СПОСОБ ПНЕВМОТРАНСПОРТА ПОРОШКООБРАЗНОЙ СРЕДЫ
POWDERY MEDIUM PNEUMATIC TRANSPORT METHOD

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при пневмотранспорте порошкообразных сред из бункеров или других емкостей.
Известен способ пневмотранспорта порошкообразной среды, заключающийся в перемещении порошкообразной среды из бункеров в транспортный трубопровод через входной клапан, воздействии на поверхность входного клапана пневмоимпульсом для его закрытия и перемещении порошкообразной среды по транспортному трубопроводу под воздействием пневмоимпульса, воздействие на поверхность входного клапана для его закрытия осуществляют предварительно пневмоимпульсом меньшей части общего объема и последующим воздействием пневмоимпульсом остаточного объема на порошкообразную среду вдоль транспортного трубопровода, причем частоту подачи пневмоимпульсов выбирают по величине импульсного давления в транспортном трубопроводе [1].
Недостатком способа является низкая надежность, ограничение длины пневмотранспорта, обусловленное потерями давления на входном клапане, сложность конструкции, определяемая необходимостью введения управляющего трубопровода для открытия входного клапана.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ пневмотранспорта порошкообразной среды, заключающийся в перемещении порошкообразной среды из бункеров в транспортный трубопровод через входной клапан, размещенный в корпусе, подаче воздуха из ресивера через прерыватель, воздействии на поверхность входного клапана пневмоимпульсом через трубку для воздуха для его закрытия и на порошкообразную среду для ее перемещения по транспортному трубопроводу, причем воздействие на поверхность входного клапана для его закрытия осуществляют предварительно пневмоимпульсом меньшей части общего объема и осуществляют воздействие пневмоимпульсом остаточного объема на порошкообразную среду вдоль транспортного трубопровода, для перемещения порошкообразной среды из бункера в транспортный трубопровод дополнительно используют выходной патрубок, которым упомянутый корпус сообщен с транспортным трубопроводом, и вспомогательный патрубок, которым упомянутый корпус сообщен с входным участком транспортного трубопровода, пневмоимпульсное воздействие воздуха на порошкообразную среду осуществляют в виде ударной волны, формируемой на разгонном участке трубопровода между прерывателем и входным участком транспортного трубопровода, причем воздействуют ударной волной через порошкообразную среду во вспомогательном патрубке на поверхность входного клапана для перекрытия его полости уплотненным слоем порошкообразной среды, после пневмоимпульсного воздействия на порошкообразную среду осуществляют подачу от второго ресивера с прерывателем дополнительного пневмоимпульса в виде ударной волны, формируемой на разгонном участке трубопровода между прерывателем и входным участком транспортного трубопровода, причем подачу дополнительного пневмоимпульса осуществляют после перемещения порошкообразной среды из входного участка транспортного трубопровода [2].
Недостатком способа является низкая надежность пневмотранспорта на значительных длинах транспортного трубопровода, обусловленная потерями давления на входном клапане, продольной фильтрацией воздуха через поршневое образование порошкообразной среды с низкими сыпучими свойствами, низкий ресурс работы узла входного клапана.
Техническим результатом изобретения является увеличение длины пневмотранспорта порошкообразных сред, увеличения ресурса работы узлов, реализующих данный способ.
