УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ПНЕВМОТРАНСПОРТА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
MACHINE FOR CONTINUOUS AIR TRANSPORT OF LOOSE MATERIALS

Изобретение относится к пневматическому транспортированию сыпучих материалов, а именно к установкам для непрерывного пневмотранспорта сыпучих материалов, и может быть использовано при проведении погрузочно-разгрузочных работ в различных отраслях промышленности (химической, стройматериалов, пищевой и т.п.).
Известна установка для непрерывного пневмотранспорта сыпучих материалов, состоящая из камерного питателя, шлюзовой камеры и расположенного между ними устройства для подачи материала из зоны с одним давлением в зону с другим давлением, выполненного в виде приводного запорного клапана, связанного с датчиком уровня материала, которая может быть принята за аналог (Авторское свидетельство СССР № 919960, кл. B65G 53/40, 1979, опубликовано 15.04.82, БИ № 14 за 1982 г.).
Недостатками данной установки являются: периодическая разгерметизация шлюзовой камеры при загрузке сыпучего материала (после закрытия запорного клапана) и выброс сжатого воздуха из нее в атмосферу, что требует его предварительной очистки; невозможность непрерывной загрузки камерного питателя, что снижает производительность подачи сыпучего материала; невозможность использования данной установки для пневмотранспорта сыпучих продуктов, не позволяющих соприкосновение с окружающей средой из-за своих химических свойств, что сужает диапазон ее применения; невозможность выдачи строго дозированных объемов сыпучего материала, что сужает диапазон применения; невозможность регулирования подачи материала по производительности, что сужает диапазон ее применения; устройство питателя не предусматривает разрушение слежавшихся объемов связных сыпучих материалов перед загрузкой в линию пневмотранспорта, что может вызвать оседание сыпучего материала на нижней стенке трубопровода и снизить производительность его подачи.
Наиболее близким техническим решением является загрузочное устройство для дозирования сыпучего материала, содержащее загрузочную камеру цилиндрической формы, загрузочное и разгрузочное окна, выполненные на боковой поверхности цилиндрического корпуса, в котором размещен поршень со штоком и привод, которое может быть принято за прототип (патент Российской Федерации RU 2091717 С1, МПК G01F 11/04, 1997, опубликовано 27.09.1997).
Загрузочное устройство снабжено пятой цилиндрической формы, установленной с возможностью осевого перемещения в загрузочной камере, расположенной посередине приводного полого поршня, совершающего при работе возвратно-поступательное движение в цилиндрическом корпусе и поворот на угол 180° при выгрузке материала.
Для освобождения загрузочной камеры от избыточного давления перед соединением загрузочной камеры с загрузочным бункером служат специальные отверстия.
2
Недостатками данного устройства являются: сброс избыточного давления из загрузочной камеры через специальные отверстия в атмосферу перед соединением камеры с загрузочным бункером устройства, то есть негерметичность при работе устройства; низкая производительность устройства, так как за двойной ход поршня происходит только один рабочий ход, малый объем загрузочной камеры, к тому же частично занимаемый пятой; отсутствие технических решений, исключающих непосредственное трение поверхностей кинематических пар, работающих в контакте с сыпучим материалом (прежде всего, поршень - внутренняя поверхность цилиндрического корпуса), что увеличивает износ и снижает ресурс работы; ввиду негерметичности устройства (перед загрузкой камера предварительно сообщается с атмосферой) невозможно его использование для дозированной подачи сыпучих материалов, по химическим свойствам не допускающим контакта с атмосферой (например, для механизированной расфасовки опасных сыпучих грузов, вступающих в реакцию с влагой атмосферы, поглощающих СО и т.п.), что сужает диапазон ее применения; устройство не предусматривает разрушения слежавшихся объемов мелкодисперсных, связных, гигроскопичных материалов перед их выгрузкой в аппарат, работающий под давлением, или в линию пневмотранспорта, что может вызвать оседание сыпучего материала на нижней стенке трубопровода и снизить производительность его подачи.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности подачи сыпучих материалов за счет обеспечения непрерывности процесса загрузки и расширение диапазона транспортируемых сыпучих материалов за счет исключения связи питателя с атмосферой.
