УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПНЕВМОТРАНСПОРТА ПОРОШКООБРАЗНОЙ СРЕДЫ
AIR CONVEYOR FOR POWDER-LIKE MEDIUM

Изобретение может быть использовано при пневмотранспорте порошкообразной среды /например, золы, цемента/ из бункеров или других емкостей для хранения или транспорта.
Известно устройство для пневмотранспорта порошкообразной среды, содержащее бункер, сообщенный через отрезок трубы с емкостью, в нижней части которой размещен узел псевдоожижения, под которым установлен участок, соединяющий полость с первой секцией транспортного трубопровода; эта секция содержит в нижней части восходящего участка трубопровода узел псевдоожижения, а в верхней - сообщена с узлом отвода псевдоожижающего воздуха [1].
Недостатком устройства является невозможность пневмотранспорта на значительные расстояния, сложность конструкции, низкая надежность, значительный расход газа для псевдоожижения порошкообразной среды.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для пневмотранспорта порошкообразной среды, содержащее источник избыточного давления воздуха, ресивер, электромагнитный клапан с генератором управляющих импульсов, распределительную трубку, трубку подвода воздуха к торцу транспортного трубопровода, трубопровод для воздуха, для каждого бункера - входной патрубок с седлом на выходном отверстии, заслонку с трубкой подвода воздуха к заслонке, размещенные в корпусе, нижней полостью соединенного с транспортным трубопроводом, каждая заслонка установлена с возможностью перемещения от седла к выходному торцу трубки подвода воздуха к заслонке, входной конец трубки подвода воздуха к транспортному трубопроводу соединен через распределительную трубку с входными концами трубки повода воздуха к заслонке, трубопровода для воздуха и через электромагнитный клапан - с ресивером, транспортный трубопровод по своей длине соединен с бункерами через полости корпусов с заслонками и входные патрубки, выходные концы трубок подвода воздуха к заслонкам в корпусах для каждого бункера соединены с трубопроводом для воздуха по его длине [2].
Недостатком устройства является низкая надежность пневмотранспорта на значительные расстояния при больших гидравлических диаметрах входных патрубков и транспортного трубопровода, обусловленная частичным обратным «проскоком» воздуха и порошкообразной среды в бункер.
Техническим результатом изобретения является увеличение длины пневмотранспорта по трубопроводам с большими /120-200 мм/ гидравлическими диаметрами.
Технический результат достигается тем, что в устройство для пневмотранспорта порошкообразной среды, содержащее источник избыточного давления воздуха, ресивер, электромагнитный клапан с генератором управляющих импульсов, входной патрубок с седлом на выходном отверстии, заслонку, размещенную в корпусе, который через выходной патрубок сообщен с транспортным трубопроводом, и трубку подвода воздуха к заслонке, при этом заслонка установлена с возможностью перемещения от седла входного патрубка к выходному торцу трубки подвода воздуха к заслонке, а торец транспортного трубопровода сообщен с входным концом трубки подвода воздуха к заслонке и через электромагнитный клапан - с ресивером, введены, по крайней мере, один дополнительный ресивер с электроклапаном и вспомогательный патрубок, при этом транспортный трубопровод выполнен с разгонным участком формирования ударной волны, на противоположном от заслонки торце корпуса выполнено отверстие, сообщенное через упомянутый вспомогательный патрубок с торцом транспортного трубопровода, корпус наклонен к горизонтали под углом естественного откоса порошкообразной среды для дополнительного истечения этой среды через вспомогательный патрубок в торец транспортного трубопровода, а входной конец трубки подвода воздуха к заслонке и выходная полость электроклапана дополнительного ресивера сообщены с входным концом разгонного участка формирования ударной волны транспортного трубопровода.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено предложенное устройство.
Устройство содержит источник избыточного давления воздуха (на чертеже не показан), ресиверы 1, 2, электромагнитные клапаны (прерыватели) 3, 4 с генератором 5 управляющих импульсов, разгонный участок 6 формирования ударной волны, входной патрубок 7 с седлом 8 на выходном отверстии, заслонку 9 с трубкой 10 подвода воздуха, корпус 11, нижней полостью соединенной с транспортным трубопроводом 12. На внутренней поверхности заслонки 9 закреплена напорная трубка 13, охватывающая по внешней поверхности выходной конец трубки 10 подвода воздуха к заслонке 9. Заслонка 9 установлена с возможностью вращательного перемещения между выходным торцом трубки 10 подвода воздуха и седлом 8 выходного отверстия входного патрубка 7, сообщенного с бункером 14. Заслонка 9 размещена в корпусе 11, сообщенным через вспомогательный патрубок 15 на противоположной стенке с торцом транспортного трубопровода 16 и выходной патрубок 17 - с транспортным трубопроводом 12.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Порошкообразная среда, поступая из бункера 14 через входной патрубок 7, перемещает вокруг оси заслонку 9 к выходному торцу трубки 10, обеспечивая заполнение полости транспортного трубопровода 12 через патрубки 15, 17. Через фиксированный период времени генератором 5 управляющих импульсов формируется сигнал на открытие прерывателя (в качестве прерывателя можно использовать электроклапан с высокой скоростью срабатывания) 3, что определяет поступление пневмоимпульса из ресивера 1 через трубку 10 в полость корпуса 11 на заслонку 9 и ее перемещение от торца трубки для воздуха 10 к седлу 8 выходного отверстия входного патрубка 7, поступление порошкообразной среды из бункера прекращается. Напорная трубка 13, охватывающая по внешней поверхности выходной конец трубки 10 подвода воздуха к заслонке 9, позволяет усилить давление воздуха на внутреннюю поверхность заслонки за счет снижения рассеивания потока. Одновременно пневмоимпульс из ресивера поступает в разгонный участок 6 трубопровода, длина которого позволяет сформироваться ударной волне, которая, перемещаясь с высокой скоростью, воздействует с усилием, превышающим 1000 кг /в зависимости от диаметра трубопровода и давления в ресивере/ на порошкообразную среду в транспортном трубопроводе 12.
