УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАВНОМЕРНОГО ЗАПОЛНЕНИЯ СЫПУЧИМ МАТЕРИАЛОМ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЕМКОСТЕЙ
DEVICE FOR EVEN FILLING OF VERTICAL VESSELS BY LOOSE MATERIAL

Изобретение относится к устройствам для загрузки сыпучих материалов, таких как катализаторы, адсорбенты и лекарственные препараты в вертикальные емкости, и может быть использовано в химической, фармацевтической и нефтехимической промышленностях.
Известно устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикальных емкостей, преимущественно круглого поперечного сечения, содержащее загрузочную воронку, вертикальный вал, кинематически связанный с приводом его вращения и установленный по оси загрузочной воронки, диск, жестко закрепленный на нижнем конце вала, кольцевые тарелки, коаксиально расположенные вдоль вала с интервалами между ними по высоте и выполненные с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от диска к загрузочной воронке, и опоры, жестко соединяющие соседние кольцевые тарелки и нижнюю из них с диском, который выполнен с диаметром, меньшим внешнего диаметра нижней тарелки, см. DE Патент 2703329 А, 22.12.1981.
Вышеописанное известное устройство простое по конструкции, несложное в изготовлении, надежное и удобное в эксплуатации.
Недостаток данного устройства состоит в низкой эффективности его работы в связи с неравномерностью заполнения сыпучим материалом вертикальных емкостей.
Известно устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикальных емкостей, преимущественно круглого поперечного сечения, содержащее приемный бункер, вертикальный вал, установленный по оси приемного бункера и кинематически связанный с приводом его вращения, выполненным с возможностью регулирования скорости вращения вала, вдоль вала коаксиально расположены кольцевые тарелки с интервалами между ними по высоте и выполнены с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от нижней тарелки к приемному бункеру, на нижнем конце вала жестко закреплен диск, опоры, соединяющие соседние кольцевые тарелки и нижнюю из них с диском, который выполнен с диаметром, меньшим внешнего диаметра нижней тарелки, каждая кольцевая тарелка оснащена заслонками, установленными с возможностью их регулируемого перемещения вдоль поверхности этой тарелки для изменения формы и/или диаметра ее центрального отверстия, при этом кольцевые периферийные части тарелок выполнены перфорированными, а верхние поверхности диска и кольцевых периферийных частей тарелок выполнены с направляющими козырьками, расположенными у отверстий перфорации диска и тарелок со стороны, обращенной к внешней кромке диска или соответствующей тарелки.
В предпочтительном варианте конструктивного выполнения устройства внутренний диаметр перфорированной кольцевой периферийной части каждой из тарелок, кроме нижней из них, равен внешнему диаметру нижерасположенной кольцевой тарелки, а внутренний диаметр перфорированной кольцевой периферийной части нижней тарелки равен внешнему диаметру диска.
В наиболее предпочтительном варианте конструктивного выполнения предлагаемого устройства заслонки установлены на нижних поверхностях тарелок, а отверстия перфорации диска и кольцевых периферийных частей тарелок могут быть выполнены с размерами, уменьшающимися в направлении от верхней тарелки к диску.
7
В преимущественном варианте конструктивного выполнения устройства привод выполнен с возможностью регулирования скорости вращения вала, а опоры выполнены с возможностью фиксируемого изменения их высоты для регулирования величин интервалов между кольцевыми тарелками и между нижней из них и диском, см. RU Патент 2220085, МПК B65D 88/54, B65G 65/32, 2003.
Недостатками данного устройства являются повышенное трение и, как следствие, износ сыпучего материала, не позволяет регулировать скорость засыпки и контролировать оперативное изменение параметров работы устройства при изменении характера подачи сыпучего материала, и возникают трудности при заполнении материалом или материалами емкостей с малым диаметром (d<100 мм) и длинными каналами (L>10 м), т.е. при большом отношении L/d (>20) устройство имеет большие габаритные размеры.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикальных емкостей, преимущественно круглого поперечного сечения, содержащее приемный бункер, вертикальный вал, установленный по оси приемного бункера и кинематически связанный с приводом его вращения, выполненным с возможностью регулирования скорости его вращения, вдоль вала коаксиально расположены кольцевые тарелки, которые размещены с интервалами между ними по высоте и выполнены с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от нижней тарелки к приемному бункеру, при этом нижняя кольцевая тарелка прикреплена к вышестоящей с помощью опорных стержней, выполненных с возможностью фиксируемого изменения их высоты, приемный бункер устройства выполнен с перфорированным днищем, а под перфорированным днищем бункера расположено запорное днище, способное перемещаться вдоль вала с помощью гибкой тяги и выполненное в виде решетки с жестко установленными вершиной вверх и расположенными соосно отверстиям перфорации в днище приемного бункера конусными вставками, при этом вышестоящие кольцевые тарелки закреплены на спицах, которые с помощью ступиц закреплены на валу, обеспечивая изменение величины интервала между кольцевыми тарелками, причем верхняя сторона каждой из тарелок снабжена радиальными лопатками.
