Струйное устройство для транспортирования сыпучих материалов
Изобретение относится к пневматическому транспортированию сыпучих материалов при перегрузке, например, затаренных сыпучих материалов в технологические емкости. Струйное устройство для транспортирования сыпучей среды содержит установленные коаксиально камеру давления с патрубком ввода активной среды, патрубок для подвода транспортируемой среды с соплом, установленным на открытом конце камеры давления с образованием сопловой камеры, сообщенной с камерой смешения, перегородку с перфорацией, установленную между камерой давления и сопловой камерой. Перегородка с перфорацией выполнена в форме втулки, на внешней поверхности которой выполнены спиральные каналы для закручивания активной среды в камере смешения. При этом камера смешения образована установленными последовательно и соосно по направлению транспортирования диффузором и конфузором, выполненными в форме пустотелых втулок с внутренней конической поверхностью, соединенных по большим основаниям конусов. Технический результат заключается в упрощении конструкции и снижении энергетических затрат на транспортирование. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к пневматическому транспортированию сыпучих материалов и может быть использовано, например, при перегрузке затаренных сыпучих материалов в технологические емкости.
Струйные аппараты для пневмотранспорта включают приемную камеру для сыпучего материала и установленное в ней рабочее сопло, подключенное к источнику активного газа (воздуха). Приемная камера связана с камерой смешения сыпучего материала и активного газа, подсоединенной к диффузору. Диффузор является выходом аппарата (Е.Я.Соколов, Н.М.Зингер. Струйные аппараты, Гос. энергетическое изд-во, М., 1960, с.144). Аппараты позволяют транспортировать различные сыпучие материалы.
Известно устройство для пневматического транспортирования порошкообразного материала с использованием струйного устройства, подсоединенного к смесительной камере, где материал захватывается газом-носителем, создаваемым соплом Лаваля. Размеры смесительной камеры оптимизированы - ее ширина составляет 1,0-1,5 диаметра выходного транспортирующего трубопровода (SU 1440828 А1, 30.11.1988). В другом устройстве пневмотранспортирования пылевидных материалов (SU 775028, 30.10.80) для создания разрежения используется закручивание воздушного потока с помощью инжектора и корпуса в форме улитки, при этом пассивный поток водится сбоку. В струйном аппарате (RU 2073798 С1, 20.02.1997) коаксиально соплу подачи активной среды установлен насадок, на внутренней поверхности которого симметрично оси аппарата выполнены проточки, образующие каналы для прохода внутри них выходящей из сопла среды. Вышеуказанные устройства позволяют перемещать различные материалы: песок, цемент, минеральную вату, металлические порошки и пр. сыпучие среды, однако требуют значительных затрат сжатого газа.
Наиболее близким по технической сущности является струйный аппарат по патенту Австралии (AU 37155/78 A1, B 65 G 53/40, 20.12.1978). Это устройство для транспортирования сыпучих сред включает установленные коаксиально камеру давления с патрубком ввода активной среды и патрубок для подвода транспортируемой среды с соплом, установленным на открытом конце камеры давления с образованием сопловой камеры. Сопловая камера сообщена с камерой смешения, имеющей сужение в осевом направлении. Перегородка с отверстиями установлена между камерой давления и сопловой камерой.
Однако конструкция не оптимальна в том отношении, что критическое сечение отнесено по оси устройства на значительное расстояние, что вместе с рекомендованным соотношением диаметров не позволяет обеспечить максимальный перепад давлений, а значит, и высокую производительность транспортирования.
Задачей настоящего изобретения является конструкция простого малогабаритного энергоэффективного устройства для транспортирования сыпучего материала, например, для перегрузки песка, абразивного порошка, пудры из различных материалов и прочих сред из транспортировочной тары в технологические емкости.
