Способ гидропневматического подъема и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения: приготавливают и накапливают гидросмесь, подают ее потоком по транспортному трубопроводу /ТП/. Вводят в ТП порциями струи сжатого воздуха. Отделяют жидкую несущую среду и воздух от сыпучего материала. Обеспечивают подачу смеси в ТП, равномерную по твердому и под постоянным давлением. В ТП ниже точки ввода порций сжатого газа вводят непрерывную струю сжатого воздуха. Подачу непрерывной струи осуществляют навстречу потоку гидросмеси. Количество сжатого воздуха поддерживают равное или более величины, определяемой заданной зависимостью. Заборное приспособление связано с накопителем гидросмеси. Воздухозаборник сообщен патрубком с ТП. Камера подвода сжатого воздуха выполнена в виде кольцевого коллектора, установленного концентрично ТП, связанного с пневмоприводом и кольцевой цепью - с ТП. Патрубок снабжен обратным клапаном, его диаметр равен диаметру ТП. 2 с.п., 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к рудничному пневматическому подъему твердых сыпучих материалов, преимущественно, горной массы и промпродуктов горно-металлургического производства, и может быть использовано в смежных отраслях горнодобывающей, строительной промышленности и геологической разведке.

Известен способ гидропневматического подъема горной массы, включающий приготовление, накопление и ввод влажного материала (гидросмеси) в трубопровод под давлением; пневмоподъем влажных материалов осуществляют под действием сжатого воздуха, подаваемого в трубопровод порциями с определенной частотой.

Недостатком способа является ограничение по высоте подъема при характерном режиме движения материала пробками с содержанием 80% по объему; ненадежность работы системы большого масштаба при исполнении на зернистом и кусковом материалах; высокие гидроаэродинамические сопротивления и, как следствие, повышенные энергозатраты; отсутствие обоснования параметров для подъема гидросмесей.

Известно устройство для гидропневматического подъема горной массы, включающее насос для подачи промывочной воды, шарошечный измельчитель породы, буровая колонна, инжектирующее сжатый воздух устройство и комбинированный пыле- и водоулавливающий аппарат.

Недостатком данного устройства является: отсутствие узла равномерно дозирующего твердый материал; неприспособленность конструкции для подъема гидросмеси повышенной концентрации; использование инжектора для непрерывной подачи сжатого воздуха и, как следствие, повышенные энергозатраты; низкая надежность работы системы при форсированных режимах бурения из-за завала вводного патрубка подъемной трубы; малая эффективность одноступенчатой очистки воздушного потока.

Цель изобретения заключается в увеличении высоты подъема, повышении надежности и снижении энергозатрат транспортирования.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе гидро-пневматического подъема, включающем приготовление и накопление гидросмеси, подачу ее потоком по транспортному трубопроводу, ввод в транспортный трубопровод порциями струй сжатого воздуха и отделение жидкой несущей среды и воздуха от сыпучего материала, обеспечивают подачу смеси в транспортный трубопровод равномерно по твердому и под постоянным давлением, а в транспортный трубопровод ниже точки ввода порций сжатого газа дополнительно вводят непрерывную струю сжатого воздуха.

При этом подачу непрерывной струи сжатого воздуха в транспортный трубопровод осуществляют навстречу потоку гидросмеси, а количество сжатого воздуха поддерживают равным или более величины, определяемой зависимостью Q^ʹ_o = - Q^ʺ_o , где Q - производительность подъема по гидросмеси, м³/г; γ_o и γ_S - соответственно удельные веса жидкого и твердого компонентов; ρ - предельно допустимая для данной крупности материала и условий трассы объемная концентрация; ε - удельный расход воздуха на 1 м³ гидросмеси, м³/т; Q_o'' - количество воздуха, подаваемого порциями, м³/ч.

При этом, периоды подачи сжатого воздуха порциями не должны быть больше 4 с, причем количество подаваемого воздуха должно соответствовать соотношению параметров для минимально необходимой средней скорости u ≥ , где u - средняя скорость движения воздушной порции в транспортном трубопроводе, м/с; l - длина порции гидроаэросмеси, отделяемой периодически подаваемой струей воздуха, м; γ и γ_о - средневзвешенные удельные веса смеси материала, воды с воздухом для порции и воздушного потока, кг/м³; u_р - средняя скорость потока гидросмеси.

Кроме того, подачу сжатого воздуха порциями осуществляют от воздухосборника, объем которого определяют из соотношения
U = (U_c - U_b)/n (p₁/p_c), где U_c и U_b - часовые расходы воздуха, поступающего от пневмосети и выдаваемого из воздухосборника, м³/ч;
n - частота подаваемых порций, ч;
Р₁ и Р_с - соответственно давления на выходе из водосборника и в сети, Па.

Поставленная цель достигается также тем, что известное устройство для осуществления гидропневматического способа подъема, содержащее накопитель гидросмеси, насос, транспортный трубопровод, патрубок для ввода порций сжатого воздуха и приспособление для разделения сред, снабжено заборным приспособлением, связанным с накопителем гидросмеси, воздухосборником, сообщенным посредством патрубка с транспортным трубопроводом, и камерой подвода непрерывной струи сжатого воздуха, выполненной в виде кольцевого коллектора, установленного концентрично транспортному трубопроводу, связанного с пневмопроводом и посредством кольцевой щели - с транспортным трубопроводом, патрубок для ввода порций сжатого воздуха снабжен обратным клапаном, а его диаметр равен диаметру транспортного трубопровода.

