Установка для пневматического транспортирования сыпучих материалов Советский патент 1987 года по МПК B65G53/00 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано в горной, металлургической, химической и других отраслях промьшшенности.

Цель изобретения - упрощение конструкции и снижение энергозатрат.

На фиг. 1 показано устройство для пневматическот о транспортирования сыпучих материалов; на фиг. 2 - график зависимости скорости витания частиц материала от давления газа, поясняющий сущность работы устройства.

Установка для пневматического транспортирования сыпучих материалов (фиг. 1) содержит замкнутые по кольцевой схеме питатель 1, транспортный трубопровод 2, отделитель 3, всасывающий трубопровод 4, источник 5 сжатого газа и источник сжатого газа для пополнения утечек газа из отделителя 6. К всасывающему трубопроводу 4 через обратный клапан 7 подключен источник подпитки - компрессор 8с газосборником 9. Между отделителем 3 и местом 10 присоединения компрессора во всасывающий трубопровод 4 включен обратный клапан 11. Между компрессором 8 и воздухосборником 9 в соответствии с общепринятой схемой также имеется обратный клапан 12, противоположного клапану 11 действия.

Работа установки осуществляется следующим образом.

С помощью питателя 1 в транспортный трубопровод 2 вводят сыпучий материал, перемещающийся до отделителя 3, в котором разделяют сыпучий материал и газ. Сыпучий материал одним из известных способов, например путем нблюзования, выпускают на последующие звенья технологической цепи так, чтобы не нарушалась герметичность отделителя, а газ отсасывают по всасывающему трубопроводу 4 с помощью основного источника 5 сжатого газа и подают по нагнетательному патрубку к питателю 1, замыкая цикл. Для пополнения утечек газа,неизбежных при вьшуске транспортируемого материала из отделителя 3, предназначен компрессор 8 с газосборником 9. При пуске устройства включают компрессор 8 и источник 5 сжатого газа, который подает сжатый газ последовательно в нагнетательный патрубок, питатель 1, транспортный трубопровод 2, отделитель 3. Когда давление газа в отделителе 3 достигнет расчетной величины, включают питатель 1 и подают транспортируемый материал в транспортный трубопровод 2.

При пуске устройства обратный клапан 11 давлением газа, создаваемым источником 8, удерживается в закрытом положении, предотвращая движение газа в направлении, обратном транспортированию После повьщ ения давления в отделителе 3 до расчетной величины обратный клапан 11 под действием этого давления открывается и газ к источнику 5 поступает из отделителя 3 по всасывающему трубопроводу 4 через обратный клапан 11. Утечки газа пополняются из газосборника 9 через обратный клапан 7. Источник 8 включают периодически, поддерживая

давление в газосборнике 9 на уровне, примерно равном расчетному давлению в отделителе 3.

Такая схема обеспечивает исполь- .. зование энергли, создаваемой источНИКОМ 9, для транспортирования материала, так как газ для пополнения утечек поступает в отделитель 3,проходя весь цикл. Давление (Па) в отделителе 3 устанавливают путем регулировки компрессора 8 в пределах соотношения

Р (3-8)-10

Рм-d Р.г(1)

, которое может быть получено на основании известной формулы

и I 2g( ).d

ь V JPH)

где g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с ,

f - плотность материала кусков; pf - плотность газа; d - поперечные размеры кусков; ф - экспериментальный коэффициент, для горных пород ф 0,7 и графиков (фиг. 2). В связи с тем, что плотность мате,- риала, как правило, на несколько по- рядков выше плотности газа, формула (2) с достаточной точностью может быть записана в следующем виде:

...fMH

(3)

Плотность газа, как известно, зависит от абсолютного давленияс:

fn г

гл

(4)

где р - плотность газа при атмосфер пг

or

ном давлении Р ,

- J . - плотность газа при давле- НИИ р. .

Подставляя зависимость 44) в фор- мулу (3), получают зависимость скорости витания кусков материала от абсолютного давления Р;

и

е

- |2gpM4 Р,:

1 РГС

Если в качестве транспортирующего газа применяют воздух, то на по

На основании таблицы строят графики (фиг. 2) зависимости скорости витания -от давления газа для кусков материала размером d 0,003 м (график 1), d 0,025 м (график 2), d 0,1 м-(график 3).

Из графиков 1 и 2 (фиг. 2) видно

что насыпной материал мелкодисперсный может транспортироваться пневматическим транспортом при небольши скоростях при атмосферном давлении и при вакууме. Для материала крупностью, например, 0,1 мм (график 3, фиг.2) при / f, 2000 кг/м и атмосферном давлении Р Р 0,1 МПа скорость должна быть не ниже 39 м/с, но при такой скорости имеет место интенсивное измельчение материала и износ трубопровода. Кроме того, расчет показывает, что при диаметре трубопровода, например, 0,4 м такую скорость Невозможно обеспечить по условиям потерь давления. Увеличе- ние диаметра трубопровода приводит необходимости повьшения расхода траспортирующего газа, стоимости установки, что обуславливает практическую невозможность транспортирования крупных,кусков материала, если давление в конце транспортного трубопровода равно или близко к атмосферному.

р- 5 аб5) «О

поверхности земли Р ii 0,1 МПа и ( 1,2 кг/м. Можно определить, например, скорость витания кусков материала с характерной для горных пород - плотностью Я 2000 кг/м с поперечными размерами d 0,025 м, d 0,003 м, ,lMno формуле (З) для значений давления от О,1 до 1,0 МПа.I

Зависимость плотности воздуха и. скорости витания кусков материала различных размеров от давления, показана в таблице.