Технический результат изобретения - упрощение конструкции и снижение энергетических затрат на транспортирование достигается тем, что струйное устройство для транспортирования сыпучей среды содержит установленные коаксиально камеру давления с патрубком ввода активной среды, патрубок для подвода транспортируемой среды с соплом, установленным на открытом конце камеры давления с образованием сопловой камеры, сообщенной с камерой смешения, перегородку с перфорацией, установленную между камерой давления и сопловой камерой. Перегородка с перфорацией выполнена в форме втулки, на внешней поверхности которой выполнены спиральные каналы для закручивания активной среды в камере смешения. При этом камера смешения образована установленными последовательно и соосно по направлению транспортирования диффузором и конфузором, выполненными в форме пустотелых втулок с внутренней конической поверхностью, соединенных по большим основаниям конусов.
Устройство может характеризоваться тем, что размер в критическом сечении и длина диффузора составляет 0,7-0,8 от величин одноименных параметров конфузора.
Устройство может характеризоваться и тем, что на выходном конце конфузора установлен дополнительный диффузор, размер которого в осевом направлении составляет 0,1- 0,2 длины конфузора.
Устройство может характеризоваться также тем, что патрубок для подвода транспортируемой среды с соплом установлен в камере давления с возможностью регулирования размера сопловой камеры путем осевого перемещения и последующей фиксации.
Устройство может характеризоваться, кроме того, тем, что сечение спирального канала по длине витка на внешней поверхности втулки выполнено переменным, причем входная и выходная части канала имеют большую площадь, чем его серединная часть.
Устройство может характеризоваться и тем, что сечение спирального канала по длине витка на внешней поверхности втулки выполнено переменным, причем входная и выходная части канала имеют большую площадь, чем его серединная часть, а сечение входного канала меньше сечения выходного.
Существо изобретения поясняется на чертежах, где:
на фиг.1 показан продольный разрез устройства;
на фиг.2 - то же, что на фиг.1, разрез по А-А, укрупненно;
на фиг.3 - вид боковой поверхности завихрителя;
на фиг.4 - характер изменения сечения канала по длине единичного витка спирали завихрителя.
Струйное устройство для транспортирования сыпучих сред включает корпус 10, установленные коаксиально камеру 12 давления с патрубком 14 ввода активной среды и патрубок 16 для подвода транспортируемой среды. Сопло 18 установлено на открытом конце камеры 12 давления с образованием сопловой камеры 22, сообщенной с камерой 24 смешения. На участке сочленения камеры 24 с корпусом 10 последняя заострена, представляя собой диффузор 25.
Камера 12 имеет перегородку 26, выполняющую функции завихрителя активной среды. На наружной поверхности перегородки, конструктивно выполняемой в форме втулки, образованы спиралевидные сквозные каналы 27. Каналы 27 могут иметь одинаковое сечение по длине единичного витка 28 спирали завихрителя. На фиг.4 условно показан характер изменения сечения S канала 27 по длине витка 28, когда каналы имеют различное сечение - входная и выходная части канала имеют большее сечение (S1, S2), чем его серединная часть (S3). На фиг.4а показан случай S1=S2, на фиг.4b показан предпочтительный вариант - на входе сечение S2 канала целесообразно выполнять меньшим, чем его сечение S1 на выходе, что дополнительно повышает эффективность.
Камера 24 смешения состоит из диффузора 32 и конфузора 34, установленных встречно и соосно по направлению транспортирования.
Для повышения эффективности работы выходное сечение конфузора 34 может иметь дополнительно расширение - диффузор 36. Конструктивно диффузор 32 и конфузор 34 могут быть выполнены известным в машиностроении решением - в форме втулок с конической стенкой, имеющей прямолинейную или криволинейную образующую. Соединение втулок может выполняться с помощью муфт или сваркой.
Экспериментальным путем установлено, что размеры элементов должны удовлетворять следующим условиям:
D1≈D2<D3; D3=(0,7-0,8)D4; D4=(0,5-0,6)D5;
L1=(0,7-0,8)L2; L3(0,1-0,2)L2,
где D1 - диаметр сечения патрубка 16 для подвода транспортируемой среды; D2 - диаметр сечения на срезе сопла 18; D3 - диаметр критического сечения на входе в камеру 24 смешения из сопловой камеры 22; D4 -диаметр критического сечения на выходе из конфузора 36; D5 - диаметр диффузора 32 и конфузора 34 в месте их соединения; L1, L2, L3 - длины диффузора 32, конфузора 34 и диффузора 36 соответственно.
