УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ПНЕВМОТРАНСПОРТНЫЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ТРУБОПРОВОД

Предлагаемое устройство относится к области пневматического транспорта, в частности, к устройствам для ввода сыпучих материалов в пневмотранспортный трубопровод, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например, в строительной для разгрузки цистерн с цементом, в целлюлозно-бумажной для выгрузки кальцинированной соды из содовозов.
Известны устройства для ввода сыпучих материалов в пневмотранспортный трубопровод, включающие загрузочную воронку или патрубок, смесительную камеру и пористую перегородку, отделяющие смесительную камеру от трубопровода сжатого воздуха (см. А.Э.Ридель, А.П.Игнатов. Погрузочно-разгрузочные машины на железнодорожном транспорте М., Транспорт, 1986, рис.13, б). Наличие пористой перегородки (тканевой или керамической), предназначенной для аэрирования поступающего в камеру сыпучего материала, обусловливает большие потери напора транспортирующего воздуха для преодоления аэродинамического сопротивления поритой перегородки. Экономичность (или коэффициент полезного действия) таких загрузочных устройств невысока, кроме этого данный тип устройств на всем пути движения воздуха и аэросмеси не имеет зоны разрежения, что требует для ввода сыпучего материала использование напорного шнека, усложняющего конструкцию устройства, и повышает расход энергии на транспортирование.
Наиболее целесообразны по экономичности и простоте конструкции являются устройства для ввода сыпучего материала в
пневмотранспортный трубопровод принципиально иного (эжекционного) типа - эжекторные питатели, позволяющие за счет создания в потоке зоны разрежения создать эффект эжекции, т.е. засасывания сыпучего материала в трубопровод непосредственно из загрузочного патрубка или воронки (бункера). Известен эжекторный питатель (заявка N57-41412, МПК В65G 53/40, Япония), состоящий из воздушного и загрузочного патрубков и элемента, обеспечивающего создание разрежения в зоне поступления сыпучего материала в транспортный трубопровод. Таким элементом является наклонная пластина, образующая со стенками воздушного патрубка сужающийся канал-сопло. Недостатком этого устройства является возможность завала трубопровода сыпучим материалом из-за того, что последний поступает в трубопровод сплошным потоком из загрузочного патрубка. Как известно, для обеспечения надежного транспортирования, сыпучий материал должен подвергнуться двум операциям: отделению частиц материала друг от друга т.е. псевдоожижению и разгону частиц до скорости транспортирующего потока. В связи с большой энергоемкостью этих операций, осуществить их одновременно не всегда возможно из-за ограниченной энергии потока, вследствие чего не успевший разогнаться материал скапливается под загрузочным патрубком, забивая трубопровод.
Известно устройство для ввода сыпучих материалов в пневмотранспортный горизонтальный трубопровод (а.с. 592687, МПК В65G 53/40, опуб. Б.И., N6, 1978 г.). Устройство содержит загрузочную воронку, соединенную с верхней частью транспортного трубопровода, внутри которого под углом к горизонтальной оси установлена перфорированная площадка, один конец которой шарнирно закреплен в трубопроводе, а другой конец соединен с приводом для изменения угла ее наклона. Данное устройство выбрано в
качестве прототипа. Существенным недостатком прототипа является неучет свойств транспортируемого материала, выражающийся в том, наклон перфорированной площадки не связан с углом естественного откоса транспортируемого материала. Когда перфорированная площадка наклонена под небольшим углом, то в этом случае значительная часть энергии потока расходуется на аэрирование материала, находящегося на площадке. Когда она наклонена под углом, превышающим угол естественного откоса, то в этом случае материал, находящийся на площадке, будет сваливаться с нее в пневмотранспортный трубопровод, обусловливая возможность завала. Другим недостатком прототипа является то, что размер отверстий перфорации не обозначен, если предположить, что размер частиц транспортируемого материала значительно больше диаметра перфорации, то в этом случае материал будет скатываться по наклонной площадке в пневмотранспортный трубопровод, а наличие специального привода для изменения угла наклона перфорированной площадки значительно усложняет конструкцию устройства.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков, т.е. повышение надежности работы предлагаемого устройства, упрощение его конструкции и увеличение коэффициента полезного действия.