Технический результат достигается тем, что в способе пневмотранспорта порошкообразной среды, заключающемся в перемещении порошкообразной среды из бункера в транспортный трубопровод через входной клапан, подаче воздуха из первого ресивера через прерыватель для воздействия на порошкообразную среду для ее перемещения по транспортному трубопроводу после закрытия входного клапана, причем воздействие пневмоимпульсом на порошкообразную среду вдоль транспортного трубопровода осуществляют в виде ударной волны, формируемой на разгонном участке трубопровода между прерывателем и входным участком транспортного трубопровода, осуществляют подачу от второго ресивера с прерывателем дополнительного пневмоимпульса сжатого воздуха в виде ударной волны, формируемой на разгонном участке трубопровода между прерывателем и транспортным трубопроводом, при перемещении порошкообразной среды из бункера в транспортный трубопровод через входной клапан осуществляют формирование поршневого образования порошкообразной среды расчетного объема и плотности в транспортном трубопроводе путем воздействия не менее чем одним пневмоимпульсом сжатого воздуха объемом, меньшим расчетного объема поршневого образования, на порошкообразную среду вдоль транспортного трубопровода до момента подачи воздуха из первого ресивера, одновременно устанавливают в первом ресивере расчетное давление воздуха, осуществляют открытие прерывателя первого ресивера и подачу сжатого воздуха в виде ударной волны в транспортный трубопровод для воздействия на поршневое образование порошкообразной среды, причем объем поршневого образования порошкообразной среды в транспортном трубопроводе выбирают меньшим объема подаваемого сжатого воздуха для воздействия на поршневое образование, при этом после пневмоимпульсного воздействия на порошкообразную среду от первого ресивера осуществляют последовательно подачу в транспортный трубопровод от нескольких ресиверов с прерывателями дополнительных пневмоимпульсов в виде ударных волн, формируемых на разгонных участках трубопроводов между каждым прерывателем и транспортным трубопроводом после закрытия входного клапана, а время последовательной подачи дополнительных пневмоимпульсов выбирают меньшим времени перемещения порошкообразной среды до выходного участка транспортного трубопровода.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство, реализующее предложенный способ.
Устройство содержит ресиверы 1, 2, 3 с прерывателями 4, 5, 6, разгонный участок 7 трубопровода, входной участок 8 транспортного трубопровода 9 с входным клапаном 10, сообщенного с бункером 11. Источник сжатого воздуха (компрессор) 12, сообщенный с ресиверами 1, 2, 3 и через прерыватель 13 с входным участком 8 транспортного трубопровода, на расчетной длине от входного клапана 10 во входном и выходном участках транспортного трубопровода 9 размещены датчики наличия порошкообразной среды 14, 15 выходами, подключенными к блоку управления 16.
Работа устройства, реализующего рассматриваемый способ, осуществляется следующим образом. Порошкообразная среда при гравитационном истечении поступает из бункера 11 через входной клапан 10 в полость входного участка 8 транспортного трубопровода 9, где осуществляют формирование поршневого образования порошкообразной среды расчетного объема и плотности в транспортном трубопроводе путем воздействия не менее чем одним пневмоимпульсом сжатого воздуха от прерывателя 13 объемом, меньшим расчетного объема поршневого образования, на порошкообразную среду вдоль транспортного трубопровода. Порошкообразная среда, перемещаясь, освобождает полость для поступления новых порций из бункера до момента заполнения расчетной длины (объема), определяемой местом размещения датчика наличия порошкообразной среды 14, который формирует сигнал на блок управления 15 для последовательного закрытия входного клапана 10, открытия прерывателей 4, 5, 6.
К этому моменту устанавливают в первом и последующих ресиверах расчетное давление воздуха. В результате открытия прерывателя первого ресивера осуществляется подача сжатого воздуха в виде ударной волны в транспортный трубопровод для воздействия на поршневое образование порошкообразной среды. Объем поршневого образования порошкообразной среды в транспортном трубопроводе выбирают меньшим объема подаваемого сжатого воздуха для воздействия на поршневое образование для обеспечения подачи порошкообразной среды на расчетное расстояние.
После пневмоимпульсного воздействия на порошкообразную среду от первого ресивера 1 осуществляют последовательно подачу в транспортный трубопровод от нескольких ресиверов 2, 3 с прерывателями 5, 6 дополнительных пневмоимпульсов в виде ударных волн, формируемых на разгонных участках трубопроводов между каждым прерывателем и транспортным трубопроводом. Для исключения обратного выброса воздуха в бункер 11 процесс подачи пневмоимпульсов от ресиверов 1, 2, 3 осуществляют после закрытия входного клапана. Для снижения расхода сжатого воздуха время последовательной подачи дополнительных пневмоимпульсов выбирают меньшим времени перемещения порошкообразной среды до выходного участка транспортного трубопровода.
