Устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикально стоящих сосудов
Изобретение относится к устройствам для загрузки сыпучих материалов, таких как катализаторы и адсорбенты, в вертикальные аппараты, и может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности. Устройство содержит приемный бункер и вертикальный вал, установленный по оси приемного бункера и кинематически связанный с приводом его вращения, выполненным с возможностью регулирования скорости вращения вала. Вдоль вала коаксиально расположены кольцевые тарелки, которые размещены с интервалами между ними по высоте и выполнены с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от нижней тарелки к приемному бункеру. Нижняя кольцевая тарелка прикреплена к вышестоящей с помощью опорных стержней, выполненных с возможностью фиксируемого изменения их высоты. Приемный бункер выполнен с перфорированным днищем, а под перфорированным днищем бункера расположено запорное днище, способное перемещаться вдоль вала с помощью гибкой тяги, и выполненное в виде решетки с жестко установленными вершиной вверх и расположенными соосно отверстиям перфорации в днище приемного бункера конусными вставками. Вышестоящие кольцевые тарелки закреплены на спицах, которые с помощью ступиц закреплены на валу, обеспечивая изменение величины интервала между кольцевыми тарелками. Верхняя сторона каждой из тарелок снабжена радиальными лопатками. Изобретение позволяет обеспечить снижение истирания и механического износа частиц материала, уменьшить габариты устройства и оперативно регулировать параметры его работы. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к устройствам для загрузки хрупких сыпучих материалов, таких как катализаторы и адсорбенты в вертикальные аппараты, и может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности.
Известно устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикально стоящих сосудов, преимущественно круглого поперечного сечения, содержащее загрузочную воронку, вертикальный вал, кинематически связанный с приводом его вращения и установленный по оси загрузочной воронки, диск, жестко закрепленный на нижнем конце вала, кольцевые тарелки, коаксиально расположенные вдоль вала с интервалами между ними по высоте и выполненные с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от диска к загрузочной воронке, и опоры, жестко соединяющие соседние кольцевые тарелки и нижнюю из них с диском, который выполнен с диаметром, меньшим внешнего диаметра нижней тарелки (см. патент DE 2703329 А, 22.12.1981).
Вышеописанное известное устройство простое по конструкции, несложное в изготовлении, надежное и удобное в эксплуатации.
Однако недостаток данного устройства состоит в низкой эффективности его работы в связи с невысокой равномерностью заполнения сыпучим материалом вертикально стоящих сосудов.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикально стоящих сосудов, преимущественно круглого поперечного сечения, содержащее загрузочную воронку (приемный бункер), вертикальный вал, кинематически связанный с приводом его вращения и установленный по оси загрузочной воронки, диск, жестко закрепленный на нижнем конце вала, кольцевые тарелки, коаксиально расположенные вдоль вала с интервалами между ними по высоте и выполненные с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от диска к загрузочной воронке, и опоры, соединяющие соседние кольцевые тарелки и нижнюю из них с диском, который выполнен с диаметром, меньшим внешнего диаметра нижней тарелки, в котором каждая кольцевая тарелка оснащена заслонками, установленными с возможностью их регулируемого перемещения вдоль поверхности этой тарелки для изменения формы и/или диаметра ее центрального отверстия, при этом кольцевые периферийные части тарелок выполнены перфорированными, а верхние поверхности диска и кольцевых периферийных частей тарелок выполнены с направляющими козырьками, расположенными у отверстий перфорации диска и тарелок со стороны, обращенной к внешней кромке диска или соответствующей тарелки.
В предпочтительном варианте конструктивного выполнения предлагаемого устройства внутренний диаметр перфорированной кольцевой периферийной части каждой из тарелок, кроме нижней из них, равен внешнему диаметру нижерасположенной кольцевой тарелки, а внутренний диаметр перфорированной кольцевой периферийной части нижней тарелки равен внешнему диаметру диска.
В наиболее предпочтительном варианте конструктивного выполнения предлагаемого устройства заслонки установлены на нижних поверхностях тарелок.
Отверстия перфорации диска и кольцевых периферийных частей тарелок могут быть выполнены с размерами, уменьшающимися в направлении от верхней тарелки к диску.
В преимущественном варианте конструктивного выполнения предлагаемого устройства привод выполнен с возможностью регулирования скорости вращения вала, а опоры выполнены с возможностью фиксируемого изменения их высоты для регулирования величин интервалов между кольцевыми тарелками и между нижней из них и диском (см. RU, патент 2220085, МПК 7 B65D 88/54, B65G 65/32, 2003).
Недостатками данного устройства являются повышенное трение и, как следствие, износ сыпучего материала при его движении за счет свободного ссыпания материала с большой скоростью от приемного бункера через загрузочную воронку на кольцевые тарелки, невозможность контролируемого оперативного изменения параметров работы устройства при изменении характера подачи сыпучего материала, устройство имеет большие габаритные размеры, и, следовательно, большую металлоемкость.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего снижение истирания и механического износа частиц материала при равномерной и плотной засыпке сыпучим материалом всего сечения аппарата при малых габаритах устройства и позволяющего оперативно регулировать параметры его работы в широком диапазоне расходов сыпучего материала.
