СИСТЕМА ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛЯЦИИ РАВНОМЕРНОСТИ ЗАГРУЗКИ ПНЕВМОВИНТОВОГО НАСОСА

Область техники
Полезная модель относится к пневматическим системам транспортировки сыпучих материалов.
Уровень техники
Из уровня техники известен пневмовинтовой насос ТА-14Б, состоящий из приемной камеры, напорного консольного шнека, установленного на валу электродвигателя, смесительной камеры с обратным клапаном и рамы, на которой смонтированы все узлы насоса (см. URL https://zement-naval.ru/5-2-pnevmovintovye-nasosy/ дата публикации 25.12.2018 г., https://stroymash.net/pnevmonasosu дата публикации 04.11.2010 г., http://stroy-technics.ru/article/pnevmaticheskie-vintovye-nasosy дата публикации 05.02.2012 г.).
Внутри трубы приемной камеры установлены броневые гильзы. Узел уплотнения состоит из винтовой отбойной втулки и асбестографитового сальника. Ось обратного клапана расположена в выносных подшипниковых опорах, находящихся под действием атмосферного давления. Опоры клапана оборудованы сальниковым уплотнением из асбестографитового шнура. Смесительная камера имеет съемное аэроднище, в котором установлен бельтинг. Ввод сжатого воздуха в смесительную камеру производится через центральное сопло и аэроднище, к которым подведены трубопроводы, оборудованные вентилями. Подача части сжатого воздуха в смесительную камеру через микропористую перегородку (азроднище) способствует лучшей аэрации материала и снижению потерь напора при его транспортировании.
Работа пневмонасоса осуществляется следующим образом: материал из бункера или силоса поступает в приемную камеру, из которой напорным шнеком перемещается в смесительную камеру. В ней он подвергается интенсивному аэрированию сжатым воздухом, поступающим через аэроднище. Под воздействием избыточного давления сжатого воздуха, поступающего через сопло, аэрированный материал перемещается по транспортному трубопроводу к месту приемки.
Также из уровня техники известен насосный модуль ТФ-1 пневмовинтовое оборудование, предназначенное для подачи сыпучих материалов по специальным трубопроводам. С его помощью удобно выполнять разгрузку вагонов бункерного типа, подавать сырье на технологические линии или к месту использования. Два основных модуля насоса: приемная и смесительная камеры. Они закреплены на стальной раме. Цемент, песок или любой другой мелкий сыпучий материал поступает самотеком в приемную камеру (под собственным весом), откуда напорным шнеком подается в смесительную камеру. Шнек приводится в действие электродвигателем. В смесительную камеру также подается воздух под давлением. В результате образовавшаяся сыпуче-воздушная смесь отправляется на выход - в трубопровод (см. URL https://www.stankomasch.ru/catalog/product/1407/? дата публикации не указана).
Из уровня техники известен патент Российской Федерации №2492128 от 03.08.2009 г. - транспортирующая сыпучий материал винтовая машина, которая содержит силовую установку, архимедов винт, загрузочный бункер, подающий канал и предотвращающее обратный поток толкающего воздуха вместе с сыпучим материалом устройство, выполненное с возможностью закрывания сквозного отверстия относительно подающего канала.
В качестве ближайшего аналога заявитель рассматривает пневмовинтовые насосы непрерывного действия, предназначенные для подачи по трубопроводу сухих пылевидных или мелкозернистых материалов при помощи сжатого воздуха (статья «Проблемы использования пневмовинтовых насосов для перемещения насыпных грузов», URL https://newogneup.elpub.ru/iour/article/viewFile/407/410, дата публикации март 2013 г.).
Камера смешения такого аналога оборудована модернизированной сопловой вставкой. Вместо 11 цилиндрических сопел диаметром 10 мм были установлены в камере 10 сверхзвуковых сопел диаметром 12 мм. Камера смешения пневмовинтового насоса представляет собой эжекторное устройство, из которого сыпучий материал направляется в трубопровод. Движущей силой эжекторного устройства является струя воздуха, вытекающая из активного сопла. Для получения максимальной тяги использованы сопла с высокой скоростью истечения (звуковые и сверхзвуковые).
К недостаткам всех вышеуказанных аналогов относятся следующая особенность.
В бункере при долгом хранении мелкозернистого материала происходит его уплотнение, и такой материал досрочно перестает быть сыпучим. В результате происходит неравномерная подача сыпучего материала из бункера в приемную камеру, но в процессе работы сыпучесть увеличивается, и подача в приемную камеру становится больше нормы, то есть количество подачи материала больше, чем выход материала из насоса.
