Резервуар для разделения дренированием смеси гранулированного материала и жидкости
Изобретение предназначено для разделения дренированием смеси гранулированного материала и жидкости. Резервуар содержит нижнюю секцию и верхнюю секцию с крышкой. В нижней секции расположено устройство для разделения жидкости и гранулированного материала. В верхней секции расположено устройство, предназначенное для слива из резервуара излишка жидкости. Это устройство состоит из определенного количества сливных втулок, проходящих насквозь через крышку резервуара. Положение расположенных над крышкой верхних кромок сливных втулок можно регулировать по высоте. Технический результат: равномерный слив излишка жидкости, вытекающей в процессе дренирования из заполненного резервуара. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к резервуару для разделения дренированием смеси гранулированного материала и жидкости.
Уровень техники
Резервуар для дренирования гранулированного материала используют, в частности, в установке мокрого гранулирования, в которой расплавленный материал под действием интенсивного потока жидкости твердеет, превращается в гранулы и охлаждается. Обычно эту операцию выполняют в периодическом режиме в гранулирующем баке, оборудованном устройством для прокачивания воды. Образовавшуюся после гранулирования порции расплавленного материала смесь гранулированного материала и воды перекачивают из гранулирующего бака в резервуар для дренирования, в котором гранулированный материал отделяют от использованной для его гранулирования воды.
Обычный резервуар или бак для дренирования, т.е. для разделения смеси гранулированного материала и жидкости, имеет верхнюю цилиндрическую секцию и нижнюю коническую секцию, заканчивающуюся разгрузочным устройством с заслонкой. В нижней конической секции над заслонкой расположено предназначенное для отделения гранулированного материала от воды устройство, содержащее кольцевую камеру для сбора отделенной от гранулированного материала жидкости (водосборник) и поверхностные фильтры, отделяющие кольцевой водосборник от внутренней поверхности резервуара. Верхняя секция резервуара закрыта крышкой, которая расположена на некотором расстоянии от верхнего края секции и образует расположенную по краю резервуара сливную щель. Такая сливная щель предназначена для слива из резервуара излишка гранулирующей воды. На внешнем крае резервуара установлен лоток для сбора переливающейся через край резервуара гранулирующей воды. Смесь гранулированного материала и воды подают в предназначенный для ее дренирования резервуар по проходящей через крышку резервуара подводящей трубе. При наполнении резервуара гранулированный материал удерживается в нем фильтрами, а вода собирается в водосборнике. Излишек воды переливается через сливную щель.
Недостаток такого резервуара, предназначенного для разделения дренированием смеси гранулированного материала и воды, заключается в том, что при неблагоприятном распределении в баке гранулированного материала в нем образуются потоки воды, имеющие большую скорость. Такие потоки воды приводят к повышенному сливу через определенные участки верхнего края резервуара излишка воды, в которой содержится значительное количество гранулированного материала. Очевидно, что при этом излишек воды сливается через край резервуара неравномерно. Неравномерному сливу воды способствует и наклонная в некоторых случаях установка резервуара.
Задачи изобретения
Основной задачей настоящего изобретения является разработка резервуара для разделения дренированием смеси гранулированного материала и жидкости, отличающегося от известных резервуаров такого же типа более равномерным сливом излишка жидкости, вытекающей в процессе дренирования из заполненного резервуара. Эта задача решается с помощью предлагаемого в изобретении резервуара для разделения дренированием смеси гранулированного материала и жидкости согласно п.1 формулы изобретения.
