силикона, пару верхних прижимных элементов 20 и пару нижних прижимных элементов 30. Каждый прижимной элемент 20 содержит линейный привод 22, к которому присоединен кронштейн 24 с закрепленным на нем валком 26. Прижимные элементы 30 имеют аналогичную конструкцию. Внутри каждой из пар прижимные элементы 20 и 30 расположены симметрично относительно оси гибкого трубопровода 10, а область гибкого трубопровода 10, ограниченная парами верхних и нижних прижимных элементов 20 и 30, выступает в качестве шлюзовой камеры. Шлюзовая камера через штуцер и трубку соединена с вакуумным насосом 40. К выходу вакуумного насоса 40 подключен тройник, одно ответвление которого сообщено с атмосферой, а второе ответвление сообщено с ресивером 50. На каждом из ответвлений установлено по управляемому блокирующему клапану, в частности клапан 60 установлен на ответвлении, сообщенном с атмосферой, а клапан 70 установлен на ответвлении, сообщенном с ресивером 50. Часть гибкого трубопровода 10, расположенная за пределами шлюзовой камеры со стороны верхних прижимных элементов 20, сообщена со средой, из которой поступает сырье, в частности с атмосферой, а часть гибкого трубопровода 10, расположенная за пределами шлюзовой камеры со стороны нижних прижимных элементов 30, сообщена со входом в реактор пиролизной печи.

Изобретение работает следующим образом.

Способ загрузки сырья без взаимообмена сред реализуется следующим образом.

Перед загрузкой сырья в шлюзовую камеру шлюзовой питатель подготавливают к приему сырья приводя пару нижних прижимных элементов 30 в сомкнутое состояние, а пару верхних прижимных элементов 20 в разомкнутое, при этом блокирующие клапаны 60 и 70 находятся в закрытом положении, а вакуумный насос 40 выключен (Фиг. 3а).

При установленном положении верхних и нижних прижимных элементов 20 и 30 осуществляют загрузку сырья 80 в шлюзовую камеру через гибкий трубопровод 10 (Фиг. 3б). Загружаемое сырье 80 представлено резиновыми «чипсами».

Затем осуществляют герметизацию шлюзовой камеры, заполненной сырьем 80 и атмосферным воздухом, поступившим в камеру на этапе загрузки сырья, путем смыкания пары верхних прижимных элементов 20 (Фиг. 3в).

После этого посредством вакуумного насоса 40 осуществляют откачку атмосферного воздуха из шлюзовой камеры. Для этого открывают блокирующий клапан 60, установленный на сообщенном с атмосферой ответвлении тройника, включают вакуумный насос 40 и удаляют из шлюзовой камеры от 95 до 100% воздуха с последующим сбросом его обратно в атмосферу (Фиг. 3г). После удаления воздуха из шлюзовой камеры блокирующий клапан 60 закрывают.

Далее осуществляют выгрузку сырья 80 из шлюзовой камеры через гибкий трубопровод 10 при сомкнутой паре верхних прижимных элементов 20, путем размыкания пары нижних прижимных элементов 30 и сброса сырья 80 в реактор пиролизной печи (Фиг. 3д). Одновременно с этим из реактора в шлюзовую камеру через гибкий трубопровод 10 поступают пирогазы. Одновременно с открытием нижних прижимных элементов 30 производят открытие блокирующего клапана 70, через который осуществляют сброс избыточного газа из ресивера 50 в реактор пиролизной печи и уравновешивают давления в нем и в шлюзовой камере.

Для предотвращения попадания пирогазов в атмосферу сначала осуществляют герметизацию шлюзовой камеры, заполненной пирогазом, поступившим в камеру на этапе выгрузки сырья, путем смыкания пары нижних прижимных элементов 30 (Фиг. 3е).

Затем посредством вакуумного насоса 40 осуществляют откачку пирогазов из шлюзовой камеры. Для этого открывают блокирующий клапан 70, установленный на сообщенном с атмосферой ответвлении тройника, включают вакуумный насос 40 и удаляют из шлюзовой камеры 100% пирогазов и сгружают их в ресивер 50 (Фиг. 3ж).

После удаления пирогазов из шлюзовой камеры блокирующий клапан 70 закрывают и подготавливают шлюзовой питатель к следующему циклу приема-выгрузки сырья, приводя пару нижних прижимных элементов 30 в сомкнутое состояние.

