СПОСОБ БЕЗОСТАНОВОЧНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КОНТЕЙНЕРОВ В СИСТЕМЕ КОНТЕЙНЕРНОГО ПНЕВМОТРАНСПОРТА
METHOD FOR CONTINUOUS MOVEMENT OF CONTAINERS IN CONTAINER PNEUMATIC CONVEYING SYSTEM

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, а именно к пневматическому транспортированию грузов в контейнерах по закольцованному транспортному трубопроводу.
Известен способ перемещения контейнеров в системе контейнерного пневмотранспорта, включающий перемещение контейнеров в транспортном трубопроводе основным потоком воздуха, торможение контейнеров путем сброса использованного потока воздуха позади них и направления этого потока воздуха по обводному трубопроводу в разгонный участок трубопровода, разгрузку контейнеров на открытом участке (А.с. №441217, опубл. 30.08.74, бюл. №32).
В известном способе наличие остановок на открытых участках загрузки и разгрузки и в транспортном трубопроводе усложняют саму установку транспортной системы и ее работу, что ограничивает производительность и уменьшает надежность транспортной системы. Разгон после остановок контейнеров приводит к дополнительному расходу сжатого воздуха и электроэнергии.
Известен также способ безостановочного перемещения контейнеров в системе контейнерного пневмотранспорта, включающий безостановочные перемещение контейнеров в транспортном трубопроводе основным потоком воздуха, торможение контейнеров путем сброса использованного потока воздуха позади них и направления этого потока воздуха по обводному трубопроводу в разгонный участок трубопровода, разгрузку контейнеров с изменением направления их вращения с помощью винтообразного копира (Давыдов С.Я. Контейнерный пневмотранспорт с повышенной пропускной способностью / С.Я. Давыдов и др. // Новые огнеупоры. 2005. №7. С.17-21).
В этом изобретении не используется отработанный поток воздуха порожней ветви для движения контейнеров рабочей ветви транспортного трубопровода. Не раскрыты полностью возможности, позволяющие уменьшить количество сжатого воздуха, т.е. энергозатраты.
Целью изобретения является увеличение пропускной способности системы контейнерного пневмотранспорта и уменьшение количества сжатого воздуха, а значит и энергозатрат при закачивании в транспортный трубопровод.
Это достигается тем, что в способе безостановочного перемещения контейнеров в системе контейнерного пневмотранспорта, включающем безостановочные перемещение контейнеров в транспортном трубопроводе основным потоком воздуха, торможение контейнеров путем сброса использованного потока воздуха позади них и направления этого потока воздуха по обводному трубопроводу в разгонный участок трубопровода, разгрузку контейнеров с изменением направления их вращения с помощью винтообразного копира, основной поток воздуха преобразуют в кольцевой поток по периметру сечения транспортного трубопровода, который при пропускании через кольцевое щелевое сопло затягивает и разгоняет подобно струйному насосу использованный воздух из обводного трубопровода и совместно с использованным воздухом перемещает контейнеры в транспортном трубопроводе, а скорость движения контейнеров при их безостановочной разгрузке с изменением направления их вращения определяется из соотношения:
υ=180L/[π(ν/ω+57,3t)],
где υ - скорость движения контейнеров при их безостановочной разгрузке, м/с; L - длина участка разгрузки вращающихся контейнеров, м; ω - угловая скорость вращения контейнеров при разгрузке, рад/с; t - время разгрузки контейнеров; ν - угол поворота контейнеров по спирали в момент его полной разгрузки при максимальной угловой скорости ω, который составляет 198,3 град.
к
р
P
T
oy
Заявленный способ реализуется на установке, приведенной на фиг.1; на фиг.2 - схема открытого участка разгрузки с винтовой направляющей и участок подвода использованного воздуха по обводному трубопроводу; на фиг.3 - участок торможения контейнеров; на фиг.4 - узел подачи использованного воздуха через обводной трубопровод и сжатого воздуха от воздуходувного агрегата; на фиг.5 - графическое изображение движения контейнеров на участке разгрузки. Здесь υ - скорость контейнеров в транспортном трубопроводе, м/с: υ - конечная скорость торможения в транспортном трубопроводе, м/с; υ - скорость движения при разгрузке по винтовой линии на открытом участке, м/с; L - длина разгрузки контейнеров, м; L - путь торможения, м; L - длина открытого участка, м.