В предпочтительном варианте конструктивного выполнения устройства:
вышерасположенные относительно нижней тарелки кольцевые тарелки между собой соединены опорными стержнями;
запорное днище снабжено опорой, например, треугольной формы, к которой крепится упомянутая гибкая тяга;
вышерасположенные относительно нижней тарелки кольцевые тарелки между собой соединены опорными стержнями, а запорное днище снабжено опорой, к которой крепится упомянутая гибкая тяга, см. RU Патент №2317934, МПК B65G 65/32 (2006.01), 2008.
Недостатками данного устройства являются относительно большой механический износ частиц материала, большие габаритные размеры, отсутствие возможности равномерного заполнения сыпучим материалом или разными материалами, с видимой границей раздела засыпки, емкостей с малым диаметром (d<100 мм) и длинными каналами (L>10 м), т.е. при большом отношении L/d (>20) к тому же использование этого устройства для заполнения указанных емкостей приводит к просыпанию материала и его скоплению у внутренней поверхности стен канала.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего снижение истирания и механического износа частиц материала, таких как катализаторы, адсорбенты и лекарственные препараты, имеющего небольшие габаритные размеры, позволяющего равномерно и плотно заполнять емкости с малым диаметром (d<100 мм) и длинными каналами (L>10 м), т.е. при большом отношении L/d (>20) как одним, так и разными сыпучими материалами, с видимой границей засыпки, оперативно регулировать параметры его работы в широком диапазоне расхода сыпучего материала.
Техническая задача решается устройством для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикальных емкостей, преимущественно круглого поперечного сечения, содержащим центральный приемный бункер, вертикальный вал, установленный по оси центрального приемного бункера и кинематически связанный с приводом его вращения, выполненным с возможностью регулирования скорости вращения вала, вдоль вала коаксиально расположены тарелки, которые размещены с интервалами между ними по высоте и выполнены с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от нижней тарелки к верхней, причем нижняя тарелка прикреплена к вышестоящей с помощью опорных стержней, выполненных с возможностью фиксируемого изменения их высоты, а сами тарелки закреплены на спицах, которые с помощью ступиц закреплены на валу, обеспечивая изменение величины интервала между кольцевыми тарелками, при этом верхняя сторона каждой из тарелок снабжена радиальными лопатками, в котором устройство имеет коаксиально установленный с центральным бункером дополнительный приемный бункер, который жестко связан с центральным, бункеры в нижней части снабжены запорно-фиксирующими механизмами, на которые закреплены съемные насадки преимущественно круглого поперечного сечения, выполненные в виде воронок, переходящих в трубку, а тарелки установлены внутри центрального бункера и выполнены в форме усеченных конусов, расширяющихся вверх с углом раствора от 120° до 160° в направлении от верхней тарелки до нижней кольцевой тарелки.
В преимущественном варианте конструктивного выполнения устройства:
стенки центрального бункера выступают над стенками дополнительного бункера;
вертикальный вал, установленный по оси центрального приемного бункера, выполнен телескопическим и полым, а по оси вала расположена гибкая тяга.
Решение технической задачи позволяет обеспечить снижение истирания и механического износа частиц материала, таких как катализаторы, адсорбенты и лекарственные препараты, уменьшить габаритные размеры устройства, равномерно и плотно заполнять емкости с малым диаметром (d<100 мм) и длинными каналами (L>10 м) как одним, так и разными сыпучими материалами, с видимой границей засыпки, оперативно регулировать параметры работы устройства в широком диапазоне расхода сыпучего материала при заполнении указанных емкостей.
Устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикальных емкостей, преимущественно круглого поперечного сечения, содержащим центральный приемный бункер 1, вертикальный вал 2, установленный по оси центрального приемного бункера и кинематически связанный с приводом его вращения 3, выполненным с возможностью регулирования скорости вращения вала 2, вдоль вала коаксиально расположены тарелки 4, которые размещены с интервалами между ними по высоте и выполнены с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от нижней тарелки к верхней, причем нижняя тарелка прикреплена к вышестоящей с помощью опорных стержней 5, выполненных с возможностью фиксируемого изменения их высоты, а сами тарелки закреплены на спицах 6, см. фиг.2, которые с помощью ступиц 7 закреплены на валу 2, обеспечивая изменение величины интервала между кольцевыми тарелками, при этом верхняя сторона каждой из тарелок снабжена радиальными лопатками 8, см. фиг.1 и 2. Устройство имеет коаксиально установленный с центральным бункером 1 дополнительный приемный бункер 9, который жестко связан с центральным. Приемные бункеры 1 и 9 в нижней части снабжены запорно-фиксирующими механизмами 10, на которые закреплены съемные насадки 11, преимущественно круглого поперечного сечения, выполненные в виде воронок, переходящих в трубку, а тарелки 4 установлены внутри центрального бункера 1 и выполнены в форме усеченных конусов, расширяющихся вверх с углом раствора от 120° до 160° в направлении от верхней тарелки до нижней кольцевой тарелки.
