Пневматическая транспортная установка
Владельцы патента RU 2291830:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Изобретение относится к области пневмотранспорта сыпучих материалов. Установка предназначена для слеживающихся и комкующихся порошковых материалов и содержит разгрузочное устройство с рыхлителем для разрушения свода в контейнере, загрузитель со шлюзовым питателем для разрушения комков, приема и равномерного расходования, протирочный аппарат для протирки и приведения в аэрируемое состояние в совмещенной с ним аэрокамере. Согласно изобретению разгрузочное устройство представляет собой гидроцилиндр, на штоке которого закреплена площадка с размещенным на ней приводом, выходной вал которого соединен с вертикальным валом рыхлителя. Рыхлитель установлен с возможностью опускания при помощи гидроцилиндра с включенным приводом и автоматического перемещения вверх после достижения в нижнем положении конечного выключателя с последующим отключением привода рыхлителя. Загрузитель состоит из цилиндрического корпуса, верхней крышки, пневмовибратора с решеткой и аэроднища. Пневмовибратор решетки выведен за стенку корпуса через гибкую диафрагму. Аэроднище загрузителя представляет собой усеченный конус, обтянутый с внутренней стороны газораспределительным проколотым иглой резиновым полотном и разделенный при помощи прижимной планки на две горизонтальные секции, каждая из которых снабжена штуцером для подвода сжатого осушенного воздуха. Верхняя крышка имеет загрузочный люк и патрубок с фильтром для отвода воздуха в систему мокрого пылеуловителя. Протирочный аппарат состоит из цилиндрического корпуса с круглыми отверстиями в нижней части, по центру корпуса проходит вал с эластичными лопастями, прикрепленными к крестовинам с возможностью регулирования расстояния лопастей до стенки корпуса, снабженного приемным бункером, охватывающим по периметру часть корпуса с отверстиями и совмещенным с упомянутой аэрокамерой для псевдоожижения указанных материалов, поступающих в упомянутый трубопровод. Изобретение обеспечивает устойчивую и бесперебойную работу установки. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к устройству пневматических транспортных (пневмотранспортных) установок. Оно может быть использовано во многих отраслях промышленности.
Подробное описание существующих схем и оборудования пневмотранспортных установок дано А.А.Воробьевым, А.И.Матвеевым, Г.С.Нечко, М.М.Шатуновым в источнике "Пневмотранспортные установки", Справочник, издательство "Машиностроение", Ленинград, 1968 г.
Пневмотранспортные установки, описанные в этом справочнике, предназначены для транспортировки по трубопроводам хорошо сыпучих материалов без предварительной их подготовки.
Пневмотранспортирование по ряду его преимуществ нашло применение также в производстве смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ) для межфазной передачи порошкообразного окислителя (ПО) и порошкообразного окислителя с добавками (ПОД). Отличительной особенностью ПО и ПОД является то, что они состоят из смеси нескольких фракций с размером частиц от 0,5 до 700 микрон. Ввиду малого размера частиц и способности их к агрегированию и слеживанию при адсорбции незначительного количества влаги (даже сотых долей процента) возникают трудности применения известных пневмотранспортных установок в части равномерного и устойчивого ввода ПО и ПОД в транспортный трубопровод и передачи по нему.
Известен патент RU 2202507 С2, 20.04.2003, принятый за прототип, в котором дано описание работы пневмотранспортной установки, предназначенной для подачи сыпучих, склонных к сводообразованию материалов, содержащей разгрузитель, циклоны, трубопровод для подачи материалов в разгрузитель посредством сжатого воздуха и вакуум-насоса, разгрузочное устройство для разрыхления материала, находящегося в контейнере, и выгрузки его в загрузитель, протирочный аппарат для приема материала из загрузителя, аэрокамеру для псевдоожижения материала, поступающего в трубопровод.
В этом патенте дано описание способа воздействия на перерабатываемый материал на различных стадиях выполнения технологических операций, но не приведены особенности конструктивного оформления механизмов, за счет которого достигается желаемый эффект при транспортировке материала.
К работе пневмотранспортной установки при изготовлении СТРТ предъявляются очень жесткие требования. Эти требования обусловлены:
1. Необходимостью поддержания постоянной концентрации транспортирования ПО и ПОД в воздухе для сохранения его гранулометрического состава, тем самым обеспесения прогнозируемых физико-механических и баллистических характеристик СТРТ.
