УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ УПЛОТНЕННОГО СЛОЯ НАСЫПНОГО МАТЕРИАЛА В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ЕМКОСТИ

Полезная модель относится к устройствам для загрузки твердого насыпного материала в вертикальные емкости, преимущественно к загрузке адсорбентов и катализаторов в колонны и реакторы, и может быть использована в нефтегазоперерабатывающей и химической промышленности.
Известно загрузочное устройство для плотной загрузки катализатора в реактор, состоящее из последовательно соединенных между собой приемной воронки, соединительного трубопровода и распределительного аппарата, с помощью которого происходит равномерное распределение частиц катализатора по поперечному сечению загружаемого реактора по высоте слоя катализатора [Пат. РФ №2252067, кл. B01J 4/00 2003 г.].
Недостаток этого устройства заключается в том, что распределительный аппарат распределяет насыпной материал с высоты, на которой установлен, и вследствие падения гранулы насыпного материала ломаются и измельчаются.
Наиболее близким техническим решением устройства является устройство для уплотненной загрузки сыпучих материалов, состоящее из загрузочного короба, двигателя и распределителя, снабженного рассеивающими пластинами, между которыми образованы щели, расширяющиеся от центра к периферии [Пат. РФ №146375, кл. B65G 65/32, 2012 г.].
Недостаток данного устройства в том, что не обеспечивается перемещение устройства по высоте, вследствие чего сыпучий материал, рассеиваясь вращающимся распределителем, падает вниз. К тому же сыпучий материал проходит загрузочный короб, вращающийся распределитель и, проходя через щели, падает вниз, при этом испытывает многократные механические воздействия, которые приводят к образованию трещин в гранулах сыпучего материала. Поэтому в совокупности данное устройство не применимо для загрузки хрупкого сыпучего материала, такого как адсорбенты или катализаторы.
Задачей полезной модели является создание устройства для формирования слоя насыпного материала с максимальной насыпной плотностью, т.е. с минимальной порозностью, без ударного воздействия на гранулы материала, в том числе хрупкого.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для создания уплотненного слоя насыпного материала в вертикальной емкости, содержащем распределитель, снабженный пластинами, между которыми образованы щели, согласно полезной модели распределитель выполнен преимущественно круглого поперечного сечения, а пластины установлены вертикально и параллельно для обеспечения меньшего сопротивления при подъеме через насыпной материала, при этом ширина щелей постоянна и зависит от размера гранул насыпного материала, к тому же распределитель имеет вертикальные стойки для возможности присоединения подъемного механизма.
При этом устройство дополнительно содержит источник вибрации, передающий вибрацию на распределитель через вертикальные стойки для усиления уплотняющего действия на насыпной слой и для облегчения подъема устройства. Источник вибрации подсоединяется к вертикальной стойке при необходимости.
Распределитель с параллельными пластинами при подъеме его вертикальными стойками через слой насыпного материала выполняет эффект «расчесывания» насыпного материала, ориентируя тем самым гранулы параллельно с минимальным количеством пустот между ними, формируя тем самым уплотненный слой с минимальной порозностью. Вибрация, передаваемая от источника вибрации через вертикальные стойки на распределитель, усиливает эффект повышения плотности слоя, добавляя эффект «просеивания» и предотвращая заклинивание гранул насыпного материала в щелях между пластинами распределителя.
Общий вид устройства для создания уплотненного слоя насыпного материала в вертикальной емкости приведен на фиг. 1. На фиг. 2 представлен вид сверху на распределитель с указанием диаметра D, соответствующим диаметру вертикальной емкости. На фиг. 3 - местный вид на распределитель с указанием толщины S параллельных пластин и расстояния L между пластинами, соответствующего ширине щелей. Размер L зависит от размеров гранул насыпного материала.
Предлагаемое устройство для создания уплотненного слоя насыпного материала в вертикальной емкости содержит распределитель 1, вертикальные стойки 2 и источник 3 вибрации. Форма распределителя соответствует форме вертикальной емкости. Распределитель 1 имеет параллельные пластины 4. Наличие и количество поперечной пластины 5 в распределителе 1, а также количество вертикальных стоек 2 определяются необходимой прочностью устройства.
Устройство для создания уплотненного слоя насыпного материала в вертикальной емкости работает следующим образом.
Распределитель 1 имеет преимущественно круглое поперечное сечение с диаметром несколько меньше диаметра корпуса вертикальной емкости. Распределитель 1 и вертикальные стойки 2 собираются и размещаются внутри вертикальной емкости на опорной решетке размещения насыпного материала до подачи насыпного материала в емкость. Подъемный механизм находится снаружи емкости. Подъемный механизм может быть связан с вертикальными стойками устройства посредством троса, преимущественно через верхний штуцер вертикальной емкости. После подготовки устройства насыпной материал подается рукавным методом загрузки сверху на устройство. Рукавный метод загрузки предполагает подачу насыпного материала внавал по мягкому трубопроводу, опущенному до самой опорной решетки, для исключения падения, ударов и разрушения гранул насыпного материала, в том числе хрупкого. После загрузки рукавным методом установленного количества насыпного материала, включается подъемный механизм. За вертикальные стойки 2 устройство поднимается вверх, в это время распределитель 1 с параллельными вертикальными пластинами 4 как бы расчесывает насыпной материал, ориентируя гранулы параллельно друг другу, минимизирует пустоты между гранулами. После завершения подъема устройства через весь слой материала подъем распределителя останавливается.
Для усиления уплотняющего действия на насыпной слой и для облегчения подъема устройства, в случае заклинивания гранул между пластинами 4, устройство может быть снабжено источником 3 вибрации. В этом случае распределитель 1, вертикальные стойки 2 и источник 3 вибрации собираются и размещаются внутри вертикальной емкости на опорной решетке размещения насыпного материала до подачи насыпного материала в емкость. После подготовки устройства насыпной материал подается рукавным методом загрузки сверху на устройство. После загрузки установленного количества насыпного материала, включается подъемный механизм и источник 3 вибрации. Вибрация через вертикальные стойки 2 передается на распределитель 1 и пластины 4 в объем насыпного материала, находящегося в непосредственной близости. Вибрация не передается на корпус емкости ввиду того, что диаметр распределителя 1 меньше диаметра корпуса. Вследствие этого слой насыпного материала уложен более плотно, его объем уменьшается. После завершения подъема распределителя 1 через весь слой материала источник 3 вибрации отключается, и подъем распределителя останавливается.
Использование предлагаемого устройства для создания уплотненного слоя насыпного материала в вертикальной емкости позволит по сравнению с прототипом использовать его для насыпного материала с гранулами любого размера и хрупкости. Конструкция распределителя и его подъем с приложенной вибрацией через слой насыпного материала дают эффект расчесывания, тем самым обеспечивая максимальную плотность насыпного материала. Создание уплотненного слоя насыпного материала позволяет увеличить массу загружаемого материала, а в случае загрузки таким способом адсорбента или катализатора обеспечивает равномерное продвижение сырья через насыпной материал без образования проскоков через неплотности укладки.