Центральный приемный бункер 1 оснащен патрубками 12, см. фиг.1 и 3, а дополнительный приемный бункер 9 имеет патрубки 13, см. фиг.1 и 3, для подачи сыпучего материала.
Преимущественное выполнение
Стенки центрального бункера 1 выступают над стенками дополнительного бункера 9.
Вертикальный вал 2 может быть выполнен телескопическим и полым, а внутри канала полого вертикального вала 2 проходит гибкая тяга (не показана) и крепится к его нижнему торцу.
Для обеспечения жесткости устройства тарелки между собой соединены опорными стержнями 15, см. фиг.1, а дополнительный приемный бункер 9 жестко связан с центральным приемным бункером 1, например, спицами 14, см. фиг.1.
Заявляемое устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикальных емкостей работает следующим образом:
Предварительно, учитывая вид и свойства сыпучего материала загружаемого в вертикальную емкость 17, см. фиг.4, определяют необходимую скорость вращения вала 2, а также величину интервала между тарелками 4, снабженными на верхней стороне радиальными лопатками 8, изменяя и фиксируя высоту соответствующих опорных стержней 5 нижней кольцевой тарелки и фиксируя ступицы 7 каждой вышерасположенной тарелки 4 на вертикальном валу 2 с помощью гибкой тяги (не показана), установленной по оси центрального приемного бункера 1. Загрузочное устройство 18 устанавливают коаксиально заполняемому каналу 19 на определенной высоте над днищем заполняемой емкости 17 (каналов может быть несколько). Тарелки 4, см. фиг.1, поднимают вверх путем натяжки гибкой тяги (на фигурах не показана), тем самым закрывая выход материала из бункера.
Подачу сыпучего материала в центральный приемный бункер 1 осуществляют через патрубки 12, см. фиг.1 и 3, и в коаксиально установленный с центральным бункером 1 дополнительный приемный бункер 9 через патрубки 13, см. фиг.1 и 3, который жестко связан с центральным. Далее задают необходимую скорость вращения вертикального вала 2 с помощью включения кинематически связанного с валом привода его вращения 3. Затем размещают кольцевые тарелки 4, которые выполнены с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от нижней тарелки к верхней, на заранее определенной высоте путем ослабления гибкой тяги (не показана), на фиксированную высоту, установленную на опорных стержнях 5 и 15, и валу 2 с помощью ступиц 7, в результате чего сыпучий материал под действием центробежных сил и сил тяжести, проходя через центральные отверстия кольцевых тарелок 4, которые установлены внутри центрального бункера 1 и выполнены в форме усеченных конусов, расширяющихся вверх с углом раствора от 120° до 160° в направлении от верхней тарелки до нижней кольцевой тарелки, образует не зависающий ровный поток сыпучего материала 20, см. фиг.4. Далее ровный поток материала проходит через съемные насадки 11, преимущественно круглого поперечного сечения, выполненные в виде воронок, переходящих в трубку, и заполняет емкость 17.
При необходимости заполнения канала несколькими материалами 20 и 21, см. фиг.4, в дополнительный бункер 9 через патрубки 13, см. фиг.1 и 3, подается второй сыпучий материал 21.
При работе устройства могут быть изменены, например, скорость вращения вала 2 (без останова загрузки), интервал между кольцевыми тарелками 4 (без останова загрузки).
Заявляемое устройство имеет меньшие габаритные размеры, чем устройство по прототипу. Его конструктивное выполнение обеспечивает снижение истирания и механического износа частиц материала в связи с уменьшением высоты свободного падения частиц материала до кольцевых тарелок и позволяет равномерно и плотно распределять сыпучий материал по всему поперечному сечению вертикальных емкостей с малыми значениями диаметра (d<100 мм) и большими значениями длины (L>10 м).
Таким образом, заявляемое устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикальных емкостей обладает меньшими габаритами, обеспечивает снижение истирания и механического износа частиц материала, таких как катализаторы, адсорбенты и лекарственные препараты, которые обладают хрупкостью, ломаются и бьются, обеспечивает равномерную и плотную засыпку сыпучим материалом емкостей, имеющих малые значения диаметра и большие значения длины, а также позволяет оперативно без остановки и дополнительных операций наладки регулировать параметры его работы в широком диапазоне расхода сыпучего материала. Устройство в заводских условиях подтвердило его промышленную применимость.