Аппарат для обработки зернистого материала жидкостью

Полезная модель относится к области металлургии, в частности к аппаратам для обработки зернистого материала жидкостью под давлением, и может быть использована для десорбции различных компонентов из адсорбентов, например, из активированного угля в технологических процессах извлечения благородных металлов.
Известен аппарат для обработки зернистого материала жидкостью (SU № 647007, МПК B01J 8/00, B01J 3/04, опубликовано 15.02.1979), содержащий вертикальный корпус с крышкой, подвижный контейнер для обрабатываемого материала, патрубки ввода и вывода жидкости, соединенные с емкостью и патрубок забора жидкости из корпуса, закрепленный в крышке.
Общим признаком заявляемого устройства с аналогом является наличие герметичной рабочей камеры и патрубков ввода и вывода жидкости.
Недостатком известного аппарата также является низкая производительность, которая вызвана необходимостью прерывания процесса при загрузке и разгрузке рабочей камеры.
Известен аппарат для обработки зернистого материала жидкостью под давлением (RU № 1361785, МПК B01J 4/00, опубликовано 30.09.1994), содержащий рабочую камеру с патрубками ввода и вывода жидкости, механизмы загрузки и разгрузки рабочей камеры.
Общими признаками аналога с заявляемым устройством являются наличие герметичной рабочей камеры с патрубками ввода и вывода жидкости и наличие загрузочного и разгрузочного устройств.
Недостатком известного аппарата также является низкая производительность, которая вызвана необходимостью прерывания процесса при загрузке и выгрузке рабочей камеры с помощью механизмов загрузки и выгрузки.
Известен также аппарат для непрерывной обработки зернистого материала жидкостью (SU № 1824755, МПК B01J 8/00 , 15.03.1988), содержащий рабочую камеру с патрубками ввода и вывода жидкости, расположенными в противоположных концах рабочей камеры, снабжённый загрузочной и разгрузочной ёмкостями, расположенными соответственно над и под рабочей камерой и соединёнными с ней клапанами.
Общими признаками аналога с заявляемым устройством являются наличие герметичной рабочей камеры с патрубками ввода и вывода жидкости и наличие загрузочной и разгрузочной емкостей (шлюзов), соединённых с ней клапанами.
Недостатками устройства являются сложность обеспечения постоянного уровня (объёма) зернистого материала в рабочей камере и небольшой срок службы клапанов.
В качестве прототипа взят аппарат для обработки зернистого материала жидкостью (RU № 155026, МПК B01J 8/00, опубликовано 20.09.2015).
Общими признаками аналога с заявляемым устройством являются наличие герметичной рабочей камеры с патрубками ввода и вывода жидкости и наличие загрузочной и разгрузочной емкостей (шлюзов), соединённых с ней клапанами.
Недостатками прототипа являются низкая надёжность перемещения зернистой массы под собственным весом, вызванная возможностью залипания и образования сводов, и низкий срок работы клапанов вследствие износа.
Технический результат полезной модели заключается в повышении надёжности работы устройства за счет принудительного  перемещения зернистой массы через рабочую зону аппарата и  уменьшения числа включений клапанов на единицу массы загрузки.
Технический результат достигается тем, что в заявляемом  аппарате для обработки зернистого материала жидкостью под давлением, содержащим рабочую камеру с патрубками ввода и вывода жидкости, расположенными в противоположных концах рабочей камеры, загрузочный и разгрузочный шлюзы рабочей камеры выполнены в виде поршневых цилиндров с приводами.
Отличием от прототипа является выполнение загрузочного и разгрузочного шлюзов  рабочей камеры в виде цилиндров с поршнями, оснащённых  приводами.
Выполнение загрузочного и разгрузочного шлюзов  рабочей камеры в виде цилиндров с поршнями, оснащённых  приводами, позволяет существенно увеличить объёмы шлюзов и обеспечивать принудительную подачу зернистой массы в рабочую зону аппарата в необходимом режиме без излишних переключений клапанов.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом, где на фигуре 1 показана общая схема аппарата для обработки зернистого материала жидкостью (в разрезе).
Аппарат для обработки зернистого материала жидкостью содержит размещенные последовательно по ходу технологического процесса загрузочный бункер 1 с зернистым материалом, загрузочный клапан 2, загрузочный шлюз 3 и разгрузочный клапан 4 шлюза 3, который связан патрубком 5 с рабочей камерой 6. Длина патрубка 5 определяется положением необходимого уровня зернистого материала в рабочей камере  6. Ниже рабочей камеры 6 расположен загрузочный клапан 7 разгрузочного шлюза 8, за которым следует разгрузочный клапан 9 шлюза 8. Через патрубок 10 отработанный зернистый материал поступает в бак 11. Разгрузочный шлюз 8 аппарата выполнен в виде цилиндра с поршнем 14, толкатель 13 которого снабжён приводом 12. Через патрубок 15 жидкая среда поступает в рабочую камеру 6, через патрубок 17выводится из неё. Сетка 16 препятствует вымыванию зернистой среды из рабочей зоны. Загрузочный шлюз 3 также выполнен в виде цилиндра с поршнем 20, соединённым толкателем 19 с приводом 18.
В качестве клапанов 2, 4, 7 и  9 могут быть использованы шаровые краны. Аппарат работает следующим образом.
Из бункера 1 зернистый материал через открытый клапан 2 (при закрытом клапане 4) заполняет шлюз 3, за счёт всасывания при перемещении поршня 20, после чего клапан 2 закрывается. При  открытом клапане 4 зернистый материал из шлюза 3 через патрубок 5 поступает в рабочую камеру, дополняя её до уровня нижнего конца патрубка 5. При этом подача зернистой массы в рабочую камеру 6 производится при перемещении поршня 20 с помощью привода 18. Скорость подачи может регулироваться в зависимости от интенсивности процесса обработки. В рабочей камере 6 непрерывно реализуется технологический процесс обработки зернистого материала.   Из рабочей камеры зернистый материал при открытом клапане 7 и закрытом клапане 9 поступает в шлюз 8. При этом количество поступающей зернистой массы в шлюз 8 равно количеству массы, выталкиваемой из шлюза 3. После наполнения шлюза 8 клапан 7 закрывается. Выгрузка зернистого материала из шлюза 8 производится при открытии клапана 9 через патрубок 10 в бак 11. При очередной загрузке разгрузочного шлюза (при открытом клапане 4) из загрузочного шлюза в рабочую камеру поступает очередная порция зернистого материала. В результате синхронного перемещения зернистого материала через шлюзы 2 и 8 обеспечивается движение зернистого материала через рабочую камеру 6 сверху вниз. При этом через патрубок 12 в рабочую камеру постоянно подаётся рабочая жидкость. Через патрубок 14 рабочая жидкость из рабочей камеры 6 выводится. В результате в рабочей камере реализуется необходимый процесс обработки в противотоке зернистого материала и жидкости.
Выполнение  загрузочного и разгрузочного шлюзов рабочей камеры в виде цилиндров с поршнями и оснащёние  их приводами обеспечивает принудительное перемещение зернистой массы через рабочую зону и  позволяет в разы сократить количество включений клапанов и, как  следствие, в разы увеличить срок их эксплуатации.