Способ управления установкой для пневматического транспортирования сыпучего материала камерным питателем по транспортному трубопроводу и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B65G53/66 

зобретение относится к пневматическому транспортированию и может быть ис- польЬовано в любой отрасли промышленности для транспортирования сыпучих грузов.

Известен способ пневматического транспортирования сыпучих материалов, заключающийся в том, что в трубопровод циклически подают сыпучий материал и сжатий воздух 1.

Недостатком данного способа является то, чтр длина пробки определяется емкостью агрузочной камеры, а при изменяющихся свойствах транспортируемого

материала проницаемость ее также изменяется, в результате чего может произойти либо развал пробки, либо закупорка трубопровода.

Известен также способ, предусматривающий одновременную подачу сжатого воздуха в трубопровод и в камеру питателя с целью создания подпора 2, а также прекращение подачи воздуха раньше, чем пробка выгружателя из трубопровода.

При этом способе также не предусматривается регулирование длины пробки, но данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности к

ю

а

СО

о о

заявляемому способу управления рабочим режимом пневматического транспортирования сыпучего материала.

Наиболее близким к заявляемому устройству является техническое решение 3, содержащее пневмотранспортную установку с камерным питателем и смонтированный на начальном участке транспортного трубопровода датчик давления, по сигналу которого производится регулирование режима подачи сжатого газа в установку.

Недостатко м данного технического решения является то, что оно не позволяет регулировать подачу сыпучего материала из камерного питателя в транспортный трубопровод без нарушения режима движения порции материала, уже сформированной в трубопроводе.

Целью изобретения является повышение производительности и снижение энергоемкости транспортирования сыпучего материала за счет стабилизации расчетного режима работы пневмотранспортной установки.

Цель достигается тем, что подают сжатый газ в начальный участок транспортного трубопровода и в верхнюю часть камеры питателя, подают сыпучий материал из нижней части камеры питателя в начальный уча- сток транспортного трубопровода и непрерывно измеряют давление в начальном участке транспортного трубопровода, причем, предварительно задают максимальную величину давления транспортирования в начальном участке транспортного трубопровода, а в процессе транспортирования по достижения давления в начальном участке транспортного трубопровода заданной максимальной величины прекращают подачу сжатого газа в верхнюю часть камеры питателя, выпускают сжатый газ из верхней части камеры питателя до достижения в ней величины давления, равной упомянутой заданной величине давления, и возобновляют подачу сжатого газа в верхнюю часть камеры питателя после снижения давления в начальном участке транспортного трубопровода до величины, равной половине максимальной величины давления транспортирования.

Данный способ управления установкой для пневматического транспортирования сыпучего материала может быть осуществлен с помощью устройства, содержащего камерный питатель, сообщенный своей нижней частью посредством выпускного патрубка с начальным участком транспортного трубопровода, газопровода подачи сжатого газа от источника в начальный участок транспортного трубопровода и в

нюю часть камеры питателя и датчик давления, установленный на начальном участке транспортного трубопровода, причем, оно снабжено отводным газопроводом, сообщенным одним своим концом с верхней частью камеры питателя, а другим - с атмосферой, и выполненным с приводным выхлопным клапаном и редукционным клапаном максимального давления в началь0 ном участке транспортного трубопровода, и приводным запорным клапаном, установленным на газопроводе подачи сжатого газа в верхнюю часть камеры питателя, при этом датчик давления выполнен с двумя выход5 н ыми каналами, максимального и нижнего давлений в начальном участке транспортного трубопровода, первый из которых связан с приводами открывания выхлопного и закрывания запорного клапанов, а второй - с

0 приводами закрывания выхлопного и открывания запорного клапанов, а нижняя часть камеры питателя в зоне ее сообщения . с начальным участком транспортного трубопровода в виде колена с горизонтальным

5 участком, сопряженным с выпускным патрубком. .

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 показана схема устройства для осуществления способа управления ус0 тановкой для пневматического транспортирования сыпучего материала камерным питателем по транспортному трубопроводу; на фиг. 2 - графики изменения давлений в начальном участке транспортного трубоп5 ровода и в верхней части камеры питателя. Устройство для осуществления способа управления установкой для пневматического транспортирования сыпучего материала .камерным п итателем по транспортному тру0 бопроводу (фиг.1) содержит газопровод 1 подачи сжатого газа от источника питания к последующим конструктивным звеньям установки, транспортный трубопровод 2. сообщенный с газопроводом 1 через рабочий