Поставленная цель достигается тем, что перфорированная пластина смонтирована под углом естественного откоса сыпучего материала, а диаметр отверстий перфорации не менее наибольшего размера частиц сыпучего материала, причем площадь отверстий перфорации составляет 0,1-0,15 площади поперечного сечения пневмотранспортного горизонтального трубопровода. Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен разрез устройства, на фиг.2 представлен вид А.
Устройство для ввода сыпучих материалов в пневмотранспортный горизонтальный трубопровод состоит из воздушного патрубка 1 например прямоугольного сечения, загрузочного патрубка 2, шарнира 3, соединенного с перфорированной пластиной 4, расположенной под разгрузочным отверстием загрузочного патрубка 2. Перфорация выполнена в виде круглых равномерно расположенных отверстий 5, оси которых перпендикулярны плоскости пластины 4, причем размер диаметра отверстий перфорации 5 не менее наибольшего размера частиц сыпучего материала. Угол наклона перфорированной пластины 4 равен углу естественного откоса транспортируемого материала. Площадь отверстий перфорации 5 составляет 0,1-0,15 площади поперечного сечения пневмотранспортного горизонтального трубопровода.
Устройство работает следующим образом. Транспортирующий воздух поступает в воздушный патрубок 1 пневмотранспортного горизонтального трубопровода и, попадая на перфорированную пластину 4, обусловливает аэрацию сыпучего материала, поступающего из загрузочного патрубка 2. Основная масса транспортирующего воздуха, перемещаясь по сужающемуся каналу, образованному перфорированной пластиной 4 и стенками воздушного патрубка 1, набирает скорость и в сечении под нижней кромкой последней имеет максимальную скорость, за счет чего давление транспортирующего уменьшается. За счет этого давление под перфорированной пластиной 4 становится меньше давления сыпучего материала в загрузочном патрубке 2, поэтому возникает эффект эжекции (засасывания) сыпучего материала в воздушный патрубок 1 пневмотранспортного трубопровода. Небольшая часть воздуха поступает через отверстия 5 перфорированной пластины 4, аэрирует сыпучий
материал и снижает трение сыпучего материала на последней, что, с одной стороны, обеспечивает равномерность подачи его на смешение с возжухом и высокое качество смешения, исключает возникновение завалов материала в трубопроводе, а, с другой стороны, снижает аэродинамическое сопротивление перфорированной пластины 4. Экспериментально установлено, что расход воздуха через отверстия 5 на аэрацию сыпучего материала не должен превышать 10-15% от общего расхода воздуха, по этой причине площадь отверстий 5 перфорированной пластины составляет 0,1-0,15 площади поперечного сечения пневмотранспортного трубопровода. Угол наклона перфорированной пластины 4 выбран равным углу естественного откоса сыпучего материала, что при наличии в предлагаемом устройстве последней устраняет зависание материала на ней, что также обусловливается размером диаметра отверстий 5 перфорации не менее наибольшего размера частиц сыпучего материала. В предлагаемом устройстве отсутствует привод для изменения угла наклона перфорированной пластины 4, что значительно упрощает конструкцию питателя по сравнению с конструкцией прототипа.
Предлагаемое устройство, кроме повышения надежности в работе и существенного упрощения конструкции по сравнению с прототипом, позволяет сократить затраты энергии при пневмотранспортировании сыпучих материалов, т.е. повысить коэффициент полезного действия за счет снижения потерь напора при обтекании перфорированной пластины транспортирующим воздухом.
Техническое задание на проектирование предлагаемого устройства разрабатывается в университете растительных полимеров для последующей реализации на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности.