Пневмотранспортная установка для вакуумной перегрузки порошкообразного материала из тары в емкости с малой загрузочной горловиной

 

Использование: изобретение относится к пневмотранспортным установкам всасывающе-нагнетательного типа, использование которых обеспечивает закрытую и беспыльную перегрузку порошкообразных сыпучих материалов из тары в емкость с малым входным отверстием, и может найти применение во всех областях промышленности для реализации указанной операции. Сущность изобретения: установка содержит вакуум-насос, внешний и внутренний бункеры, фильтр, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, расположенный на выпускной горловине внешнего бункера конусный затвор снабжен выступающим из него подающим трубопроводом, смонтированным внутри затвора с кольцевым зазором, сообщающимся с емкостью внутреннего бункера через патрубок, выход которого выполнен в виде улитки и расположен на выпускной горловине внутреннего бункера, снабженной в свою очередь цилиндрическим успокоителем. При этом угол наклона стенки воронки внутреннего бункера меньше угла наклона стенки внешнего бункера. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к пневмотранспортным установкам всасывающе-нагнетательного типа, использование которых обеспечивает закрытую и беспыльную перегрузку порошкообразных сыпучих материалов из тары в емкости с малым входным отверстием.

Известен пневматический питатель для автоматической перегрузки сыпучих материалов, содержащий вакуум-насос, внешний с выпускной воронкой и внутренний бункеры, фильтр, всасывающий и нагнетательный трубопроводы и затвор на разгрузочной горловине выпускной воронки внешнего бункера.

Однако данная конструкция весьма непроизводительна при перегрузке материала в емкости с малым входным отверстием.

Пропускная способность известного питателя регулируется клапан-затвором в зависимости от величины вакуума и эластичности резины. Но при этом совсем не учитывается фактор наименьшего допустимого размера пропускного отверстия, обеспечивающего беспрепятственное прохождение через него материала (см. Р.Л. Зенков, И.И.Ивашков, Л.Н. Колобов. Машины непрерывного транспорта. М. Машиностроение, 1987, стр. 386, 4.114 формула К.В.Алферова или там же, стр. 377, формула 4.88). Несоблюдение указанного условия при засыпке материала в емкости с малыми входными отверстиями (например, порядка 12.14 мм) приводит к трубообразованию и сводообразованию материала перед ними.

Последнее объясняется тем, что нормальное напряжение на площадках, перпендикулярных линии свода, у связанных грузов может быть равно нулю без нарушения равновесия сыпучего тела. Такое напряженное состояние возникает, когда выпускное отверстие бункера (или входное загружаемой емкости) меньше максимального сводообразующего отверстия.

Когда высота свода становится соизмеримой с глубиной бункера, возникает явление трубообразования. Над отверстием истечения образуется полая труба, и дальнейшее движение материала прекращается.

Для устранения этих явлений приходится применять шуровочные операции, нанесение ударов по бункеру и вибрирование. Реализация этих операций связана с значительными усложнениями конструкции, добавлением приводов и как неизбежное следствие к потере производительности.

Известная конструкция имеет недостатки, заключающиеся в возможности возникновения препятствий на пути транспортируемого материала из самого материала при его перегрузке в емкости с малым входным отверстием, что практически в результате исключает питатель из рабочего цикла.

Задачей изобретения является повышение производительности.

Технический результат заключается в исключении трубо- и сводообразования перед входным отверстием емкости.

Это достигается тем, что в пневмотранспортной установке для вакуумной перегрузки порошкообразного материала из тары в емкости с малой загрузочной горловиной, содержащей вакуум-насос, внешний с выпускной воронкой и внутренний бункеры, фильтр, всасывающий и нагнетательный трубопроводы и затвор на разгрузочной горловине выпускной воронки внешнего бункера, внутренний бункер снабжен выпускной воронкой, а затвор на разгрузочной горловине выпускной воронки внешнего бункера выполнен в форме взаимодействующего с загрузочной горловиной емкости конуса и снабжен выступающим из него подающим трубопроводом, смонтированным внутри затвора с кольцевым зазором, сообщающимся с полостью внутреннего бункера посредством патрубка, выходной конец которого изогнут в форме улитки и расположен в разгрузочной горловине выпускной воронки внутреннего бункера, снабженного в зоне этой горловины успокоителем, выполненным в форме цилиндра. При этом угол наклона стенки воронки внутреннего бункера может быть меньше угла наклона стенки воронки внешнего бункера.

На фиг. 1 изображен общий вид установки; на фиг. 2 вид А затвора; на фиг. 3 сечение Б-Б затвора.

Установка состоит из вакуум-насоса 1, который соединен с всасывающим патрубком 2 внешнего 3 и внутреннего 4 бункеров с воронками 5 и 6 соответственно.

В верхней части внешнего бункера 3 расположен нагнетательный трубопровод 7, самовстряхивающийся фильтр 8, установленный на каркасе 9, подвешенном на пружине 10. На выпускной горловине внешнего бункера 3 расположен конический затвор 11 с выступающим из него подающим трубопроводом 12, смонтированным внутри затвора 11 с кольцевым зазором 13, сообщающимся с емкостью внутреннего бункера 4 через патрубок 14, выход которого выполнен в виде улитки 15 и расположен на выпускной горловине внутреннего бункера 4, снабженной цилиндрическим успокоителем 16.

Установка работает следующим образом.