В свою очередь, постоянная концентрация аэросмеси может быть обеспечена при наличии питателя непрерывного действия для ПО и ПОД и постоянных параметров подачи воздуха.
2. Необходимостью бесперебойной работы пневмотранспортной установки. Непредвиденный перерыв в процессе пневматического транспортирования ПО и ПОД не допустим, так как может привести к остановке техпроцесса на последующих операциях изготовления СТРТ с возникновением аварийной ситуации в связи с увеличением вязкости топливной массы вплоть до начала процесса отверждения.
Технической задачей данного изобретения является обеспечение устойчивой и бесперебойной работы пневмотранспортной установки при межфазной передаче порошкообразного окислителя и порошкообразного окислителя с добавками при изготовлении смесевого твердого ракетного топлива путем применения специальных исполнительных механизмов в аппаратах установки. Эти специальные механизмы воздействуют на перерабатываемый материал и обеспечивают устойчивую работу пневмотранспортной установки.
Технический результат достигается за счет того, что в пневмотранспортной установке, содержащей разгрузитель, циклоны, трубопровод для подачи материалов посредством вакуум-насоса в разгрузитель, разгрузочное устройство для разрыхления материалов, находящихся в контейнере, и выгрузки их в загрузитель, протирочный аппарат для приема материалов из загрузителя, аэрокамеру для псевдоожижения указанных материалов, поступающих в упомянутый трубопровод, введены следующие технические решения:
- разгрузочное устройство представляет собой гидроцилиндр, на штоке которого закреплена площадка с размещенным на ней приводом, выходной вал которого соединен с вертикальным валом рыхлителя с установленным на конце вала двухзаходным шнеком, причем рыхлитель установлен с возможностью опускания при помощи гидроцилиндра с включенным приводом и автоматического перемещения вверх после достижения в нижнем положении конечного выключателя с последующим отключением упомянутого привода рыхлителя, а площадка с приводом имеет фиксатор, ролик которого при движении штока перемещается по каналу в направляющей и одновременно предотвращает поворот рыхлителя относительно вертикальной оси гидроцилиндра;
- загрузитель состоит из цилиндрического корпуса, верхней крышки, пневмовибратора с решеткой и аэроднища, причем пневмовибратор решетки выведен за стенку корпуса через гибкую диафрагму, аэроднище загрузителя представляет собой усеченный конус, обтянутый с внутренней стороны газораспределительным проколотым иглой резиновым полотном и разделенным при помощи прижимной планки на две горизонтальные секции, причем каждая секция снабжена штуцером для подвода сжатого осушенного воздуха, верхняя крышка имеет загрузочный люк и патрубок с фильтром для отвода воздуха в систему мокрого пылеуловителя;
- протирочный аппарат состоит из цилиндрического корпуса с круглыми отверстиями в нижней части, по центру корпуса проходит вал с эластичными лопастями, прикрепленными к крестовинам с возможностью регулирования расстояния от лопастей до стенки корпуса, снабженного приемным бункером, охватывающим по периметру часть корпуса с отверстиями и совмещенным с аэрокамерой для псевдоожижения указанных материалов, поступающих в упомянутый трубопровод;
- газораспределительное полотно в секциях аэроднища загрузителя установлено с возможностью обеспечения прогиба от 75 мм до 125 мм под воздействием давления воздуха, подаваемого под это газораспределительное полотно в секции аэроднища;
- в зоне выгрузочного люка загрузителя установлен шлюзовый питатель.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 изображена технологическая схема пневматической транспортной установки:
1 - разгрузочное устройство; 2 - загрузитель; 3 - шлюзовый питатель; 4 - протрочный аппарат; 5 - аэрокамера; 6 - трубопровод; 7 - разгрузитель; 8, 10, 15 - циклоны; 9 - шлюзовый затвор; 11 - воздухопровод; 12 - обратный клапан; 13 - вакуум-насос; 14 - контейнер; 16 - мокрый фильтр.
На фиг.2 показано разгрузочное устройство:
17 - гидроцилиндр; 18 - привод; 19 - вал рыхлителя; 20 - фиксатор; 21 - направляющая; 22 - хомут; 23а, 23б - конечные выключатели.
На фиг.3 показан общий вид загрузителя:
24 - корпус; 25 - аэроднище; 26 - крышка; 27 - виброрешетка; 28 - пневмовибратор; 29 - прижимная планка; 30 - штуцер; 31 - загрузочный люк; 32 - фильтр; 33 - патрубок; 34 - люк.
