ЭЖЕКТОР

Эжектор относится к области пневматического транспорта, в частности, к устройствам для ввода сыпучих материалов в пневматический трубопровод, и может быть использован в различных отраслях промышленности, например, в целлюлозно-бумажной при разгрузке цистерн и вагонов с кальцинированной содой.
Известен эжекторный питатель (заявка №57-41412, МПК В65G 53/40 1974 г., Япония), состоящий из воздушного и загрузочного патрубков и элемента, обеспечивающего создание разряжения в зоне поступления сыпучего материала в транспортный трубопровод. Таким элементов чаще всего является наклонная пластина, образующая со стенками воздушного патрубка сужающийся канал-сопло. Недостатком этого устройства является возможность завала трубопровода сыпучим материалом из-за того, что последний поступает в трубопровод сплошным потоком из загрузочного патрубка. Как известно, для обеспечения надежности пневмотраспотрирования, сыпучий материал после попадания в трубопровод должен подвергнуться двум операциям: отделению частиц материала друг от друга (псевдоожижению) и разгону частиц до скорости транспортирующего потока. В связи с большой энергоемкостью этих операций, осуществить их одновременно не всегда возможно из-за ограниченной энерговооруженности потока, вследствие чего не успевший разогнаться материал скапливается под загрузочным патрубком, забивая трубопровод.
Известен эжекторный питатель по а.с. 1024400, МПК В G53/28, 1985 г., в котором с целью повышения надежности питателя сделана попытка последовательно осуществлять операции аэрирования частиц и их разгона, и избежать таким образом завалов. Он состоит из воздушного патрубка, вмонтированного в него загрузочного патрубка, наклонной пластины,
расположенной в воздушном патрубке под загрузочным патрубком, и жалюзийной решетки, расположенной под наклонной пластиной. Питатель работает следующим образом. При подаче транспортирующего воздуха в воздушный патрубок воздух, проходя под наклонной пластинной, увеличивает свою скорость при сужении проходного сечения потока, в результате чего в самом узком месте (под нижней кромкой наклонной пластины) скорость достигает максимального значения, давление в потоке и в пространстве под наклонной пластиной падает и начинается подсос воздуха из атмосферы по каналу между наклонной пластиной и жалюзийной решеткой. Атмосферный воздух, проходя сквозь щели жалюзийной решетки, аэрирует сыпучий материал, облегчая тем самым следующую операция - разгон его потоком транспортирующего воздуха при сходе с жалюзийной решетки. Существенным недостатком питателя является использование для аэрирования материала атмосферного воздуха, который практически всегда является влажным. Это недопустимо в пневмотранспорте, особенно при работе с гигроскопичным порошкообразными материалами, к числу которых, например, относится кальцинированная сода. Влага воздуха способствует увлажнению материала, его отложению на стенках трубопровода, забиванию его и системы аспирации (обычно тканевых фильтров) для отделения пыли от транспортирующего воздуха. Кроме того, наличие жалюзийной решетки усложняет конструкцию питателя. Наличие сплошной наклонной пластины обуславливает значительное повышение аэродинамического сопротивления и снижение коэффициента полезного действия воздушного потока.
В качестве прототипа выбрано устройство для ввода сыпучих материалов в пневмотранспортный горизонтальный трубопровод по а.с. 592687, МПК В65G 53/40, 1973 г. Устройство включает воздушный патрубок и вмонтированный в него загрузочный патрубок, наклонную перфорированную пластину, расположенную под выпускным отверстием загрузочного патрубка. Один конец наклонной пластины шарнирно закреплен в трубопроводе, а другой соединен с приводом для изменения угла
ее наклона. Устройство работает следующим образом: сжатый воздух, проходя сквозь перфорацию, аэрирует материал, находящийся на наклонной пластине, и далее осуществляется пневматическое транспортирование материала по трубопроводу. Недостатком прототипа является то, что отверстия в наклонной пластине выполнены перпендикулярными к последней. Сжатый воздух, проходя сквозь такие отверстия, приподнимает материал, поджимая его к загрузочному патрубку и увеличивая давление под пластиной. В результате необходим больший подпор материала для обеспечения нормального истечения.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение указного недостатка, т.е. улучшение истечения материала из загрузочного патрубка эжектора и снижение энергоемкости пневматического транспортирования.