Загружаемая емкость 17 помещается под затвор 11, конус которого при взаимодействии с отверстием емкости создает единый с внутренней полостью установки загерметизированный объем. Одновременно подается команда на включение вакуум-насоса 1 и через всасывающий трубопровод 2 и кольцевой зазор 13 патрубка 14 удаляется воздух из полостей бункеров 3, 4 и емкости 17. Создаваемый вакуум побуждает поступление порошкообразного материала из тары по нагнетательному трубопроводу 7 в бункер 3 и дальше в емкость 17 по трубопроводу 12.

Надежность работы установки обеспечивается следующим образом. Тангенциальный ввод потока порошка по трубопроводу 7 во внешний бункер 3 при взаимодействии с восходящим потоком воздуха вызывает вращение порошково-воздушной смеси. Частицы порошка при движении во вращающемся криволинейном потоке воздуха находятся под действием силы тяжести, центробежной силы и силы сопротивления. Конструктивные элементы установки обеспечивают наиболее эффективное воздействие этих сил на частицы порошка для беспрепятственного поступления его в загружаемую емкость. Так, в результате действия центробежных сил частицы порошка, взвешенные в потоке, отбрасываются на стенки внешнего бункера 3 и выпадают из потока. Для обеспечения сплошного истечения этой массы порошка стенки воронки 5 выполняются под углом, большим угла обрушения материала, зависящего от крупности частиц материала, насыпной его плотности, сыпучести, коэффициента внешнего трения. Как правило, этот угол выполняется 70-80^o. Действие вакуума также способствует ускорению поступления порошка к выпускной горловине внешнего бункера 3. Часть порошка, которая под напором истечения через нагнетательный трубопровод 7 стремится к оси бункера 3, отбрасывается также вниз за счет взаимодействия с наклонной стенкой воронки 6 внутреннего бункера 4. Далее порошок по трубопроводу 12 поступает в емкость 17, из которой по кольцевому зазору 13 одновременно происходит отсос воздуха. Чтобы исключить обратный засос потоком воздуха частиц порошка, трубопровод 12 выполнен выступающим из затвора 11, а его выход выполнен в виде улитки 15. Выполнение выхода патрубка 14 в виде улитки 15 позволяет обеспечить постоянное динамическое давление на его входе, исключив влияние пульсаций пылевоздушного потока и тем самым повысив величину вакуума в емкости 17.

Расположение выхода патрубка 14 на выпускной горловине внутреннего бункера 4 позволяет использовать эжекторный эффект истечения воздуха через нее для увеличения вакуума в емкости 17 за счет создания на выходе патрубка 14 более глубокого разряжения воздуха.

На дне бункера 3 образуется своеобразный смерч, своей пятой опирающийся о слой порошка. Т.е. происходит явление, аналогичное действию атмосферных вихрей на предметы, находящиеся на земле. При этом в центре смерча винтообразное движение частиц порошка направлено вверх, а центробежные силы стремятся увеличить площадь этого потока. Чтобы исключить влияние этого потока на истечение порошка вниз, на горловине бункера 4 смонтирован цилиндрический успокоитель 16, который концентрирует поток в своем объеме и направляет его дальше во внутренний бункер 4. Под действием центробежных сил частицы порошка отбрасываются на стенки воронки 6, выпадают из потока и поступают через выпускную горловину внутреннего бункера 4, успокоитель 16 к выпускной горловине внешнего бункера 3.

Для исключения сводообразования скорость истечения порошка из внутреннего бункера должна быть меньше скорости истечения из внешнего бункера. Это достигается выполнением соотношения углов наклона стенок воронок внутреннего и внешнего бункеров ∠β_внут.<β_внеш. Для того чтобы часть порошка, захваченная восходящим потоком, не попадала в нагнетательную систему, перед всасывающим трубопроводом 2 располагается фильтр 8, имеющий встряхивающее устройство, состоящее из пружины 10 и каркаса 9, возвращающее порошок на загрузку.

Суммарный эффект описанных воздействий элементов конструкции на порошок, а также разность вакуумметрического давления между полостями бункеров 3, 4 и загружаемой емкостью 17 обеспечивает беспрепятственное поступление порошка в емкость при перегрузке.

Геометрические параметры конструкции установки, а именно величина кольцевого зазора 13, диаметр трубопровода 12, диаметр и высота цилиндрического успокоителя 16, высота воронки 6 внутреннего бункера 4, углы наклона стенок воронок 5, 6, находятся весьма сложными расчетами (см. там же, с. 343-360).

Исходными данными для расчетов служат специфические свойства каждого определенного материала, а именно крупность его частиц, насыпная их плотность, сыпучесть, коэффициент внешнего трения, которые в свою очередь зависят от таких конкретных свойств материала, как хрупкость, гигроскопичность, слеживаемость, смерзаемость и т.д.

Формула изобретения

1. Пневмотранспортная установка для вакуумной перегрузки порошкообразного материала из тары в емкости с малой загрузочной горловиной, содержащая вакуум-насос, внешний с выпускной воронкой и внутренний бункеры, фильтр, всасывающий и нагнетательный трубопроводы и затвор на разгрузочный горловине выпускной воронки внешнего бункера, отличающаяся тем, что внутренний бункер снабжен выпускной воронкой, а затвор на разгрузочной горловине выпускной воронки внешнего бункера выполнен в форме взаимодействующего с загрузочной горловиной емкости конуса и снабжен выступающим из него подающим трубопроводом, смонтированным внутри затвора с кольцевым зазором, сообщающимся с полостью внутреннего бункера посредством патрубка, выходной конец которого изогнут в форме улитки и расположен в разгрузочной горловине выпускной воронки внутреннего бункера, снабженного в зоне этой горловины успокоителем, выполненным в форме цилиндра.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона стенки воронки внутреннего бункера меньше угла наклона стенки воронки внешнего бункера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3