На фиг.4 изображен протирочный аппарат:
5 - аэрокамера; 35 - корпус; 36 - торцевая крышка; 37 - ротор; 38 - привод; 39 - люк смотровой; 40- приемный бункер; 41- пористая перегородка; 42 - днище.
По схеме, приведенной на фиг.1, ПО и ПОД поступает в контейнере 14, который устанавливают и фиксируют под рыхлителем разгрузочного устройства 1. При помощи этого устройства производят разрыхление и разрушение свода ПО и ПОД в конической части контейнера и выгрузку материала в загрузитель 2. На решетке в загрузителе происходит разрушение комков ПО и ПОД с последующей передачей шлюзовым питателем 3 в протирочный аппарат 4. В нем осуществляют окончательное разрушение ПО и ПОД с продавливанием материала эластичными лопастями через отверстия в аэрокамеру 5. При подаче в аэрокамеру сжатого воздуха ПО и ПОД переходит в псевдоожиженное состояние и, при включенном вакуумном насосе 13,захватывается потоком воздуха и транспортируется по трубопроводу 6 в разгрузитель 7. В нем происходит отделение основной массы ПО и ПОД от воздуха и осаждение. Удаляемый воздух дополнительно освобождается от частично уносимых частиц ПО и ПОД с осаждением их в циклоне и возвратом питателем в разгрузитель. Воздух по воздухопроводу, проходя циклон 10, поступает в мокрый фильтр 16, где окончательно очищается от пылевых частиц ПО и ПОД и через вакуумный насос выбрасывается в атмосферу.
Разгрузочное устройство показано на фиг.2. Оно состоит из вертикально расположенного гидроцилиндра 17, на штоке которого установлена горизонтальная площадка с размещенным на ней приводом 18, состоящим из двигателя с редуктором. Выходной вал редуктора соединен с валом рыхлителя 19. Рыхлитель выполнен в виде шнека, нижняя рабочая часть которого выполнена двухзаходной. Для предотвращения разворота рыхлителя предусмотрен фиксатор 20, включающий в себя ролик, перемещающийся по направляющей 21.
Работу по выгрузке ПО и ПОД проводят следующим образом. При верхнем положении рыхлителя устанавливают под ним контейнер, контейнер при открытом люке центрируют относительно вала рыхлителя и фиксируют хомутом 22. Установку рыхлителя в верхнее положение осуществляют путем подачи масла в нижнюю полость гидроцилиндра 17. Для опускания вниз подают сжатый воздух в верхнюю полость гидроцилиндра, одновременно включают привод рыхлителя. При этом рыхлитель, вращаясь, опускается вниз и разрыхляет ПО и ПОД. Дойдя до нижнего положения, рыхлитель по сигналу нижнего конечного выключателя 23б, автоматически поднимается вверх и останавливается, дойдя до верхнего выключателя 23а. Процесс по выгрузке ПО и ПОД проводят дистанционно.
В выгруженном из контейнера ПО и ПОД имеются комки, которые необходимо разрушить для выполнения последующих операций. Эту операцию осуществляют в загрузителе, который, кроме того, выполняет дополнительные функции: накопление выгруженного из контейнера продукта и равномерное расходование его при помощи питателя. Общий вид загрузителя показан на фиг.3.
Загрузитель состоит из цилиндрического корпуса 24, аэроднища 25 и крышки 26. Внутри корпуса на ремнях подвешена виброрешетка 27, которая приводится в действие пневмовибратором 28. Пневмовибратор выведен за стенку корпуса через эластичную диафрагму. Аэроднище представляет собой усеченный конус, обтянутый с внутренней стороны газораспределительным резиновым полотном. В резиновом полотне выполнены отверстия путем прокола иглой. Пространство между конусом и полотном прижимной планкой 29 разделено на две горизонтальные секции, к которым через штуцеры 30 подведен осушенный сжатый воздух. На крышке 26 имеется загрузочный люк 31. На втором люке натянут фильтр 32 и установлен патрубок 33 для отвода воздуха к системе мокрого пылеуловителя. Для осмотра и чистки загрузителя в цилиндрическом корпусе имеется люк 34.