5 вентиль 3. На начальном участке транспортного трубопровода 2 установлен датчик давления 4 с двумя выходными каналами управляющего сигнала: максимального 5 нижнего 5 давлений. Выходной канал мак0 симального давления 5 отрегулирован так, что по нему поступает управляющий сигнал в момент, когда в начале транспортного трубопровода 2, т.е. в месте установки датчика давления, статическое давление газа дости5 гает предварительно заданного максимального значения. Выходной канал нижнего давления отрегулирован на давление, равное половине его максимального значения в начале транспортного трубопровода. Устройство содержит также камерный питатель. выполненный в виде герметичной камеры, состоящей из нижней 7 и верхней 8 частей. В верхней части 8 камеры питателя установлены загрузочный клапан 9 и направляющая воронка 10. Нижняя часть 7 камеры питателя сообщена посредством выпускного патрубка 11с начальным участком транспортного трубопровода 2.Устройство снабжено приводным запорным клапаном 12, установленным на газопроводе 19, сообщающем газопровод 1 с верхней частью 8 камеры питателя,

Запорный клапан 12 оснащен приводами закрывания 13 и открывания 14. Кроме того , установка снабжена отводным газопроводом 20, сообщенным одним своим концом с верхней частью 8 камеры питателя, а1 другим - с атмосферой. Отводной газопровод выполнен с приводным выхлопным клапаном 15 и редукционным клапаном 16, отрегулированным на давление, равное максимальному давлению в начальном участке, транспортного трубопровода 2. Выхлопной клапан 15 оснащен приводами закрывания 17 и открывания 18. Системы управления приводов 13, 14, 17 и 18 параметрически согласованы с выходными каналами 5 и б датчика давления 4, причем, выходной канал максимального давления 5 датч/чка давления 4 связан с приводом от- крынания 18 выхлопного клапана 15 и с приЕОдом закрывания 13 запорного клапана 1, а выходной канал нижнего давления 6 да чика давления 4 - с приводом закрывания 7 выхлопного клапана 15 и с приводом открывания 14 запорного клапана 12. Нижняя часть 7 камеры питателя в-зоне ее сообщения с начальным участком транспортного трубопровода 2 выполнена в виде колена с горизонтальным участком, сопряженным с выпускным патрубком.

Способ управления установкой для пневматического транспортирования сыпучего материала осуществляется следующим образом.

В камеру питателя через воронку 10 загружают сыпучий материал. За счет открывания рабочего вентиля 3 подают сжатый газ от источника по газопроводу 1 в начальный участок транспортного трубопревода 2 и в верхнюю часть 8 камеры питателя по газопроводу 19 через приводной запорный клапЬн 12.

$ исходном положении запорный клапан }2 открыт, а выхлопной 15 закрыт, так как давление газа в начальном участке транспортного трубопровода меньше поло- BHHbf максимального. В начальный момент транспортный трубопровод 2 не загружен, газ проходит по нему свободно и выходит в

атмосферу, так что давление в его начале повышается незначительно. Поступление газа в верхнюю часть 8 камеры питателя за счет скоростного напора газовой струи 5 обеспечивает закрывание загрузочного клапана 9, после чего начинает повышаться давление, под действием которого загруженный в камеру материал поджимается к выпускному патрубку 11 и подается в транс0 портный трубопровод 2. По мере подачи транспортируемого материала в транспортный трубопровод из него образуется порш- необразная порция - пробка. Увеличение длины этой пробки приводит к увеличе5 нию сопротивления ее перемещению и повышению давления в начальном участке транспортного трубопровода 19 (фиг.2). Одновременно повышается давление в верхней части 8 камеры питателя. Но здесь

0 давление растет быстрее и в каждый момент времени имеет большую величину, чем в начальной части транспортного трубопровода - график 20. Объясняется это тем, что полное давление газа Рполн. поступающего

5 из газопровода 1 в транспортный трубопровод раскладывается на две составляющие: статическое давление Рт и скоростной напор, равный р V /2. где р - плотность газа при давлении рт, а V - скорость движения

0 пробки. Кроме того, часть давления теряется на входе в транспортный трубопровод - Др. Поэтому давление в начальном участке транспортного трубопровода меньше полного и равно рт РПОЛН р V /2 - Др.

5Скорость опускания сыпучего материала в камере пренебрежимо мала, поэтому давление газа в верхней ее части практически равно полному давлению подаваемого из газопровода газа и, следовательно, выше

0 давления в начальной части транспортного трубопровода. За счет этого избытка давления и силы тяжести сыпучий материал поджимается к выпускному патрубку 11 и поступает в транспортный трубопровод 2.