В зависимости от текучести порошкообразной среды изменяется степень заполнения объема трубопровода под входным клапаном. При низкой текучести заполнение полости трубопровода будет определяться только углом естественного откоса порошкообразной среды, длина поршневого образования не будет превышать нескольких калибров трубопровода, что обусловит продольную фильтрацию воздуха, увеличение энергозатрат, снижение длины пневмотранспорта. Для исключения этого формирование поршневого образования порошкообразной среды расчетного объема и плотности в транспортном трубопроводе осуществляют путем воздействия не менее чем одним пневмоимпульсом сжатого воздуха от прерывателя 13 объемом, меньшим расчетного объема поршневого образования, на порошкообразную среду вдоль транспортного трубопровода. При увеличении объема сжатого воздуха более расчетного объема поршневого образования осуществляется перемещение дозы порошкообразной среды, поступающей из бункера, на длину, превышающую расчетную длину поршневого образования (далее места размещения датчика наличия порошкообразной среды 14), что определит ложное срабатывание датчика 14.
При открытии прерывателя 4 возникает нестационарное движение газа, прямая ударная волна движется в воздухе разгонного участка 6 с постоянной сверхзвуковой скоростью, воздух на этом участке трубы сжимается и приобретает постоянную скорость, которая имеет значение, соответствующее начальному отношению давлений в ресивере и разгонном участке трубопровода. В результате воздействия ударной волны на неподвижное поршневое образование порошкообразной среды формируется отраженная ударная волна, негативно воздействующая на узлы прерывателей и входного клапана (импульсное повышение давления в полостях). Для исключения этого на поршневое образование перед открытием прерывателя 4 осуществляют воздействия не менее чем одним пневмоимпульсом сжатого воздуха от прерывателя 13 объемом, меньшим расчетного объема поршневого образования, на порошкообразную среду вдоль транспортного трубопровода. В этом случае порошкообразная среда перемещается вдоль транспортного трубопровода и при воздействии на ее торец ударной волной значительно снижаются параметры отраженной ударной волны.
Ударная волна перемещается с высокой скоростью и воздействует с усилием, превышающим 1000 кг (в зависимости от диаметра трубопровода и давления в ресивере) на поршневое образование порошкообразной среды, которое перемещается от этого ударного воздействия по транспортному трубопроводу 9.
При уменьшении скорости перемещения, обусловливаемой трением поверхности поршневого образования о стенки трубопровода на его изгибных участках, ударная волна, образованная от сжатого воздуха ресиверов 2, 3 с прерывателями, догоняет поршневое образование порошкообразной среды, воздействует с расчетным усилием на его торец, обеспечивая, таким образом, околозвуковую скорость перемещения до конца транспортного трубопровода. Минимальные потери энергии ударной волны сжатого воздуха при движении по трубопроводу позволяют осуществлять ударное воздействие на поршневое образование порошкообразной среды на значительных длинах транспортного трубопровода (более 1000 м).
Скорость перемещения поршневого образования соответствует скорости распространения ударной волны в газе, т.е. с учетом потерь на трение на начальном участке транспортного трубопровода превышает 300 м/с. На этих скоростях коэффициент трения о стенки трубопровода минимален за счет формирования тонкого слоя воздуха между средой и стенкой трубопровода, дальность пневмотранспорта значительно увеличивается.
Использование нескольких ресиверов для этой цели позволяет формировать ударные волны с расчетными параметрами, в случае использования одного ресивера большого объема за короткий промежуток времени (доли секунды) между срабатыванием прерывателей в последнем не повысится давление до расчетной величины.
Таким образом, за счет осуществления формирования поршневого образования порошкообразной среды расчетного объема и плотности в транспортном трубопроводе путем воздействия не менее чем одним пневмоимпульсом сжатого воздуха объемом, меньшим расчетного объема поршневого образования, на порошкообразную среду вдоль транспортного трубопровода до момента подачи воздуха из первого ресивера через прерыватель, осуществления открытия прерывателя первого ресивера и подачи сжатого воздуха в виде ударной волны в транспортный трубопровод для воздействия на поршневое образование порошкообразной среды, выбора объема поршневого образования порошкообразной среды в транспортном трубопроводе меньшим объема подаваемого сжатого воздуха для воздействия на поршневое образование достигается возможность увеличения длины пневмотранспорта, увеличение ресурса работы узлов устройства, реализующего способ.
Источники информации
1. Патент РФ №2319652, B65G 53/16, 2008 г.
2. Патент РФ №2393983, B65G 53/16, 2010 г.