Таким образом, при выполнении способа подачи сырья по месту его назначения исключается возможность взаимообмена сред, а также повышается экологичность и безопасность выполнения данного способа.

Таким образом, обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска нарушения производственной технологии при осуществлении шлюзовым питателем подачи сырья по месту его назначения, тем самым повышается технологичность способа загрузки сырья.

Изобретение относится к способам подачи сырья и может быть использовано для загрузки, перемещения, подачи или выгрузки сырья в печи для пиролиза, газогенераторные установки, реакторы химической промышленности, роторные сушильные аппараты, цементные печи и любые иные технологические установки, в которых требуется загрузка сырья без взаимообмена сред. Способ загрузки сырья без взаимообмена сред реализуют посредством шлюзового питателя, содержащего шлюзовую камеру, образованную гибким трубопроводом и двумя парами прижимных элементов и подключенную к средству для создания в ней разрежения, и при выполнении которого из шлюзовой камеры производят откачку газообразных сред, поступающих в нее на этапах загрузки и выгрузки из нее сырья, исключая таким образом их взаимообмен. Обеспечивается снижение риска нарушения производственной технологии при осуществлении подачи шлюзовым питателем сырья по месту его назначения. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ загрузки сырья без взаимообмена сред, характеризующийся тем, что при его выполнении используют шлюзовой питатель, содержащий гибкий трубопровод, установленные снаружи него одну пару верхних прижимных элементов и одну пару нижних прижимных элементов, внутри каждой из которых прижимные элементы расположены с двух сторон гибкого трубопровода, при этом область гибкого трубопровода, ограниченная упомянутыми парами верхних и нижних прижимных элементов, выступает в качестве шлюзовой камеры, которая соединена со средством для создания в ней разрежения, часть трубопровода, расположенная за пределами шлюзовой камеры со стороны верхних прижимных элементов, сообщена со средой, из которой поступает сырье, часть трубопровода, расположенная за пределами шлюзовой камеры со стороны нижних прижимных элементов, сообщена со средой, в которую происходит загрузка сырья, а способ реализуют рядом следующих этапов:

- осуществляют загрузку сырья в шлюзовую камеру через гибкий трубопровод при сомкнутой паре нижних прижимных элементов и разомкнутой паре верхних прижимных элементов;

- осуществляют герметизацию шлюзовой камеры, заполненной сырьем и газообразной средой, поступившей в камеру на этапе загрузки в нее сырья, путем смыкания пары верхних прижимных элементов;

- осуществляют откачку из шлюзовой камеры газообразной среды, поступившей в камеру на этапе загрузки в нее сырья, посредством устройства для создания разрежения в шлюзовой камере;

- осуществляют выгрузку сырья из шлюзовой камеры через гибкий трубопровод при сомкнутой паре верхних прижимных элементов путем размыкания пары нижних прижимных элементов;

- осуществляют герметизацию шлюзовой камеры, заполненной газообразной средой, поступившей в камеру на этапе выгрузки из нее сырья, путем смыкания пары нижних прижимных элементов;

- осуществляют откачку из шлюзовой камеры газообразной среды, поступившей в камеру на этапе выгрузки из нее сырья, посредством устройства для создания разрежения в шлюзовой камере;

- осуществляют размыкание пары верхних прижимных элементов для последующей загрузки сырья в шлюзовую камеру.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при его выполнении используют шлюзовой питатель, в котором каждый прижимной элемент содержит линейный привод.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при его выполнении используют шлюзовой питатель, в котором к линейному приводу присоединен кронштейн с закрепленным на нем прижимным элементом.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при его выполнении используют шлюзовой питатель, в котором прижимной элемент выполнен в виде валка и имеет цилиндрическую форму, не имеющую углублений на поверхности вращения.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при его выполнении используют шлюзовой питатель, в котором средство для создания разрежения в шлюзовой камере представлено вакуумным насосом.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что при его выполнении используют шлюзовой питатель, содержащий герметичную емкость, подключенную к средству для создания разрежения, представленному вакуумным насосом, через блокирующий клапан.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что при осуществлении откачки из шлюзовой камеры газообразной среды, поступившей в нее на этапе выгрузки из нее сырья, открывают блокирующий клапан, через который герметичная емкость подключена к средству для создания разрежения, представленному вакуумным насосом.