Сущность изобретения заключается в том, что известная установка для непрерывного пневмотранспорта сыпучих материалов, состоящая из камерного питателя, шлюзовой камеры в виде бункера и расположенного между ними устройства для подачи материала из зоны с одним давлением в зону с другим давлением, выполненного в виде горизонтально расположенного и снабженного разгрузочным окном цилиндра с подвижным поршнем, жестко соединенным со штоком с возможностью перемещения в горизонтальном направлении, снабжена дополнительным окном, симметрично расположенным с имеющимся окном относительно вертикальной оси, цилиндр устройства для подачи сыпучего материала из зоны с одним давлением в зону с другим давлением снабжен дополнительным разгрузочным окном, симметрично расположенным по отношению к имеющемуся разгрузочному окну этого цилиндра, разгрузочные окна цилиндра расположены соответственно окнам камерного питателя, причем цилиндр имеет расположенные по торцам подпружиненные клапаны, между которыми размещен упомянутый подвижный поршень.
С целью интенсификации процесса выгрузки сыпучего материала, а также предварительного разрушения слежавшихся объемов перед подачей их в линию пневмотранспорта клапаны и поршень выполнены с возможностью вращения вокруг своей оси в момент выгрузки.
Снабжение камерного питателя дополнительным окном и выполнение устройства для подачи сыпучего материала из зоны с одним давлением в зону с другим давлением в виде горизонтально расположенного цилиндра, снабженного симметрично расположенными окнами, соответствующими окнам питателя, а также имеющего по торцам подпружиненные клапаны и подвижный поршень между ними, жестко соединенный со штоком с возможностью перемещения в горизонтальном направлении, повышает производительность подачи сыпучих материалов за счет обеспечения непрерывности процесса загрузки и расширяет диапазон транспортируемых сыпучих материалов за счет исключения связи питателя с атмосферой.
Выполнение клапанов и поршня с возможностью вращения вокруг своей оси в момент выгрузки позволяет интенсифицировать процесс выгрузки сыпучего материала, а также предварительно разрушать слежавшиеся объемы материала перед их подачей в линию пневмотранспорта.
Изобретение поясняется следующим чертежом, где представлена принципиальная схема предлагаемой установки.
Установка для непрерывного пневмотранспорта сыпучих материалов состоит из камерного питателя 1, транспортного трубопровода 2, загрузочного бункера 3, приводного поршня 4, имеющего возможность периодически вращаться вокруг своей оси и двух подпружиненных клапанов 5, расположенных по обеим сторонам загрузочного патрубка 6 бункера 7, начинающих вращаться посредством фрикционной передачи 8 вокруг своей оси при появлении контакта между барабаном 9 и коническим диском 10 фрикционной передачи 8. Контакт появляется в момент подхода материала к разгрузочным окнам 11 цилиндрического корпуса 12 устройства 13 для подачи материала из зоны с одним давлением в зону с другим давлением.
Поршень 4 управляется штоком 14 от пневмоцилиндра 15, а привод клапанов 5 осуществляется от электродвигателя 16 с понижающим редуктором 17 (либо от пневмодвигателя).
Возврат клапанов 5 в исходное положение при обратном ходе поршня 4 осуществляют возвратные пружины 18.
Уплотнение поршня 19 и клапанов 20 выполнены из композиции Ф-4К20, обладающей большой износостойкостью и не требующей смазки (так как смазка может повлиять на химические свойства подаваемого сыпучего материала) с коэффициентом трения по стали 0,14…0,30.
Для обеспечения свободного вращения пружин 18 вместе с клапанами 5 при их вращении они упираются в два диска 21, расположенных на подшипниках качения 22.
Соединение 23 штока 14 поршня 4 и штока 24 пневмоцилиндра 15 позволяет первому свободно вращаться относительно второго. Трансмиссия привода клапанов 5 включает в себя также две соединительные муфты 25 и составной горизонтальный вал 26.