Техническая задача решается устройством для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикально стоящих сосудов, преимущественно круглого поперечного сечения, содержащим приемный бункер, вертикальный вал, установленный по оси приемного бункера и кинематически связанный с приводом его вращения, выполненным с возможностью регулирования скорости вращения вала, вдоль вала коаксиально расположены кольцевые тарелки, которые размещены с интервалами между ними по высоте и выполнены с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от нижней тарелки к приемному бункеру, причем нижняя кольцевая тарелка прикреплена к вышестоящей с помощью опорных стержней, выполненных с возможностью фиксируемого изменения их высоты, в котором приемный бункер выполнен с перфорированным днищем, а под перфорированным днищем бункера расположено запорное днище, способное перемещаться вдоль вала с помощью гибкой тяги, и выполненное в виде решетки с жестко установленными вершиной вверх и расположенными соосно отверстиям перфорации в днище приемного бункера конусными вставками, при этом вышестоящие кольцевые тарелки закреплены на спицах, которые с помощью ступиц закреплены на валу, обеспечивая изменение величины интервала между кольцевыми тарелками, причем верхняя сторона каждой из тарелок снабжена радиальными лопатками.
В преимущественном варианте конструктивного выполнения устройства вышерасположенные относительно нижней тарелки кольцевые тарелки между собой соединены опорными стержнями.
В преимущественном варианте конструктивного выполнения устройства запорное днище снабжено опорой, например, треугольной формы, к которой крепится упомянутая гибкая тяга.
В предпочтительном варианте конструктивного выполнения устройства вышерасположенные относительно нижней тарелки кольцевые тарелки между собой соединены опорными стержнями, а запорное днище снабжено опорой, к которой крепится упомянутая гибкая тяга.
Решение технической задачи позволяет обеспечить снижение истирания и механического износа частиц материала, таких как катализаторы и адсорбенты, уменьшить габариты устройства и оперативно регулировать параметры его работы в широком диапазоне расходов сыпучего материала.
Техническая сущность и принцип работы загрузочного устройства поясняется чертежами (фиг.1-5), где на фиг.1 показано устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикально стоящих сосудов; на фиг.2 - вид сверху на кольцевые тарелки; на фиг.3 - вид сверху на запорное днище; на фиг.4 - вид сверху на запорное днище, снабженное опорой треугольной формы, на фиг.5 - схема расположения загрузочного устройства внутри загружаемой емкости.
Устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикально стоящих сосудов, преимущественно круглого поперечного сечения, содержит приемный бункер 1, вертикальный вал 2, установленный по оси приемного бункера 1 и кинематически связанный с приводом его вращения 3, выполненным с возможностью регулирования скорости вращения вала, вдоль вала коаксиально расположены кольцевые тарелки 4, которые размещены с интервалами между ними по высоте и выполнены с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от нижней тарелки к приемному бункеру, причем нижняя кольцевая тарелка прикреплена к вышестоящей с помощью опорных стержней 8, выполненных с возможностью фиксируемого изменения их высоты. Приемный бункер 1 выполнен с перфорированным днищем 5, а под перфорированным днищем бункера расположено запорное днище 6, способное перемещаться вдоль вала 2 с помощью гибкой тяги, и выполненное в виде решетки с жестко установленными вершиной вверх и расположенными соосно отверстиям перфорации в днище 5 приемного бункера 1 конусными вставками 7, при этом вышестоящие кольцевые тарелки закреплены на спицах 9 (фиг.2), которые с помощью ступиц 10 закреплены на валу 2, обеспечивая изменение величины интервала между кольцевыми тарелками, причем верхняя сторона каждой из тарелок снабжена радиальными лопатками 11 (фиг.1, 2). Приемный бункер имеет патрубок 12 для подачи сыпучего материала.
Для обеспечения жесткости запорное днище 6 может быть снабжено опорой 13 (например, треугольной формы) (фиг.4), к которой крепится упомянутая гибкая тяга, а вышерасположенные относительно нижней тарелки кольцевые тарелки между собой могут быть соединены опорными стержнями 14 (фиг.1).
Заявляемое устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикально стоящих сосудов работает следующим образом.
Учитывая вид и свойства сыпучего материала, загружаемого в вертикально стоящий аппарат 15 (фиг.5), определяют необходимую скорость вращения вала 2, а также величину интервала между кольцевыми тарелками 4, снабженными на верхней стороне радиальными лопатками 11, изменяя и фиксируя высоту соответствующих опорных стержней 8 нижней тарелки и закрепляя ступицы 10 каждой вышерасположенной кольцевой тарелки на вертикальном валу 2, установленного по оси приемного бункера 1.