Краткое изложение сущности изобретения
Предлагаемый в настоящем изобретении резервуар для разделения дренированием смеси гранулированного материала и жидкости содержит нижнюю секцию и закрытую крышкой верхнюю секцию. В нижней секции расположено устройство, предназначенное для разделения жидкости и гранулированного материала. В верхней секции находится устройство, предназначенное для удаления из резервуара излишка жидкости. Главной особенностью изобретения является выполнение устройства для удаления излишка жидкости в виде некоторого количества переливных (сливных) втулок, проходящих насквозь через крышку резервуара. Сливные втулки имеют расположенную над крышкой верхнюю кромку, положение которой по высоте можно регулировать. Оснащенная такими сливными втулками крышка по существу представляет собой устройство для регулируемого слива излишка воды. Индивидуальная регулировка уровня верхних кромок сливных втулок позволяет сливать через каждую втулку одинаковое количество жидкости и обеспечить тем самым равномерный слив жидкости по всему поперечному сечению резервуара. Обычно для равномерного слива верхние кромки всех втулок располагают в одной горизонтальной плоскости. Следует отметить, что наличие в резервуаре сливных втулок с регулируемыми по высоте верхними кромками позволяет компенсировать наклон резервуара. Предлагаемый в изобретении резервуар можно успешно использовать, в частности, для разделения дренированием смеси гранулированного материала и воды, перекачиваемой в него из гранулирующего резервуара.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения сливная втулка выполнена в виде герметично приваренной к крышке вертикальной трубы с резьбовым концом, выступающим выше уровня крышки. На резьбовой конец вертикальной трубы навернуто регулировочное кольцо. Регулируя по высоте положение резьбового кольца, образующего верхнюю кромку втулки, можно отрегулировать верхний уровень слива жидкости из резервуара.
Сливные втулки предпочтительно распределять равномерно по всей поверхности крышки. При таком расположении втулок излишек жидкости будет сливаться из резервуара не только по его внешнему краю, но и в других точках его поперечного сечения. Благодаря этому появляется возможность практически полного выравнивания скоростей жидкости внутри резервуара по всему его поперечному сечению. Одновременно снижается и скорость слива воды, что приводит к лучшему осаждению гранулированного материала на стенках резервуара и к снижению количества гранул, уносимых из резервуара сливаемой из него водой. Равномерное распределение втулок по всей поверхности крышки способствует более равномерному сливу излишка жидкости. Для более полного выравнивания скорости жидкости по всему поперечному сечению резервуара втулки можно расположить в определенном порядке, объединив их в группы для слива жидкости из-под участков крышки с идентичной поверхностью.
Одним из параметров, от которых зависит количество сливаемой из резервуара жидкости, является общая длина верхних кромок всех его сливных втулок. Общая длина верхних кромок втулок должна быть по меньшей мере равна длине верхнего края, через который жидкость сливается из обычного резервуара со сливной щелью. Из этого следует, что количество сливных втулок должно быть таким, чтобы суммарная длина их верхних кромок была не меньше длины наружного контура резервуара.
Крышку резервуара предпочтительно выполнить выпуклой, например конической, для того, чтобы выливающаяся из сливных втулок жидкость стекала к внешнему краю крышки. Стекающая по крышке жидкость собирается в желобе, расположенном на внешнем крае крышки.
Предназначенное для отделения гранулированного материала от воды устройство содержит кольцевую камеру для сбора отделенной при дренировании жидкости (водосборник) и поверхностные фильтры, отделяющие водосборник от внутренней поверхности резервуара. Обычно нижняя секция заканчивается разгрузочным устройством с заслонкой. Во время наполнения резервуара заслонка закрыта. Гранулированный материал удерживается в резервуаре фильтрами и остается в резервуаре, а жидкость проходит через фильтры в водосборник и сливается из него. Излишек жидкости переливается из резервуара через сливные втулки. После вытекания воды из резервуара заслонку открывают и дренированный гранулированный материал высыпают, например, на движущийся под разгрузочным устройством ленточный транспортер или в бак.
После слива из резервуара основной части жидкости в разгрузочном устройстве непосредственно над заслонкой остается некоторое количество воды. Для удаления этого остатка воды до открытия заслонки используют дополнительное разделительное устройство, расположенное непосредственно над заслонкой. Это устройство содержит фильтры, отделяющие дополнительный кольцевой водосборник от внутренней поверхности разгрузочного устройства. Наличие такого дополнительного разделительного устройства позволяет удалить из разгрузочного устройства остаток воды.
Смесь гранулированного материала и жидкости подают в предназначенный для ее разделения дренированием резервуар по проходящей через крышку подающей трубе, ось которой совпадает с вертикальной осью резервуара.