Установка для непрерывного пневмотранспорта сыпучих материалов работает следующим образом.
Газ с рабочим давлением подается в камерный питатель 1. При этом поршень 4 перемещается вдоль своей оси в одно из крайних положений штоком 14 приводного устройства (пневмоцилиндра) 15. При движении поршня 4 в одну из сторон загрузочный патрубок 6 освобождается и в приемную камеру (объем под загрузочным патрубком, ограниченный с одной стороны клапаном, с другой - поршнем, в который первоначально загружается доза сыпучего материала; на чертеже не показана) попадает порция материала. При движении поршня 4 обратно под действием штока этот материал уплотняется и перемещается в сторону соответствующего клапана, который, перемещаясь под натиском подаваемого материала в направлении движения поршня 4, начинает вращаться, достигнув разгрузочного окна 11 корпуса 12, что соответствует появлению контакта между барабаном клапана 9 и соответствующим коническим диском 10 фрикционной передачи 8. В этот момент в пространство между поршнем 4 и клапаном 5, заполненное сыпучим материалом, врывается сжатый газ под рабочим давлением и аэрирует материал в зоне его уплотнения. При вращении клапана 5 аэрированный сыпучий материал будет разгружаться в камерный питатель 1, при этом поршень 4, проворачиваясь сжатым материалом за счет сил трения, будет продолжать приближаться к клапану 5 до полного плотного соприкосновения с ним в момент полной выгрузки. Вращение клапана 5 и поршня 4 будет производиться с различной скоростью, так как будет иметь место проскальзывание поршня 4 относительно поверхности уплотненного материала, особенно в начальный период уплотнения. Такая конструкция вращающихся клапанов 5 и поршня 4 между ними, обладающего возможностью вращаться вокруг своей оси при подходе к разгрузочному окну 11 за счет сил трения уплотненного материала о поверхность поршня позволяет разрушать попавшие в приемную камеру слежавшиеся объемы сыпучего материала перед загрузкой в линию пневмотранспорта. Для улучшения условий выгрузки угол конуса поршня 4 и клапанов 5 должен быть равен или больше угла естественного откоса сыпучего материала. Попавший в момент выгрузки газ под давлением в пространство между поршнем 4 и клапаном 5 вытесняется обратно в объем камеры питателя 1 при полном сближении поршня 4 и клапана 5. В данном случае сжатый газ выполняет функцию охлаждения и частично смазки в момент разгрузки сыпучего материала. Затем поршень 4 штоком 14 отводится в исходное положение, а клапан 5 под действием возвратной пружины 18 занимает свое место и плотно перекрывает свое разгрузочное окно 11. Длина клапана 5 больше ширины разгрузочного окна 11 на размер, необходимый для обеспечения герметизации окна 11. После чего цикл подачи сыпучего материала повторяется в другую сторону.
Предлагаемая схема установки позволяет увеличить производительность установки для непрерывного пневмотранспорта, сделать ее работу менее шумной и экологически чистой, устранив выброс сжатого воздуха в атмосферу, а также позволяет регулировать производительность подачи, предварительно разрушая слежавшиеся объемы. Регулирование подачи сыпучего материала производится изменением количества двойных (рабочих) ходов поршня за единицу времени, скорость периодического вращения поршня регулируется подбором посредством сменных зубчатых колес необходимого передаточного числа цилиндрического редуктора 17.
Заявляемое техническое решение позволяет: устранить выброс сжатого воздуха в атмосферу, что лишает необходимости его предварительной очистки и улучшает санитарные условия работы персонала; повысить производительность подачи сыпучего материала; расширить диапазон применения установки и транспортируемых сыпучих материалов (включая опасные: легковоспламеняющиеся, самовозгорающиеся, выделяющие воспламеняющиеся газы при взаимодействии с влагой атмосферы, окисляющие вещества, органические пероксиды, едкие и коррозионные, а также гигроскопичные вещества).