При открытии электроклапана возникает нестационарное движение газа, прямая ударная волна движется в покоящемся воздухе разгонного участка с постоянной сверхзвуковой скоростью, воздух на этом участке трубы сжимается и приобретает постоянную скорость, которая имеет значение, соответствующее начальному отношению давлений в ресивере и разгонном участке трубопровода (длина разгонного участка выбирается более 2-3 калибров трубопровода).
От ударного воздействия порошкообразная среда перемещается частично через вспомогательный патрубок 17 в корпус 11, уплотняя слой порошкообразной среды и дополнительно создавая слоевой затвор. Основная часть порошкообразной среды в виде поршневого образования перемещается с нарастающей скоростью по транспортному трубопроводу.
Скорость перемещения поршневого образования соответствует скорости распространения ударной волны в газе, т.е. с учетом потерь на трение на начальном участке транспортного трубопровода превышает 100 м/с. На этих скоростях коэффициент трения о стенки трубопровода минимален, пограничный слой покрывает все неровности стенок трубопровода и поршневое образование будет скользить по этому слою, поэтому дальность пневмотранспорта значительно увеличивается.
Для поддерживания высокого значения скорости пневмотранспорта осуществляют подачу дополнительного пневмоимпульса после перемещения порошкообразной среды из входного участка транспортного трубопровода. Этот промежуток времени имеет минимальное значение /десятые доли секунды/, поэтому подача дополнительного пневмоимпульса осуществляется по сигналу генератора 5. Использование второго ресивера для этой цели позволяет формировать ударную волну с расчетными параметрами, т.к. в первом ресивере за этот короткий промежуток времени не повысится давление до расчетной величины.
Длина разгонного участка 5 формирования ударной волны в трубопроводе в совокупности с длиной вспомогательного патрубка значительно больше длины трубки 10 подвода воздуха к заслонке, что обусловливает предварительное закрытие заслонки 9 перед поступлением порошкообразной среды через вспомогательный 15 и выходной 17 патрубки в корпус 11. Диаметр трубки 10 для воздуха выбирают в несколько раз меньше диаметра разгонного участка 6 трубопровода для формирования ударной волны с максимальными динамическими параметрами.
Практически длину разгонного участка выбирают из условия расположения электроклапана на высоте, исключающей поступление порошкообразной среды к его выходной полости до расстояния более 2-3 калибров трубопровода, которое позволяет сформироваться прямой ударной волне. Размещение корпуса к горизонтали под углом естественного откоса порошкообразной среды с нижним концом на торце соединения с вспомогательным патрубком необходимо для обеспечения дополнительного истечения порошкообразной среды через вспомогательный патрубок в торец транспортного трубопровода. Это позволяет осуществлять поступление порошкообразной среды в две полости транспортного трубопровода и формировать поршневое образование длиной и объемом в два раза большими, что соответственно увеличивает подачу порошкообразной среды.
Подача (производительность) устройства рассчитывается из выражения:
з
ν
тр
Q=ρVn,
з
где Q - производительность (подача), т/ч;
тр
3
V - объем трубопровода, заполняемый золой за один цикл, м;
n - число циклов за 1 час, 1/час.
3
3
3
з
ν
Например: при объеме трубопровода, заполняемого золой за один цикл 0,13 м, длительности цикла 7 с (n=514) - Q=66,8 м/ч или 57 т/ч (при ρ=0,86 г/см).
Таким образом, за счет введения, по крайней мере, одного дополнительного ресивера с электроклапаном и вспомогательного патрубка, выполнения транспортного трубопровода с разгонным участком формирования ударной волны, на противоположном от заслонки торце корпуса отверстия, сообщенного через упомянутый вспомогательный патрубок с торцом транспортного трубопровода, наклона корпуса к горизонтали под углом естественного откоса порошкообразной среды для дополнительного истечения этой среды через вспомогательный патрубок в торец транспортного трубопровода, сообщения входного конца трубки подвода воздуха к заслонке и выходной полости электроклапана дополнительного ресивера с входным концом разгонного участка формирования ударной волны транспортного трубопровода, достигается возможность увеличения длины пневмотранспорта и ресурса работы узлов устройства.
Источники информации
1. Патент РФ №2209171, B65G 53/16, 2002 г.
2. Патент РФ №2324638, B65G 53/04, 2008 г.