Эта цель достигается тем, что пластина выполнена с равноувеличивающимся от ее верхней части к нижней углом наклона осей отверстий каждого ряда к плоскости пластины от величины угла наклона пластины до угла 90°, при этом угол наклона осей отверстий каждого ряда к плоскости пластины равен:
n
где γ - угол наклона осей отверстий n-ряда, град;
α - угол наклона пластины к оси смесительного патрубка, град;
t - шаг между рядами отверстий пластины, мм;
n - порядковый номер ряда отверстий по длине пластины от верхней ее части к нижней;
l - длина пластины между первым и последним рядами ее отверстий, мм.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг.1 изображен общий вид эжектора, на фиг.2 показан вид по стрелке А.
Эжекторный питатель состоит из воздушного патрубка 1, например, прямоугольного сечения, перфорированной наклонной пластины 2, шарнирно закрепленной на оси 3 и расположенной под загрузочным отверстием, загрузочного патрубка 4, вмонтированного в воздушный патрубок. Шаг перфорации t пластины выбирается следующим образом:
отв
t≥d/sinα
отв
где: d - диаметр отверстия перфорации;
α - угол наклона пластины 2.
Положение и размеры наклонной полностью определяются углом ее наклона и площадью сечения патрубка под ее нижней кромкой. Перфорация наклонной пластины выполнена с равноувеличивающимся от ее верхней части к нижней углом наклона осей отверстий каждого ряда к плоскости пластины от величины угла наклона пластины до угла 90 при этом угол наклона осей отверстий каждого ряда к плоскости пластины равен:
n
n
Для 1-го ряда отверстий, т.е. при n=1, γ=α; для последнего ряда отверстий, где t (n-1)=1, γ=90°.
1
2
3
Эжекторный питатель работает следующим образом. Транспортирующий воздух поступает в воздушный патрубок 1 и встречается с наклонной пластиной 2. Одновременно в загрузочный патрубок 4 поступает сыпучий материал или его аэросмесь с воздухом. Обычно при пневмотранспортировании P>P. Основная масса транспортирующего воздуха, двигаясь по сужающемуся каналу, образованному пластиной 2 и стенками воздушного патрубка 1, набирает скорость и в сечении под нижней кромкой пластины 2 имеет максимальную скорость V, за счет чего давление транспортирующего воздуха уменьшается, уменьшая т.о. давление под
3
2
n
пластиной Р, которое сравнивается или становится меньше Р. За счет этого обеспечивается эффект засасывания (эжекции) сыпучего материала в воздушный патрубок. Небольшая часть воздуха поступает через перфорацию наклонной пластины и снижает трение сыпучего материала, что, с одной стороны, обеспечивает равномерность подачи его на смешение с воздухом и высокое качество смешения, исключает возникновение завалов материала в питателе, а с другой стороны, снижает аэродинамическое сопротивление наклонной пластины. В питателе полностью исключено использование атмосферного воздуха для аэрации сыпучего материала. Угол наклона пластины а выбран равным углу естественного откоса сыпучего материала, что при наличии перфорации наклонной пластины устраняет явление зависания материала на рабочих поверхностях питателя. Выполнение перфорации с переменным по длине наклонной пластины углом γ отверстий перфорации, изменяющимся от угла естественного откоса вместе прикрепления наклонной пластины до угла 90° у ее нижней кромки обуславливает улучшение истечения сыпучего материала из загрузочного патрубка в пневмотранспортный трубопровод. Отверстия перфорации в месте крепления пластины расположены почти параллельно направлению движения сжатого воздуха (или оси трубопровода). В этом месте сыпучий материал аэрируется в направлении движения сжатого воздуха в отличие от прототипа, где аэрация в этом же месте пластины происходит перпендикулярно последней. Таким образом, в эжекторе не происходит «поджатая» сыпучего материала при выходе его из загрузочного патрубка и в результате осуществляется нормальное истечение материала в пневмотранспортный трубопровод, при этом не требуется дополнительный подпор материала для преодоления «поджатая». Расчеты показали, что по сравнению с известным устройством величина подпора материала в загрузочном патрубке предлагаемого устройства может быть уменьшена на 20% по сравнению в прототипом.
Таким образом, предлагаемый эжектор обеспечивает лучшее истечение сыпучего материала из загрузочного патрубка, и, как следствие этого, за счет повышения коэффициента полезного действия эжекторного питателя примерно на 10% достигается экономия электроэнергии при превматическом транспортировании сыпучего материала.
Предлагаемый эжектор для пневматического транспорта сыпучих материалов изготавливается в университете растительных полимеров для использования его на одном из предприятий целлюлозно-бумажной промышленности.