Способ загрузки шихты окиси алюминия и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК C30B11/10 C30B29/20 

Изобретение относится к транспорт ройке и загрузке порошковых материалов с помощью потока газа и может быть использовано в химической про-, мышленности в производстве монокристаллов синтетического корунда. В настоящее время для выращивания монокристаллов корунда широко исполь зуется газопламенный метод (метод Ве нейля), в котором шихта (порошковый материал) окиси алюминия подается непрерывным потоком через водороднокислородное пламя затравку. Шихта в зону кристаллизации подается из специального стакана с сеткой, размещенного в питателе кристаллизацион ного аппарата, при этом существует ряд способов загрузки шихты в стаканы кристаллизационных аппаратов. Известен способ загрузки шихты в кристаллизационные аппараты и устройство для его -осуществления lj . Известнь1й способ заключается в том, что вручную загружают бункер, соединенный со стаканом питателя кристаллизационного аппарата, а затем воздействуют на бункер вибрацией для заполнения стакана питателя. Устройство для осуществления данного способа представляет собой бункер с затвором для засыпки шихты, выходную трубку, соединенную со стаканом кристаллизационного аппарата, вибратора, состоящего из эксцентрика с пружиной и штока с решетками. Пере началом выращивания кристалла открывают затвор бункера, включают вибра.тор. и при помощи штока с. решетками проталкивают шихту из бункера через трубку в стакан до его заполнения. Недостатком известного способа и устройства является необходимость ручной загрузки бункера, которая приводит к большим перерасходам шихты из-за ее летучести, загрязнению шихты, а значит и к ухудшению качества монокристаллов и низкой производительности труда. Известен способ загрузки шихты в кристаллизационные аппараты и ycTt)oftcTBo для его осуществления 2J. Способ заключается в том, что шихту в бункер подают при помощи шнекового загрузчика с последующим воздействием вибрации на бункер для заполнения стакана кристаллизационного аппарата. Устройство для осуществления данного способа представляет собой бункер с клапаном, вибратор, состоящий из штока с диафрагмами, шнековый загрузчик для подачи шихты по трубопроводу из емкости в бункер. После заполнения бункера открывают его выходной клапан и при помощи вибратора заполняют стакан кристаллизационного аппарата. , Недостатками известного технического решения Является сложность и невозможность использования его для одновременной загрузки группы кристаллизационных аппаратов, так как мелкодисперсный характер шихты и способность к агломерации не позволяют перемещать ее по трубопроводу на большие расстояния с помощью шнекового загрузчика,/что снижает производительность труда. Наиболее близким к предлагаемому является способ загрузки шихты в кристаллизационные аппараты и устройство для его осуществления (j3l. Известный способ заключается в том , что в емкость с шихтой через регулятор давления подводят сжатый воздух с давлением 1500-4000 Па, которьй переводит ее в состояние , пневмотранспорта и затем вместе, с шихтой подают в транспортирующий пневмопровод с постоянной скоростыо потока 12-15 м/с, осуществляют последовательную загрузку группы питателей, начиная с первого,- причем загрузка последующего Питателя происходит только, после загрузки предыдущего, а последний питатель через клапан соединяют с исходной емкостью, который открывают при его заполнении, после чего открывают затворы питателей и заполняют стаканы кристаллизационных аппаратов. Устройство для осуществления известного способа состоит из емкости, в которой находится шихта, регулятора давления воздуха для транспортировки шихты, .транспортирующего пневмопровода промежуточных питателей, затворов, вибраторов и кристаллизационных аппаратов, элемента контроля уровня загрузки последнего бункера и фильтра. При подаче воздуха в емкость через регулятор давления шихты транспортируется по пн евмопроводу для последовательного заполнения промежуточных питателей, которые соединены с кристаллизационньми аппаратами через затвор и вибрационный механизм. После заполнения последнего питателя сигнал с элемента контро ля обеспечивает прекращение подачи шихты в пневмопровод, выгрузку шихты из питателей в кристаллизационные аппараты и подачу избытка шихты в ис ходную емкость. Недостатком способа и устройства для его осуществления является его сложность из-за наличия дополнительного питателя для каждого кристаллизационного аппарата и специального механизма (наприь ер,вибратора) для равномерного заполнения стакана крис таллизационного аппарата, причем цри выгрузке из питателя она попадает в кристаллизационный аппарат в уплот ненном состоянии, что затрудняет ее дальнейшую подачу на затравку кристалла, а последовательное заполнение бункеров снижает производительность труда за счет значительного увеличения времени загрузки группы аппарато Цель изобретения - повьш1ение производительности труда. Поставленная цель достигается тем что согласно способу загрузки шихты окиси алюминия, включающему транспор тировку ее по пневмопроводу и подачу в группу кристаллизационных аппарато транспортировку ведут со скоростыо 8-10 м/с с одновременной подачей ших ты в каждый из группы кристаллизационных аппаратов. Кроме того, поставленная цель достигаете тем, что в устройстве для загрузки шихты окиси алюминия, включакицем .