5

g

0 5 0 5

Из графика 3 (фиг. 2) видно,что при давлении Р 0,4 МПа для кусков d 0,1 м достаточно обеспе шть скорость, равную 20-25 м/с. Такая скорость приемлема по условиям измельчения материала и износа трубопровода. При дальнейшем увеличении давления скорость витания частиц размером О,1 м изменяется незначительно.

Кроме того, при давлении в отделителе 0,4 МПа обеспечивается применение пневмотранспорта для угольной .шахты глубиной 500 м с протяженностью горных вьфаботок 4000 м (характерные для существующих шахт размеры) и более. Для транспортирования материалов с большими размерами кусков давление в отделителе должно быть соответственно большим. На основе известных принципов пневмотранспортную систему для шахты с аналогичными параметрами построить невозможно.

Давление, которое необходимо устанавливать в отделителе, зависит от крупности, физико-механических свойств транспортируемого материала и газа, а также от параметров пневмо- транспортной установки. Так, например, для кусков плотностью 2000 кг/м и размером 0,1 м при транспортировании воздухом в зависимости от параметров пневмотранспортной установки

давление в отделителе может быть принято в пределах от 0,2 до 0,5 МПа При меньшем давлении преимущества I предлагаемого способа пневматического транспортирования не реализуются, так как скорость витания уменьшается всего лишь на 25%. Повышение давления (вьше 0,5 ,МПа) также не дает эффекта, так как график выполаживается и снижение скорости витания незначительно. Дпя других размеров пределы регулирования будут иными. Величиной Характеризующей границы регулирования давления в отделителе, не зависящей от размеров кусков и их свойстВ является угол d наклона касательной к кривой зависимости скорости витания от.давления. Нижний предел давления определяется углом наклонаб , соответствующим минимальному по уелоВИЯМ эффективности способа снижению скорости витания кусков материала у . Ч 25%. Верхний предел давления определяется началом выполаживания кривой - углом ot,j.

Известно, что тангенс угла наклона касательной к графику какой-либо функции определяется первой производной от этой функции по абсциссе, в данotUhном случае tg i .

На основании выражения (5) находим

Для верхнего предела Е 5-10 Па,

tgot -1,77

Р

10

г 5

Подставляя значение ,45-10 в (7а), получают формулу для orfpe- деления нижнего предела регулирования

давления

9,81-10

.10

А1 for

Oi3,22r10

(8)

Аналогично, подставляя значение tgd -1,77-10 в (7а), получают формулу для определения верхнего предела регулирования давления в отделителе

9,81-10

6(-1,77-10) ,04-10 s|;

С Ц)

Где

(9)

Ч/

Объединяя формулы (8) и (9) в одну и округляя численный коэффициент, получают выражение (1) для определения граничных значений давления в отделителе, в пределах которых

обеспечивается эффективное транспортирование насыпных материалов с определенной, в принципе любой- крупtg tJ.

11 1 . ..ч

2i

откуда

Е 6

cfP.

(7)

6V/,,tg2ol

Можно вьщелить величины, не зависящие от физико-механических свойств транспортируемого материала и транспортирующего газа, в отдельный сомножитель:

(7а)

В связи с тем, что граничные значения угла d. (tgo(.) одинаковы для кусков любой крупности и плотности, определяют.их из примера для кусков d 0,1 м, f| 2000 кг/м по формуле (6) .

Для нижнего предела Па,

tgoi- -2,45-10

ностью кусков. Пределы регулирования давления имеют приближенный характер, 35 но достаточный для достижения процесса транспортирования, реализуемого данной установкой.

40

Формула изобретения

Установка для пневматического транспортирования сыпучих материалов, содержащая соединенные по кольцевой схеме питатель, транспортный трубопровод, отделитель, всасывающий трубопровод и источник сжатого газа и соединенный с отделителем источник подпитки, отличающаяся тем, что,, с целью упрощения конструкции и снижения энергозатрат, во всасывающем трубопроводе установлен обратный клапан, при этом источник подпитки сообщен с у сазанным трубопроводом через другой, обратный клапан, включенный противоположно первому обратному клапану и после него.

/7, МПа

Изобретение относится к установкам для пневматического транспортирования. Цель изобретения - упрощение конструкции путем исключения сложной системы автоматического управления подачей газа и снижение энергозатрат. Установка содержит соединенные по кольцевой схеме питатель 1, транспортный трубопровод 2, отделитель 3, всасывающий трубопровод (ВТ) 4, источник 5 сжатого воздуха, а также соединенный с отделителем 3 источник-компрессор 8 подпитки. Во всасывающем трубопроводе установлен обратный клапан 11. Источник-компрессор 8 подпитки соединен с ВТ 4 посредством обратного клапана 7. При пуске установки включаются источники 8 и 5. Последний подает сжатьш газ последовательно в транспортньш трубопровод 2 и отделитель 3. Когда давление газа в отделителе 3 достигнет расчетной величины, включают питатель 1 и подают транспортируемый материал в транспортный трубопровод 2. При пуске установки обратный клапан 11 давлением газа, создаваемым источником 8, удерживается в закрытом положении, предотвращая движение газа в направлении,обратном транспортированию. После повышения давления в отделителе 3 до расчетной величины обратньв клапан 11 под действием этого давления открывается и газ поступает в ВТ 4. Утечки газа пополняются посредством источника-компрессора 8. 2 ил. 1 табл. сл to 00 оо 4 o Н ::л Ш. . Риг.{

Редактор Н. Гунько

Составитель Г. Бочкарева

Техред Л.Сердюкова Корректор А. Зимокосов

Заказ 296 Тираж 799Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4