Загрузочное устройство устанавливают коаксиально на определенной высоте над днищем заполняемого аппарата 15. Перфорированное днище 5 приемного бункера 1 закрывают запорным днищем 6 путем натяжки гибкой тяги (не показана). Затем начинают подачу сыпучего материала в приемный бункер 1 через патрубок 12 в крышке приемного бункера 1.
После заполнения приемного бункера 1 сыпучим материалом включают привод вращения вала 2, задают необходимую скорость его вращения, открывают запорное днище 6 путем ослабления гибкой тяги на фиксированную степень открытия, в результате чего сыпучий материал, проходя через отверстия неподвижного днища 5 загрузочного аппарата, попадает на конусные вставки 7 запорного днища 6, равномерно распределяется на кольцевых тарелках 4 и под действием центробежных сил сходит с них отдельными расширяющимися к периферии аппарата кольцевыми потоками. Равномерность заполнения аппарата достигается за счет перекрытия радиусов сброса сыпучего материала с кольцевых тарелок по мере заполнения аппарата 15.
При необходимости в процессе загрузки сосуда 15, если он обладает большой высотой, можно перемещать загрузочное устройство вверх. В этом случае прекращают подачу материала, останавливают привод вращения, затем приподнимают загрузочное устройство, например, с помощью лебедки и продолжают загрузку так же, как описано выше.
В работу устройства могут быть внесены коррективы подрегулирования части или всех изменяемых параметров: степени открытия запорного днища 6 (без останова загрузки), скорости вращения вала 2 (без останова загрузки), интервала между кольцевыми тарелками 4.
Предлагаемое устройство имеет меньшие геометрические размеры, чем устройство по прототипу. Его конструктивное выполнение обеспечивает снижение истирания и механического износа частиц материала в связи с уменьшением высоты свободного падения частиц материала от перфорированного днища до кольцевых тарелок и позволяет осуществлять равномерное и плотное распределение сыпучего материала по всему поперечному сечению вертикально стоящих сосудов. При максимальном диаметре верхней кольцевой тарелки 450 мм устройство позволяет загружать аппараты, диаметры которых колеблются от 800 мм до 8 м.
Для упрочнения заявляемого устройства вышерасположенные относительно нижней тарелки кольцевые тарелки между собой могут быть соединены опорными стержнями, см. позиции 8 и 14, запорное днище 6 может быть снабжено опорой 13 (например, треугольной формы) (фиг.4), к которой крепится упомянутая гибкая тяга, а в предпочтительном варианте вышерасположенные относительно нижней тарелки кольцевые тарелки между собой соединены опорными стержнями, а запорное днище снабжено опорой, например, треугольной формы, к которой крепится упомянутая гибкая тяга.
Как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемое устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикально стоящих сосудов обладает меньшей металлоемкостью, обеспечивает равномерную и плотную засыпку сыпучим материалом всего сечения аппарата при снижении истирания и механического износа частиц материала, таких как катализаторы и адсорбенты, которые обладают хрупкостью и в процессе загрузки истираются, ломаются и бьются, а также оперативно регулировать параметры его работы в широком диапазоне расходов сыпучего материала.
1. Устройство для равномерного заполнения сыпучим материалом вертикально стоящих сосудов, преимущественно круглого поперечного сечения, содержащее приемный бункер, вертикальный вал, установленный по оси приемного бункера и кинематически связанный с приводом его вращения, выполненным с возможностью регулирования скорости вращения вала, вдоль вала коаксиально расположены кольцевые тарелки, которые размещены с интервалами между ними по высоте и выполнены с внешними диаметрами и диаметрами их центральных отверстий, увеличивающимися в направлении от нижней тарелки к приемному бункеру, причем нижняя кольцевая тарелка прикреплена к вышестоящей с помощью опорных стержней, выполненных с возможностью фиксируемого изменения их высоты, отличающееся тем, что приемный бункер выполнен с перфорированным днищем, а под перфорированным днищем бункера расположено запорное днище, способное перемещаться вдоль вала с помощью гибкой тяги и выполненное в виде решетки с жестко установленными вершиной вверх и расположенными соосно отверстиям перфорации в днище приемного бункера конусными вставками, при этом вышестоящие кольцевые тарелки закреплены на спицах, которые с помощью ступиц закреплены на валу, обеспечивая изменение величины интервала между кольцевыми тарелками, причем верхняя сторона каждой из тарелок снабжена радиальными лопатками.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вышерасположенные относительно нижней тарелки кольцевые тарелки между собой соединены опорными стержнями.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запорное днище снабжено опорой, например, треугольной формы, к которой крепится упомянутая гибкая тяга.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вышерасположенные относительно нижней тарелки кольцевые тарелки между собой соединены опорными стержнями, а запорное днище снабжено опорой, к которой крепится упомянутая гибкая тяга.