При этом, приспособление для разделения сред выполнено в виде последовательно сообщенных между собой оголовника с подвижным отбойником, накопителя гидросмеси с цилиндрическим сепаратором и циклона с вытяжным вентилятором.

Сущность способа поясняется чертежом (см.фиг.1).

Приготовленный материал 1 поступает в накопитель 2 в виде гидросмеси, откуда откачивается с помощью заборного устройства 3 по всасывающему трубопроводу 4 насосом 5 для гидросмеси под давлением в подъемный трубопровод 6. В транспортный трубопровод в области значения давления, равного расчетному, но меньшего развиваемого насосом, вводится через муфту 7 непрерывная струя сжатого воздуха из пневматической сети 8. Последовательно за указанным пунктом вдоль подъемного трубопровода через периодически открываемый клапан 9 вводится пульсирующая струя воздуха объемом, равным объему воздухосборника 10. Отключение воздухосборника от пневмосети производится через одновременно закрываемый затвор 11.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг.2 - муфта для ввода непрерывной струи сжатого воздуха; на фиг.3 - узел обезвоживания и накопления горной массы.

Устройство включает в себя горную массу 1 в накопителе 2, заборное устройство 3, всасывающий трубопровод 4, насос 5, подъемный трубопровод 6, муфту поддува 7, пневматическую сеть 8, клапан 9, воздухосборник 10, затвор 11 на воздухопроводе, детали муфты - диффузора 12, подсоединительные патрубки 13 и 14, штуцеры 15; оголовник 16 с подрессоренным отбойником 17 и гасителем 18, а также сепаратор 19, воздушные циклоны 20, коллекторы 21 и бункеры 22.

Работает устройство следующим образом.

Гидросмесь с помощью регулируемого заборного устройства 3 подают в подъемный трубопровод 6, в который через муфту 7 и клапан 9 вводят сжатый воздух. Смесь разгружают в сепаратор 19, а воздух очищают в циклонах 20. Материал накапливается в бункере 22.

Применение предложенного способа и устройства на практике позволяет достичь поставленной цели - увеличения высоты подъема, повышения надежности и снижения энергозатрат транспортирования.

Экономия сжатого воздуха составит 24000000 нм³ в год при производительности подъемной установки 50 м³/ч.

Формула изобретения

СПОСОБ ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПОДЪЕМА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ гидропневматического подъема, включающий приготовление и накопление гидросмеси, подачу ее потоком по транспортному трубопроводу, ввод в транспортный трубопровод порциями струй сжатого воздуха и отделение жидкой несущей среды и воздуха от сыпучего материала, отличающийся тем, что, с целью увеличения высоты подъема, повышения надежности и снижения энергозатрат транспортирования, обеспечивают подачу смеси в транспортный трубопровод равномерную по твердому и под постоянным давлением, а в транспортный трубопровод ниже точки ввода порций сжатого газа дополнительно вводят непрерывную струю сжатого воздуха.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу непрерывной струи сжатого воздуха в транспортный трубопровод осуществляют навстречу потоку гидросмеси, а количество сжатого воздуха поддерживают равное или более величины, определяемой зависимостью

где Q - производительность подъема по гидросмеси, м³/г;
γ_o и γ_s - соответственно плотности жидкого и твердого компонентов;
ρ - предельно допустимая для данной крупности материала и условий трассы объемная концентрация;
e - удельный расход воздуха на 1 м³ гидросмеси, м³/т;
- количество воздуха, подаваемого порциями, м³/ч.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что периоды подачи сжатого воздуха порциями не должны быть больше 4 с, причем количество подаваемого воздуха должно соответствовать соотношению параметров для минимально необходимой средней скорости:

где u - средняя скорость движения воздушной порции в транспортном трубопроводе, м/с;
l - длина порции гидроаэросмеси, отделяемой периодически подаваемой струей воздуха, м.;
γ и g_o - средневзвешенные плотности смеси материала, воды с воздухом для порции и воздушного потока, кг/м³;
u_г - средняя скорость потока гидросмеси.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу сжатого воздуха порциями осуществляют от воздухосборника, объем которого определяют из соотношения
V=(V_с-V_в)/n * 99. (P₁/P_с);
где V_с и V_в - часовые расходы воздуха, поступающего от пневмосети и выдаваемого из воздухосборника, м³/ч;
n - частота подаваемых порций в/ч;
P₁ и P_с - соответственно давления на выходе из водосборника и в сети, Па.

5. Устройство для гидропневматического подъема, содержащее накопитель гидросмеси, насос, транспортный трубопровод, патрубок для ввода порций сжатого воздуха и приспособление для разделения сред, отличающееся тем, что устройство снабжено заборным приспособлением, связанным с накопителем гидросмеси, воздухосборником, сообщенным посредством патрубка с транспортным трубопроводом, и камерой подвода непрерывной струи сжатого воздуха, выполненной в виде кольцевого коллектора, установленного концентрично транспортному трубопроводу, связанного с пневмопроводом и посредством кольцевой щели с транспортным трубопроводом, патрубок для ввода порций сжатого воздуха снабжен обратным клапаном, а его диаметр равен диаметру транспортного трубопровода.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что приспособление для разделения сред выполнено в виде последовательно сообщенных оголовника с подвижным отбойником, накопителя гидросмеси с цилиндрическим сепаратором и циклона с вытяжным вентилятором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3