Это приводит к запрессовке сыпучего материала вдоль шнека по его длине. Вследствие этого резко увеличивается потребляемая мощность электродвигателя с последующей его аварийной остановкой. При забивании насоса появляется необходимость в его чистке, продувке, что влияет на производительность и работу с аварийными остановками. В трубопроводных системах происходит закупорка транспортного трубопровода вследствие неравномерной подачи цемента в смесительную камеру или перерывов в подаче сжатого воздуха.
Также известно, что недостатком многих известных устройств пневмотранспорта является то, что при повышении давления в смесительной камере возрастают сопротивление перемещению шнеком материала и перетекание воздуха через шнек в другую камеру. При обратном движении смеси материала и воздуха происходит забивание сопел. Эта техническая задача в известном аналоге решалась установкой аэроднища. В то же время при обеспечении равномерного поступления сыпучего материала еще на стадии его перемещения из приемной камеры к шнеку и вдоль него превышения давления в смесительной камере также не наступает.
Соответственно, на решение этой технической задачи (предотвращение запрессовки сыпучего материала внутри насоса и вследствие этого снижение количества аварийных остановок насоса) направлено предложенное заявителем техническое устройство.
Раскрытие сущности полезной модели.
Основной задачей, которая стояла при разработке заявленной на регистрацию полезной модели, является устранение закупорки пневмовинтового насоса сыпучим материалом, путем подачи сжатого воздуха через устройство дозирования воздуха в приемную камеру и, таким образом, исключение аварийных остановок работы пневмовинтового насоса. Благодаря регулированию сжатым воздухом сыпучего материала происходит оптимальное распределение его поступления к шнеку, а лучшая аэрация сыпучего материала способствует отсутствию уплотнений и спрессовывания сыпучего материала.
Полезная модель поясняется следующими иллюстрациями:
Общий вид пневмовинтового насоса с системой пневматической регуляции равномерности загрузки сыпучего материала.
На чертеже представлена система регуляции равномерности загрузки пневмовинтового насоса и включает в себя:
приемную камеру (№2) для поступления сыпучего материала (№8). В приемной камере находится одно сопло (№10) системы для подачи сжатого воздуха (№13) к помещенному в цилиндрический корпус (гильзу) (№1) шнеку (№7), состоящей из крана регулировки (№11) и сжатого воздуха (№12). Пневмовинтовой насос также включает в себя электродвигатель (№5), обратный клапан (№6), смесительную камеру (№3), систему подачи воздуха в смесительной камере (№4) и место выхода смеси сыпучего материала с воздухом (№9).
Осуществление полезной модели
Система пневматической регуляции равномерности загрузки пневмовинтового насоса состоит из собственно конструктивной части и крана управления системой. Конструктивная часть представляет собой одно установленное в приемной камере пневмовинтового насоса сопло для регулируемой подачи сжатого воздуха предпочтительно вдоль оси размещения шнека, вручную управляемого крана.
Благодаря подаче сжатого воздуха еще на стадии поступления сыпучего материала в приемную камеру происходит аэрация сыпучего материала, которая позволяет устранить эффект его «слеживания» и обеспечивает оптимальную сыпучесть не на выходе из насоса (при переходе из смесительной камеры в узел разгрузки), а уже в приемной камере до момента поступления сыпучего материала к шнеку. Это позволяет сыпучему материалу равномерно распределяться вдоль шнека без образования уплотнений и закупорок. Регулировка подачи воздуха происходит в ручном режиме оператором пневмовинтового насоса. При этом сначала двигатель разгоняется до максимальных оборотов. После этого краном вручную оператор регулирует подачу сжатого воздуха в приемную камеру.
Техническим результатом заявленного решения является регулирование плотности сыпучего материала таким образом, чтобы происходило оптимальное распределение поступления сыпучего материала к шнеку. В результате поступления воздуха в приемную камеру происходит лучшая аэрация сыпучего материала и не происходит его уплотнение и спрессовывание. Это существенно улучшает эксплуатационные возможности пневмовинтового насоса за счет увеличения долговечности шнека, который меньше изнашивается и, как следствие, предложенное техническое решение препятствует аварийным остановкам работы пневмовинтового насоса.
В результате эмпирических испытаний было установлено, что применение предложенного технического решения позволяет снизить количество закупорок пневмовинтового насоса. Так, в среднем на 50 т сыпучего материала происходит забивание насоса 1-2 раза. Система пневматической регуляции равномерности загрузки пневмовинтового насоса устраняет этот недостаток, в результате чего также снижается скорость износа шнека пневмовинтового насоса.