Установка (фиг.1 и 2) с безостановочным движением контейнеров содержит контейнеры 1 с торцовыми уплотнениями 2, монтированными на задней по ходу движения стороне контейнеров 1. Открытые участки загрузки 3 и разгрузки 4 объединены грузовым и порожним транспортными трубопроводами 5 и 6. Участки загрузки 3 и разгрузки 4 снабжены механическими приводами 7. На участке разгрузки 4 (фиг.2) монтирован винтообразный копир 8 для переворота контейнеров 1 до положения разгрузки и обратно. При достижении винтообразным копиром 8 угла поворота, соответствующего разгрузочному положению контейнеров 1, угол подъема копира уменьшается до нуля. После этого копир снова идет по винтовой линии, но в противоположном направлении угла его поворота. В разгонный участок 9 (фиг.1 и 2) грузового транспортного трубопровода 5 монтирован патрубок 10 (фиг.1 и 4) подвода сжатого воздуха от воздуходувного агрегата 11. Тормозные участки 12 (фиг.1, 3) сообщены с разгонными участками 9 обводными трубопроводами 13 и 14. Обводные трубопроводы 13 и 14 снабжены задвижками 15. Патрубок обводного трубопровода 13 для подачи использованного потока воздуха установлен перед патрубком 10 (фиг.4) подвода основного потока сжатого воздуха от воздуходувного агрегата 11. Проходные поперечные сечения тормозных участков 12 меньше поперечных сечений транспортных трубопроводов 5 и 6. На тормозных участках 12 установлены предохранительные клапаны 16 для поддержания расчетного давления при торможении контейнеров. На разгонном участке 9 в грузовую ветвь транспортного трубопровода 5 монтированы фланцы 17 и 18 (фиг.4). К фланцу 17 подсоединен патрубок 10 подвода основного потока сжатого воздуха от воздуходувного агрегата 11. Кольцевое щелевое сопло 19 выполнено сообщающимся с кольцевой полостью 20 между фланцами 17 и 18 и направлено в сторону движения контейнеров.
Способ осуществляется следующим образом.
Контейнеры 1 с манжетными уплотнениями 2 в момент непрерывной загрузки движутся безостановочно через открытый участок 3 под действием приводного устройства 7 и проталкиваются в транспортный трубопровод 5. После прохода манжетным уплотнением 2 груженого контейнера патрубка 10 под воздействием сжатого воздуха от воздуходувного агрегата 11 контейнеры разгоняются до транспортной скорости, отрываясь от следом идущего. В этом случае для перемещения контейнеров 1 основной поток воздуха преобразуют в кольцевой поток 21 по периметру сечения транспортного трубопровода 5. При пропускании через кольцевое щелевое сопло 19 основной поток воздуха засасывает подобно струйному насосу использованный поток воздуха из обводного трубопровода 13. С целью создания равномерного распределения по поперечному сечению транспортного трубопровода 5 подачу сжатого воздуха от воздуходувного агрегата 11 производят через кольцевое щелевое сопло 19 инжекционного типа. Предохранительный клапан 16 должен быть отрегулирован на такое давление, при котором момент отрыва груженого контейнера на разгонном участке 9 от следом идущих контейнеров опережал момент присоединения порожнего контейнера к впереди идущему через открытый участок 4. Под воздействием сжатого воздуха контейнеры движутся по транспортному трубопроводу 5. После прохода участка сброса использованного потока воздуха через обводной трубопровод 14 каждый контейнер входит в тормозной участок 12 и тормозится за счет столба воздуха, заключенного между торцовыми манжетными уплотнениями 2 тормозящегося контейнера и впереди идущего. Снижение перетока воздуха через манжеты 2 состава контейнеров 1 обеспечивается уменьшением диаметра, т.е. проходного сечения трубопровода на тормозном участке по сравнению с магистральным трубопроводом. Этот диаметр приравнивается к диаметру уплотнительной манжеты 2 на тормозном участке, поэтому можно рассматривать состав контейнеров 1 как герметичный поршень.
Достоинства этой схемы: отсутствие сложных тормозных устройств, простота конструкции, обеспечение регулирования скорости торможения и длины тормозного участка. Скорость торможения контейнера регулируется предохранительным клапаном 16. В конце тормозного участка у выхода из транспортного трубопровода 5 тормозящийся грузовой контейнер 1, на малой скорости, чуть превышающей скорость движения разгружаемого по винту контейнера, пристыковывается к последнему (фиг.3).