исходную емкость для шихты, соединенную транспортирующим пневмопроводом с питателем группы кристаллизационных аппаратов, снабженные воздушным фильтром, пневмоклапаном для возврата избытка шихты в исходную емкость и элементами контро ля уровня загрузки кристаллизационных аппаратов, питатель выполнен в виде горизонтального трубопровода диаметррм в 1,6-2,5 раза больше диаметра пневмопровода и имеет в дне отверстия, соединяющие его с каждьм из группы кристаллизационных аппаратов. На чертеже показана схема устройства для загрузки шиХты окиси алюминия. Сущность способа загрузки шихты ркиси алюминия в кристаллизационные аппараты заключается в том, что шихту транспортируют из исходной емкости по пневмопроводу со скоростью 8-10 м/с, а загрузку в каждый из группы кристаллизационных аппаратов осуществляют одновременно на горизонтальном участке трубопровода, в котором происходит разделение воздуха и окиси алюминия и скольжение шихты по дну горизонтального участка. В устройстве для осуществления способа горизонтальный трубопровод имеет диаметр в 16,-2,5 раза больше диаметра пневмопровода и имеет в дне отверстия, соединяющие его с каждьм из группы кристаллизационных аппаратов. Диапазон скорости потока в пневмопроводе, равньй 8-10 м/с,выбран исходя из условий уверенной транспортировки ших,ты с определенной массовой концентрацией твердой фазы и максимальной производительности загрузки кристаллизационных аппаратов при подаче в питатель. Данный диапазон скоростей получают, создавая избыточное давление воздуха на входе емкост.и, равное 1000-3000 Па. Уменьшение скорости потока ниже 8 м/с приводит к увеличению времени загрузки. Увеличение скорости потока свыше 10 м/с приводит к уменьшению массовой расходной концентрации твердой фазы и также к увеличению времени загрузки. Следовательно, скорость 8-10 м/с в пневмопроводе является оптимальной. При переходе пневмовзвеси в горизонтальный трубопровод, диаметр которого в 1,6-2,5 раза больше диаметра пневмопро1вода, скорость потока уменьшается в 2 раза (до 4-5 м/с). При такой скорости происходит разделение пневмовзвеси на твердую фазу (окись алюминия) и воздух. Частицы шихты, оседая, скользят по дну горизонтального участка и через отверстия одновременно загружают каждый из группы кристаллизационных аппаратов. Избыток шихты поступает в исходную емкость, а транспортирующий воздух уходит через фильтр, расположенный на выходе горизонтального трубопровода. Загрузку кристаллизационных аппаратов осуществляют следующим образом. В исходной емкости 1 с шихтой при помощи регулятора давления воздуха 2 создают избыточное давление 1000-3000 Па и шихту переводят во взвешенное состояние. Пневмовзвесь со скоростью 8-10 м/с по пневмопроводу 3 транспортируют в горизонталь ный трубопровод 4 с воздушньм фильт ром 5. Через загрузочные отверстия, вьшолненные на дне горизонтального трубопровода, по переходным трубкам шихта одновременно поступает в каждый из группы кристаллизационных аппаратов 6. С выхода трубопровода избыток шихты через открытьй клапан 7 по трубопроводу 3 подают в емкость 1, Элемент контроля уровня загрузки кристаллизационных аппаратов 8 фиксирует момент заполнения последнего аппарата 6 из группы, че рез схему управления 9 закрывает клапан 7 и доступ воздуха через регулятор давления 2 к емкости 1. Приме р. Предлагаемым способом с помощью устройства для его ос ществления бьша проведена загрузка шихт ой окиси алюминия группы кристализационных аппаратов Корунд-1 по 45 шт. в каждой группе. В емкости засьшали по 30 кг шихты со средним диаметром частиц 3 30 MKMJ давление воздуха для транс- ЗО портировки шихты 2500 Па; скорость газового потока в пневмопроводе дли746ной 3 м и диаметром 50 мм 9 м/с, при этом величина массовой -расходной концентрации твердой фазы окиси алюминия находилась в пределах 12 кг/ч. В горизонтальном трубопроводе диаметром 100 мм и длиной 9 м, установленном на высоте 0,7 м над кристаллизационными аппаратами, скорость потока понижалась до 4,5 м/с. , Загрузочные отверстия на дне горизонтального трубопровода по переходным трубкам диаметром 15 мм соединяли через уплотнители с кристалЛизационнь ми аппаратами. Уровень загрузки последнего аппарата контролировали емкостным датчиком, сигнал которого после преобразования подавали на схему управления коммутирующей работу клапанов и регуляторов давления. При данных условиях эксплуатации время загрузки двух групп аппаратов (90 шт.) составляло 3-5 мин. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет по сравнению с прототипом в 9 раз сократить время загрузки из расчета заполнений 90 аппаратов, значительно упростить процесс загрузки за счет исключения промежуточных бункеров и вибрационных механизмов.

1. Способ загрузки шихты окиси алюминия, включающий ее транспортировку по пневмопроводу и подачу в группу кристаллизационных аппаратов, отличающийся тем, что, с целью повьшения производительности труда, транспортировку ведут со скоростью 8-10 м/с с одновременной подачей шихты в каждый из группы кристаллизационных -аппаратов. 2. Устройство для загрузки шихты окиси алюминия, включающее исходную емкость для шихты, соединенную транспортирующим пневмопроводом с питателем группы кристаллизационных аппаратов, снабженньм воздушньм фильтром, пневмоклапаном для возврата избытка шихты в исходную емкость и злементами контроля уровня загрузки кристаллизационных аппаратов, отлича(Л ющееся тем, что,с целью повышения производительности труда, питатель вьшолнен в виде горизонтального трубопровода диаметром в 1,62,5 раза больше диаметра пневмопровода и имеет в дне отверстия, соединяющие его с каждом из группы кристаллизационных аппаратов. 4