На выходе подающей трубы установлен дефлектор, в который ударяется струя вытекающей из нее смеси. Поверхность дефлектора может быть плоской или конической. При ударе о поверхность дефлектора частицы гранулированного материала теряют свою скорость, и сравнительно мелкие частицы не увлекаются восходящими потоками жидкости. Для еще большего снижения турбулентности потока смеси гранулированного материала и жидкости в резервуаре устанавливают заливную камеру, расположенную вертикально на нижней поверхности крышки и открытую в направлении днища резервуара. Заливная камера расположена вокруг выходного отверстия подающей трубы и дефлектора. Размеры поперечного сечения заливной камеры обеспечивают возможность прохода смеси между стенками камеры и дефлектором. Такая конструкция позволяет уменьшить турбулентность потока смеси при заполнении резервуара, а также способствует более равномерному сливу из резервуара излишка жидкости. Снижению турбулентности в резервуаре способствует и направляющая камера, также расположенная под крышкой и открытая в направлении днища резервуара. Направляющая камера расположена вокруг заливной камеры и имеет в поперечном сечении размеры, которые больше размеров поперечного сечения заливной камеры.
Сливные втулки можно оснастить фильтрами, не пропускающими через втулки частицы гранулированного материала.
Краткое описание чертежей и предпочтительный вариант осуществления изобретения
Перечисленные выше и другие особенности и преимущества настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже на примере предпочтительного варианта возможного выполнения предлагаемого в нем резервуара со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид спереди выполненного по предпочтительному варианту резервуара для разделения дренированием смеси гранулированного материала и жидкости с частичным разрезом над штрихпунктирной линией его верхней секции,
на фиг.2 - вид спереди в увеличенном масштабе заключенного на фиг.1 в кружок А участка резервуара,
на фиг.3 - вид сверху резервуара, показанного на фиг.1, без подающей трубы;
на фиг.4 - вертикальный разрез разгрузочного устройства с дополнительным разделительным устройством.
На фиг.1 изображен выполненный в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения бак или резервуар 10, предназначенный для разделения дренированием смеси гранулированного материала и жидкости. Этот резервуар 10 имеет нижнюю секцию 12 конической формы, установленную на раме 14, и цилиндрическую верхнюю секцию 16, смонтированную на нижней секции 12. Верхняя секция 16 имеет крышку 18, которой сверху закрыт резервуар 10. Через крышку 18 проходит подводящая труба 20, через которую резервуар 10 наполняется подвергаемой дренированию смесью гранулированного материала и жидкости. Подводящая труба 20 проходит через крышку 18 по вертикальной оси 22 резервуара 10. Нижняя секция 12 заканчивается разгрузочным устройством 24 с заслонкой 26. В нижней секции 12 над разгрузочным устройством 24 расположено устройство 28, предназначенное для разделения смеси жидкости и гранулированного материала. Устройство 28 для разделения смеси жидкости и гранулированного материала имеет кольцевой водосборник 30, предназначенный для сбора отделенной от гранулированного материала жидкости, и показанные на чертеже пунктирными линиями (поверхностные) фильтры 31, отделяющие кольцевой водосборник 30 от внутренней поверхности резервуара 10. Труба 32 предназначена для слива из кольцевого водосборника 30 жидкости, отделенной при дренировании от гранулированного материала. На сливной трубе 32 установлен вентиль 33.
В крышке 18 установлено определенное количество сливных втулок 34 с регулируемыми по высоте над уровнем крышки 18 верхними кромками. Сливные втулки 34 образуют устройство с регулируемой высотой уровня слива излишка жидкости из резервуара. Через эти сливные втулки во время наполнения резервуара 10 сливается излишек жидкости. Обычно при заполнении резервуара 10 заслонка 26 закрыта и резервуар 10 заполняют смесью гранулированного материала и жидкости, которую подают в него по подводящей трубе 20. Гранулированный материал задерживается фильтрами 31 и остается в резервуаре 10, а жидкость проходит через фильтры 31 в водосборник 30 и сливается из него наружу. При подаче смеси в полностью заполненный до уровня крышки 18 резервуар 10 излишек жидкости вытекает из него через сливные втулки 34. При заполнении резервуара 10 вентиль 33 оставляют закрытым до тех пор, пока верхний уровень гранулированного материала в нижней секции 12 резервуара 10 не поднимется выше фильтров 31. Когда верхний уровень гранулированного материала поднимется выше фильтров 31, вентиль 33 открывают и жидкость начинает сливаться из водосборника 30, фильтруясь по мере прохождения через гранулированный материал, а затем через фильтры 31. Использование гранулированного материала в качестве дополнительного фильтрующего элемента повышает эффективность фильтрации жидкости в резервуаре 10.