Выгружаемый ПО и ПОД из контейнера поступает через загрузочный люк 31, просеивается через виброрешетку 27 и накапливается в загрузителе. Для улучшения непрерывного поступления ПО и ПОД в шлюзовый питатель 3 под резиновое полотно аэроднища подается сжатый воздух. Экспериментальными работами установлено, что непрерывная выгрузка ПО и ПОД из загрузителя обеспечивается при подаче сжатого воздуха с давлением, при котором прогиб полотна составляет от 75 мм до 125 мм.
Для равномерного питания трубопровода транспортируемым материалом при подаче ПО и ПОД необходимо предварительное аэрирование их с подачей воздуха. Для качественного аэрирования требуется ограничение максимального размера частиц или комочков материала. При отработке параметров транспортирования ПО и ПОД оптимальные условия транспортировки обеспечиваются при протирке материала через перфорированное полотно с диаметром отверстий 5 мм и менее.
Для выполнения этой операции применяют протирочный аппарат, который показан на фиг.4. Протирочный аппарат состоит из корпуса 35, торцевых крышек 36, ротора 37, аэрокамеры 5, привода 38. Корпус аппарата цилиндрический, в нижней части имеет круглые отверстия. По бокам корпуса предусмотрены смотровые люки 39 для удобства обслуживания. По центру цилиндрического корпуса проходит вал ротора 37 с эластичными лопастями, прикрепленными к крестовинам с возможностью регулирования расстояния от лопастей до стенки корпуса, снабженного приемным бункером, охватывающим по периметру часть корпуса с отверстиями и совмещенным с аэрокамерой 5. Аэрокамера 5 состоит из приемного бункера 40, пористой перегородки 41 и днища 42.
Испытаниями разгрузочного устройства, загрузителя, шлюзового питателя, протирочного аппарата на ФГУП "Пермский завод им. С.М.Кирова" подтверждена их работоспособность.
1. Пневматическая транспортная установка сыпучих, склонных к сводообразованию материалов, содержащая разгрузитель, циклоны, трубопровод для подачи материалов посредством вакуум-насоса в разгрузитель, разгрузочное устройство для разрыхления материалов, находящихся в контейнере, и выгрузки их в загрузитель, протирочный аппарат для приема материалов из загрузителя, аэрокамеру для псевдоожижения указанных материалов, поступающих в упомянутый трубопровод, отличающаяся тем, что разгрузочное устройство представляет собой гидроцилиндр, на штоке которого закреплена площадка с размещенным на ней приводом, выходной вал которого соединен с вертикальным валом рыхлителя с установленным на конце вала двухзаходным шнеком, причем рыхлитель установлен с возможностью опускания при помощи гидроцилиндра с включенным приводом и автоматического перемещения вверх после достижения в нижнем положении конечного выключателя с последующим отключением упомянутого привода рыхлителя, а площадка с приводом имеет фиксатор, ролик которого при движении штока перемещается по каналу в направляющей и одновременно предотвращает поворот рыхлителя относительно вертикальной оси гидроцилиндра, загрузитель состоит из цилиндрического корпуса, верхней крышки, пневмовибратора с решеткой и аэроднища, причем пневмовибратор решетки выведен за стенку корпуса через гибкую диафрагму, аэроднище загрузителя представляет собой усеченный конус, обтянутый с внутренней стороны газораспределительным проколотым иглой резиновым полотном и разделенный при помощи прижимной планки на две горизонтальные секции, причем каждая секция снабжена штуцером для подвода сжатого осушенного воздуха, верхняя крышка имеет загрузочный люк и патрубок с фильтром для отвода воздуха в систему мокрого пылеуловителя, а протирочный аппарат состоит из цилиндрического корпуса с круглыми отверстиями в нижней части, по центру корпуса проходит вал с эластичными лопастями, прикрепленными к крестовинам с возможностью регулирования расстояния лопастей до стенки корпуса, снабженного приемным бункером, охватывающим по периметру часть корпуса с отверстиями и совмещенным с упомянутой аэрокамерой для псевдоожижения указанных материалов, поступающих в упомянутый трубопровод.
2. Пневматическая транспортная установка по п.1, отличающаяся тем, что газораспределительное полотно в аэроднище установлено с возможностью обеспечения прогиба от 75 до 125 мм под действием давления воздуха, подаваемого под это газораспределительное полотно в секции аэроднища загрузителя.
3. Пневматическая транспортная установка по п.1, отличающаяся тем, что в зоне выгрузочного люка загрузителя устанавлен шлюзовый питатель.