5Загрузка материала в транспортный трубопровод происходит до тех пор, пока давление в его начальном участке достигнет максимальной величины, предварительно определенной расчетным путем и регистри0 руемой датчиком давления 4. Величина максимального давления в начальном участке транспортного трубопровода определяется известными методами, исходя из необходимости обеспечения формирования пробки

5 из транспортируемого материала максимально возможной длины по условиям исключения опасности застревания ее в трубопроводе. К моменту повышения давления в начальной части транспортного трубопровода до максимального значения (Рмакс) давление в верхней части камеры питателя Рв будет на (4-5%) выше (фиг.2). В этот момент срабатывает датчик давления 4, по его обходному каналу максимального давления 5 поступает управляющий сигнал на приводы 18 и 13, которые соответственно открывают выхлопной 15 и закрывают запорный 12 клапаны. Запорный клапан 12 прекращает подачу газа в верхнюю часть 8 камеры питателя, а выхлопной клапан 15 через воздуховод 23 и редукционный клапан 16 соединяет ее с атмосферой. Часть газа выходит из камеры, за счет чего давления в верхней 8 и нижней 7 частях камеры питателя выравниваются. Вследствие этого прекращается поджимание сыпучего материала к выпускному патрубку 11 и подача его в транспортный трубопровод. Далее, так как газ продолжает поступать в транспортный трубопровод, то, в силу естественной способности газа расширяться, скорость движения пробки повышается, увеличивается скоростной напор, а статическое давление падает. В этот период давление в верхней части камеры питателя остается равным или несколько меньшим, чем в-начальной части транспортного трубопровода, поэтому материал в него не подается. Избыток газа из верхней части камеры питателя выходит за счет фильтрации материала, а возможные утечки могут вызвать некоторое понижение давления, не влияющее на рабочий режим установки. Когда давление в начальном участке транспортного трубопровода упадет до величины, равной половине максимального, от датчика давления 4 по каналу нижнего давления 6 подается управляющий сигнал на приводы открывания 14 и закрывания 17, которые открыванием запорного 12 и закрыванием выхлопного 15 клапанов соединяют верхнюю часть 8 камеры питателя газопроводами 1 и 22 с источником сжатого газа и. изолируют ее от атмосферы. Подача газа в камеру питателя обеспечивает повышение давления и подачу сыпучего материала в транспортный трубопровод. Образование следующей порции материала вызывает уменьшение скорости движения газа вслед за ней и повышение давления в начальной части трубопровода. Цикл повторяется несколько раз до тех пор, пока камера питате- ля освободится от .транспортируемого материала. В последнем цикле после падения давления ниже половины максимального установка остается в исходном, положении. После освобождения транспортного трубопровода от сыпучего материала закрывают управляющий вентиль 3, загрузочный клапан 9 под действием силы тяжести открывается и камеру питателя снова загружают. Если камера питателя сообщена по известной схеме с бункером-накопителем шлюзовым устройством, транспортирование можно продолжать непрерывно.

Выбор нижнего предела давления в начальном участке транспортного трубопровода определен следующими условиями,

0 Нижняя составляющая давления, ограниченная прямой линией 21 (фиг.2), обеспечивает движение следующей впереди порции груза. Для того, чтобы эта порция не остановилась во время подачи в трубопровод сле5 дующей, нижняя составляющая должна быть по возможности большей. Но для того, чтобы при дальнейшем движении обе порции не соединились и не создали условий для закупорки трубопровода, и верхняя со0 ставляющая давления, амплитуда которой равна разности максимального рабочего давления и нижней составляющей, также должна быть как можно большей. Поэтому наиболее устойчивое движение системы

5 поршнеобразных порций, пробок, материала обеспечивается, когда переключение режима работы установки происходит при давлении, равном половине максимального. Положительный эффект достигается за

0 счет следующих факторов. Эффективное перемещение поршнеобразной порции материала обеспечивается, если -ее проницаемость равна определенной величине, зависящей от ее длины и свойств

5 транспортируемого материала. Величина ее определяется экспериментально. При дози- ровании порций по объему или массе вследствие нестабильности крупности, влажности и других характеристик сыпучего