Как показано на фиг.2, сливная втулка 34 представляет собой герметично приваренную к крышке 18 вертикальную трубу 36 с резьбовым верхним концом, выступающим над крышкой 18. На верхний резьбовой конец трубы навернуто резьбовое регулировочное кольцо 38, образующее верхнюю кромку сливной втулки 34. Такая конструкция позволяет регулировать положение по высоте верхней кромки каждой втулки 34. Для равномерного слива излишка жидкости из резервуара через сливные втулки 34 кольца 38 регулируют таким образом, чтобы верхние кромки втулок располагались в одной горизонтальной плоскости. Следует отметить, что возможность индивидуальной регулировки высоты верхней кромки каждой сливной втулки позволяет, в частности, компенсировать наклон резервуара 10. Кроме того, как показано на фиг.3, сливные втулки 34 распределены по поверхности крышки 18 в определенном порядке, позволяющем иметь группы втулок, через которые сливается жидкость из-под участков крышки с идентичной поверхностью. Рассмотренные выше особенности конструкции предлагаемого в изобретении резервуара обеспечивают возможность выравнивания скоростей потоков жидкости по всему поперечному сечению резервуара 10. Следует также отметить, что в предпочтительном варианте осуществления изобретения общая длина верхних кромок сливных втулок 34 выбирается равной или большей длины верхней кромки обычного резервуара с периферийной кольцевой щелью, т.е. его периметра. Так, например, если через Dm обозначить диаметр каждой втулки 34, через Dr обозначить диаметр резервуара 10, а через Xm обозначить количество втулок, равное, например, 34, то упомянутое выше условие выполняется в том случае, когда Xm×(Dm×π)≥(Dr×π). Отсюда следует, что количество Xm втулок должно быть предпочтительно больше отношения Dr/Dm.
Как показано на фиг.1, крышка 18 имеет форму конуса, по которому вытекающая из втулок 34 жидкость стекает к краю крышки 18. На краю крышки 18 смонтирован желоб, который обозначен на фиг.1 и 3 позицией 40 и который предназначен для сбора стекающей с крышки 18 жидкости.
На фиг.1 показан дисковый дефлектор 42, установленный под выходным отверстием 44 подводящей трубы 20. Этот дефлектор 42 расположен по оси 22 резервуара 10 и образует приблизительно горизонтальную отражающую поверхность. Выходное отверстие 44 подводящей трубы 20 и дефлектор 42 расположены внутри цилиндрической заливной камеры 46, вертикально установленной на нижней поверхности крышки 18 и открытой в направлении днища резервуара 10. Дефлектор 42 крепится к стенкам заливной камеры 46. Между стенками заливной камеры 46 и дефлектором 42 остается кольцевой зазор 48, через который проходит заливаемая в резервуар смесь жидкости и гранулированного материала. Подаваемая в резервуар по подводящей трубе 20 смесь сначала попадает в камеру 46 и ударяется в отражающую поверхность дефлектора 42, и после падения скорости сливается из камеры 46 через кольцевой зазор 48. Использование на входе в резервуар 10 дефлектора 42 и камеры 46 позволяет существенно снизить турбулентность потока смеси внутри резервуара 10.
Для дальнейшего снижения турбулентности предназначена цилиндрическая направляющая камера 50, также расположенная в резервуаре 10 под его крышкой и открытая в направлении днища резервуара. Направляющая камера 50, внутри которой расположена заливная камера 46, установлена на некотором расстоянии от крышки 18, а ее верхний край образует кольцевой зазор 52 для прохода жидкости. Поперечное сечение направляющей камеры 50 значительно больше поперечного сечения заливной камеры 46.