Общая площадь сечения каналов завихрителя должна быть больше или равна площади кольцевой щели, образуемой патрубком 16 в критическом сечении D3.
Патрубок 16 для подвода транспортируемой среды с соплом 18 установлен в камере 12 давления с возможностью регулирования размера сопловой камеры 22 путем осевого перемещения (для настройки режима транспортирования) патрубка 16 и фиксации с помощью известных средств (например, резьбового соединения с последующим стопорением контргайкой - не показаны).
Устройство работает следующим образом. Патрубок 14 подключают к источнику сжатого воздуха, а патрубок 16 вводят в транспортируемую среду. Под действием сжатого воздуха, поступающего от камеры 12 давления через совокупность каналов 27 в перегородке 26, в сопловой камере 22 в области малого диффузора 25 (показано как критическое сечение D3 на входе в камеру 24 смешения) формируется сверхзвуковой вращающийся воздушный поток, засасывающий транспортируемый сыпучий материал. Направление вращения потока - тангенциально продольной оси устройства. В конфузоре 34 камеры 24 смешения, в месте соединения с диффузором 36 (в критическом сечении D4), поток притормаживается, а далее в диффузоре 36 - вновь разгоняется. Поскольку критическое сечение D3<D4(D3=(0,7-0,8)D4), а камера 24 смешения образована разновеликими (L1=(0,7-0,8)L2) диффузором 32 и конфузором 34, имеющими общее сечение, превышающее размер D4, в пространстве 40 создается отрицательное давление. В результате чего в камере 24 смешения, за ее критическим сечением D3, создается больший перепад давлений, чем это предполагается в устройстве - аналоге. Это приводит к большей производительности устройства при транспортировании сыпучих сред.
Экспериментальные образцы устройства показали высокие эксплуатационные характеристики и стабильные характеристики транспортирования. Так, для устройства с размерами D1=D3=27 мм, D2=22 мм, D4=32 мм, L1=200 мм, L2=270 мм, при расходе воздуха на входе патрубка 14 около Q=1,6 м3/мин и давлении Р=2 ата, производительность составила около 20 кг/мин для абразива.
1. Струйное устройство для транспортирования сыпучей среды, содержащее установленные коаксиально камеру давления с патрубком ввода активной среды, патрубок для подвода транспортируемой среды с соплом, установленным на открытом конце камеры давления с образованием сопловой камеры, сообщенной с камерой смешения, перегородку с перфорацией, установленную между камерой давления и сопловой камерой, отличающееся тем, что перегородка с перфорацией выполнена в форме втулки, на внешней поверхности которой выполнены спиральные каналы для закручивания активной среды в камере смешения, при этом камера смешения образована установленными последовательно и соосно по направлению транспортирования диффузором и конфузором, выполненными в форме пустотелых втулок с внутренней конической поверхностью, соединенных по большим основаниям конусов.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что размер в критическом сечении и длина диффузора составляет 0,7-0,8 от величин одноименных параметров конфузора.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что на выходном конце конфузора установлен дополнительный диффузор, размер которого в осевом направлении составляет 0,1-0,2 длины конфузора.
4. Устройство по пп.1 или 3, отличающееся тем, что патрубок для подвода транспортируемой среды с соплом установлен в камере давления с возможностью регулирования размера сопловой камеры путем осевого перемещения и последующей фиксации.
5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что сечение спирального канала по длине витка на внешней поверхности втулки выполнено переменным, причем входная и выходная части канала имеют большую площадь, чем его серединная часть.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что сечение спирального канала по длине витка на внешней поверхности втулки выполнено переменным, причем входная и выходная части канала имеют большую площадь, чем его серединная часть, а сечение входного канала меньше сечения выходного.