0 материала проницаемость порций изменяется, В случае высокой проницаемости происходит размывание порции потоком газа, теряется поршневой эффект, материал оседает в трубопроводе, соединяется в боль5 шие порции, создается аварийная ситуация. При низкой проницаемости порции материала прекращается ее аэрация, начинает проявляться эффект распора сыпучего материала, что также приводит к закупорке тру0 бопровода. Изменение проницаемости порции транспортируемого материала в первую очередь отражается на давлении позади нее. По этому давлению в изобретении и осуществляется дозирование порций ма5 териала, что исключает влияние нестабильности его характеристик. Кроме того, подача материала в транспортный трубопровод за счет избыточного давления в верхней части камеры питателя и прекращение его подачи за счет того, что нижняя часть камеры выполнена в виде колена, позволяет не уменьшать подачу газа в транспортный трубопровод во время его загрузки, что обеспечивает устойчивый и рациональный режим движения всей системы последовательных пор- циЛ материала, а следовательно, повышение производительности и снижение1 энергоёмкости пневматического транспортирования сыпучего материала.

Конкретным примером выполнении изобретения служит пневмотранспортная установка Турбо-К-150, разработанная и изготовленная ДонНИИ. Параметры установки следующие: производительность - 50 т/ч, дальность транспортирования - 500 м, диаметр трубопровода - 150 мм, емкость камеры питателя - 0,6 м , максимальное давление в начальном участке транспортного тэубопровода - 0,25 МПа, максимальное давление в верхней части камеры питателя - 0,26 МПа. Удельный расход воздуха на 1 м3 т эанспортируемой горной массы составил 10-15 м3/.м , что ниже соответствующего показателя, например, для серийно выпускаемых закладочных пневмотранс- пор+ных установок ZK-200 (ЧССР), ДЗМ-2 (ССЈР)-70-100м3/м3.

I . :

Формула изобретения

i

1. Способ управления установкой для пневматического транспортирования сыпучего материала камерным питателем по транспортному трубопроводу, заключающийся в том что, под ают сжатый газ в начальный участок транспортного трубопровода и в верхнюю часть камеры питателя, подают сыпучий материал из нижней части камеры питателя в начальный участок транспортного трубопровода и непрерывно измеряют давление в начальном участке транспортного трубопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергоемкости, предвари- тель но задают максимальную величину давления транспортирования в начальном участке транспортного трубопровода, а в процессе транспортирования по достижению давления в начальном участке транспортного трубопровода заданной максимальной величины прекращают подачу сжатого газа в верхнюю часть камеры пита- 5 теля, выпускают сжатый газ из верхней части камеры питателя до достижения в ней величины давления, равной упомянутой заданной величине давления и возобновляют подачу сжатого газа в верхнюю часть каме0 ры питателя после снижения давления в начальном участке транспортного трубопровода до величины, равной половине максимальной величины давления транспортирования,

5 2. Устройство для осуществления способа по п.1. содержащее камерный питатель, сообщенный своей нижней частью посредством выпускного патрубка с начальным участком транспортного трубопровода, га0 зопроводы подачи сжатого газа от источника в начальный участок транспортного трубопровода и в верхнюю часть камеры питателя и датчик давления, установленный на начальном участке транспортного тру5 бопровода. отличающееся тем, что оно снабжено отводным газопроводом, сообщенным одним своим концом с верхней частью камеры питателя, а другим - с атмосферой, и выполненным с приводным

0 выхлопным клапаном и редукционным клапаном максимального давления в начальном участке транспортного трубопровода, и приводным запорным клапаном, установленным на газопроводе подачи сжатого газа

5 в верхнюю часть камеры питателя, при этом датчик давления выполнен с двумя выходными каналами максимального и нижнего давлений в начальном участке транспортного трубопровода, первый из которых связан

0 с приводами открывания выхлопного и закрывания запорного клапанов, а второй - с приводами закрывания выхлопного и открывания запорного клапанов, а нижняя часть камеры питателя в зоне ее сообщения

5 с начальным участком транспортного трубопровода выполнена в виде колена с горизонтальным участком, сопряженным с выпускным патрубком.

Редактор

Фиг. 2

Составитель И.Верменчук Техред М.Моргентал

Корректор Л.Ливринц

Использование: пневматическая подача сыпучих материалов по трубопроводу. Сущность изобретения: сыпучий материал загружается в камеру питателя, после чего подается сжатый газ в верхнюю часть камеры питателя и в начальный участок транспортного трубопровода. Измеряется статическое давление в начальном участке транспортного трубопровода,сравнивается его величина с заданной максимальной величиной рабочего давления и выпускают сжатый газ из верхней части камеры после достижения давления в начальном участке транспортного трубопровода максимальной заданной величины. После падения давления в начальном участке транспортного трубопровода до половины заданной максимальной его величины прекращают выпуск газа из верхней части камеры питателя и возобновляют подачу в нее сжатого газа. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С