После заполнения резервуара 10 и слива из него основной части жидкости через устройство 28 для разделения смеси некоторая часть жидкости обычно остается в разгрузочном устройстве 24 между дном устройства 28 для разделения смеси и заслонкой 26. Эта остающаяся в резервуаре часть жидкости сливается из резервуара при открытии заслонки вместе с дренированным гранулированным материалом. Для решения этой проблемы в разгрузочном устройстве 24 устанавливают дополнительное разделительное устройство. Показанное на фиг.4 разгрузочное устройство 24', аналогичное разгрузочному устройству, показанному на фиг.1, оснащено дополнительным разделительным устройством 54. Разгрузочное устройство 24' имеет верхний фланец 56, которым оно крепится к разделительному устройству 28, и нижний фланец 58, к которому крепится заслонка 26. Имеющийся в дополнительном разделительном устройстве 54 дополнительный кольцевой водосборник 62 отделен от внутренней поверхности разгрузочного устройства 24' кольцевым фильтром 60. Находящаяся в разгрузочном устройстве 24' жидкость проходит сквозь фильтр 60 в водосборник 62, а гранулированный материал остается внутри разгрузочного устройства 24'. Из водосборника 62 жидкость сливают по двум дополнительным сливным трубам 64 и 64'. На дополнительных сливных трубах 64 и 64' установлены не показанные на чертеже вентили, работающие так же, как и вентиль 33 разделительного устройства 28.
1. Резервуар для разделения дренированием смеси гранулированного материала и жидкости, содержащий нижнюю секцию (12) и верхнюю секцию (16) с крышкой (18), расположенное в нижней секции (12) устройство (28), предназначенное для разделения жидкости и гранулированного материала, и расположенное в верхней секции (16) устройство, предназначенное для слива излишка жидкости, отличающийся тем, что устройство для слива излишка жидкости содержит проходящие через крышку (18) сливные втулки (34) с индивидуально регулируемыми по высоте верхними кромками, которые расположены выше крышки (18).
2. Резервуар по п.1, отличающийся тем, что каждая сливная втулка (34) состоит из приваренной к крышке (18) вертикальной трубы (36) с верхним резьбовым концом, расположенным выше крышки, и навернутого на верхний резьбовой конец вертикальной трубы (36) резьбового регулировочного кольца (38), образующего верхнюю кромку сливной втулки.
3. Резервуар по п.1 или 2, отличающийся тем, что сливные втулки (34) распределены равномерно по всей поверхности крышки (34).
4. Резервуар по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что количество втулок (34) на крышке (18) выбрано с таким расчетом, чтобы суммарная длина их верхних кромок была не меньше периметра верхней секции (16) резервуара (10).
5. Резервуар по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что крышка (18) имеет выпуклую форму, что обеспечивает отекание переливающейся через сливные втулки (34) жидкости к краю крышки (18).
6. Резервуар по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что предусмотрен расположенный на краю крышки (18) желоб (40) для сбора стекающей с крышки (18) жидкости.
7. Резервуар по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что устройство (28), предназначенное для разделения жидкости и гранулированного материала, содержит кольцевой водосборник (30) для сбора отделенной при дренировании жидкости и фильтры (31), отделяющие кольцевой водосборник (30) от внутренней поверхности резервуара (10).
8. Резервуар по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что предусмотрено расположенное на дне нижней секции (12) разгрузочное устройство (24') с заслонкой (26) и расположенное над заслонкой (26) дополнительное разделительное устройство (54) с фильтром (60), отделяющим дополнительный кольцевой водосборник (62) от внутренней поверхности разгрузочного устройства (24').
9. Резервуар по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что предусмотрена подводящая труба (20), которая проходит через крышку (18) по вертикальной оси (22) резервуара.
10. Резервуар по п.9, отличающийся тем, что предусмотрен расположенный под выходным концом (44) подводящей трубы (20) дефлектор (42) с отражающей поверхностью, в которую ударяется вытекающая из подводящей трубы (20) смесь гранулированного материала и жидкости.
11. Резервуар по п.10, отличающийся тем, что предусмотрена вертикально установленная на нижней поверхности крышки (18) и открытая в направлении днища резервуара заливная камера (46), внутри которой расположен выходной конец (44) подводящей трубы (20) и дефлектор (42), между которым и стенкой камеры имеется определенный зазор.
12. Резервуар по п.11, отличающийся тем, что предусмотрена вертикально установленная на нижней поверхности крышки (18) и открытая в направлении днища резервуара направляющая камера (50), внутри которой расположена заливная камера (46) и поперечное сечение которой больше поперечного сечения заливной камеры (46).
13. Резервуар по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сливные втулки (34) снабжены фильтрами, удерживающими в резервуаре гранулированный материал.
14. Применение резервуара (10) по любому из предыдущих пунктов для разделения дренированием порции смеси гранулированного материала и воды, перекачиваемой в него из гранулирующего резервуара.