Конечная скорость пристыковки контейнеров в трубопроводе к разгружаемым контейнерам на открытом участке с помощью винтообразного копира определяется из условия
пр
р
υ>υ>υ,
пр
р
где υ - скорость контейнеров в транспортном трубопроводе, м/с: υ - конечная скорость пристыковки контейнеров в транспортном трубопроводе, м/с; υ - скорость разгружаемых контейнеров с помощью винтообразного копира, м/с.
Разгрузка грузового контейнера происходит безостановочно путем переворота вокруг оси по винтовому копиру 8, например, по часовой стрелке. После разгрузки грузовой контейнер изменяет направление вращения по ходу движения, например, против часовой стрелки.
Скорость движения разгружаемых контейнеров 1 путем переворота по винту определяется из соотношения:
р
p
υ=180L/[(π(ν/ω+57,3t)],
р
p
где υ - скорость движения контейнера при разгрузке, м/с; L - длина разгрузки, м; ν - угол поворота контейнера в момент вылета из него последней частицы материала, град; ω - угловая скорость контейнера при разгрузке, рад/с; t - время разгрузки контейнера.
Величина максимального угла ν поворота контейнера в конце разгрузки при максимальной угловой скорости ω составляет 198,3 град.
Поворот контейнеров производят до угла ν поворота контейнера по часовой (против часовой) стрелке до момента вылета из него последней частицы материала. После этого поворот контейнеров производят в обратную сторону против часовой (по часовой) стрелке. В результате такого движения контейнеров происходит дополнительное встряхивание емкости контейнеров. Такая смена направления вращения контейнеров особенно эффективна при разгрузке влажных транспортируемых материалов. Параметры тормозного и разгрузочного участков представлены в таблице.
Параметры разгрузочного участка системы контейнерного пневмотранспорта
Параметры
Диаметр трубопровода, м
0,299
0,426
0,630
0,830
1,020
1,220
1,420
1,620
Скорость движения контейнеров в трубопроводе, м/с
13,69
13,80
13,90
14,01
14,03
14,16
14,22
14,27
Конечная скорость в пневмобуфере, м/с
0,88
1,03
1,21
1,38
1,60
1,79
1,89
2,02
Скорость на участке разгрузки, м/с
0,82
0,94
1,10
1,25
1,45
1,63
1,69
1,84
Угловая скорость, рад/с
2,05
1,64
1,29
1,13
1,05
0,99
0,88
0,84
Длина процесса разгрузки контейнеров, м
1,35
1,93
2,87
3,75
4,67
5,59
6,51
7,43
После прохода через открытый участок 4 порожние контейнеры разгоняются от следом идущих контейнеров за счет подачи использованного потока воздуха, поступающего по обводному трубопроводу 14 из тормозного участка 12.
При угле спуска трассы больше коэффициента сопротивления движению составов необходимо принимать систему контейнерного пневмотранспорта без обводного трубопровода 14 на участке разгрузки. Воздуходувная станция 11 должна быть установлена только для транспортирования порожних контейнеров.
Дальнейшее движение по порожнему транспортному трубопроводу 6 происходит так же, как и по грузовому 5. Далее переданный по обводному трубопроводу 13 использованный поток воздуха порожней ветви трубопровода 6 в разгонный участок 9 трубопровода 5 под воздействием затягивающего основного потока сжатого воздуха от воздуходувного агрегата 11 снова запускается в работу транспортной системы. Это достигается путем использования эффекта инжекции струйных насосов (бустеров), (см. Политехнический словарь М.: БРЭ, 2000). Эффект бустеров используется в системах пневмотранспорта.
Системы разработанного контейнерного пневмотранспорта обладают повышенной пропускной способностью с безостановочным движением составов контейнеров через участки загрузки и разгрузки с использованием винтового вращения контейнеров при разгрузке.
Использование отработанного потока воздуха для передвижения порожних контейнеров и в качестве добавки к основному потоку сжатого воздуха для передвижения груженых контейнеров позволяет снизить энергозатраты по выработке сжатого воздуха для всей системы пневмотранспорта.
Продолжительность разгрузки груза из контейнера на открытом участке трубопровода в конечном итоге является основным показателем, от которого зависит производительность и энергетические затраты систем контейнерного пневмотранспорта, была изучена на опытных установках транспортной системы с конкретными грузами.