Установка для безнапорного гидротранспорта грузов

 

«»992353

ОП ИСАНИЕ . ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнх

Соцналистмческмх

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.07.80 (21) 2960997/27-11 (51) M. Кл з

В 65 G 51/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет— твсударстлеввй кюмлтет

СССР (53) УДК 621.867..8?2 (088.8) лв ллллм лэелретекий и еттрмтий

Опубликовано 30.01.83. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 05.02.83 (72) Авторы изобретения

Д. M Аптер, А. С. Кондратьев и 3. Ф. Чуханов

Государственный научно-исследовательский институт им. Кржижановског I 4i (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ БЕЗНАПОРНОГО

ГИДРОТРАНС ПОРТА ГРУЗОВ

Изобретение отйосится к безнапорному гидротранспорту грузов, а именно к установке для безнапорного гидротранспорта грузов и может быть использовано для перевозки угля, руды, гравия, песка и др. рассыпных материалов.

Известно устройство для безнапорного трубопроводного транспорта, содержащее станции загрузки и выгрузки, заполненный несущей жидкостью трубопровод, прямая ветвь которого соединена с обратной поворотными участками, взвешенный в несущей жидкости сцеп кОнтейнеров с вертикально открытыми входами в грузовые отсеки, направленными в сторону расположения указанных станций, и тяговые средства перемещения контейнеров, причем поворотные участки трубопровода расположены в горязонтальной плоскости (1).

Однако данное устройство не может транспортировать грузы, удельный вес которых больше удельного веса несущей жидкости, поскольку нулевая плавучесть контейнеров в прямой ветви трубопровода обеспечивается тем, что удельный вес транспортируемого груза меньше удельного веса несущей жидкости.

Применяемые контейнеры имеют открытый вниз грузовой отсек, при этом заполняющий их полезный груз должен быть легче несущей жидкости, иначе он не заполнит контейнеры, а вывалится из них и осядет на дно трубопровода. Если же эти контейнеры поместить открытым входом кверху и заполнить их грузом, который тяжелее несущей жидкости, то они вместе с грузом опустятся на дно трубопровода.

Поэтому данное устройство пригодно для транспортировки нефти, масла, мазута, полиэтиленовой крошки, и т. д., но непригодно для транспортировки угля, песка, гравия и руды.

Кроме того, устройство имеет пониженную надежность работы в обратной ветви, в которой транспортируются порожние контейнеры, нулевая плавучесть их обеспечивается частичным заполнением объема грузовых отсеков дозированным количеством го воздуха

Дозирование количества воздуха осуществляется после разгрузки контейнеров,. когда в результате их подъема по направляющим выше уровня несущей жидкости, грузовые отсеки сначала целиком запол992353

55 няются воздухом, а затем, после погружения их в несущую жидкость под заданным углом к ее поверхности, часть воздуха удаляется. При этом происходит быстрое колебание поверхности жидкости, усиливающееся потоком выходящего воздуха, что нарушает дозировку воздуха у следующего контейнера.

В результате описанного явления часть контейнеров обладает положительной или отрицательной плавучестью, а следовательно, при движении эти контейнеры контактируя со стенками трубопровода, быстро разрушаются, что отрицательно сказывается на надежности всего устройства.

К недостаткам относится также и то, что устройство требует повышенных капитальных вложений на строительство третьей линии трубопровода, необходимой для дополнительной перекачки несущей жидкости от станции загрузки до станции выгрузки, а также соответствующих эксплуатационных энергозатрат на эту перекачку.

Необходимость дополнительной перекачки обусловлена тем, что в прямой и обратной ветвях трубопровода транспортируется неодинаковое количество жидкости. Различие в расходах определяется тем, что в прямой ветви трубопровода несущая жидкость переносится лишь по зазору между контейнерами и трубопроводом. В обратной же ветви она переносится не только в указанном зазоре, но и в самих контейнерах, причем количество жидкости, переносимое контейнерами, значительно больше того количества, которое переносится в зазоре, поскольку объем зазора сравнительно невелик, а средняя скорость жидкости в зазоре примерно в два раза меньше скорости контейнеров.

Известна установка для безнапорного трубопроводного гидротранспорта грузов, имеющих удельный вес больший удельного веса несущей жидкости, содержащая магистраль с прямой и обратной ветвями, замыкаемыми изогнутыми в вертикальной плоскости патрубками, в верхней части одного и другого из которых выполнены окна соответственно для загрузки и выгрузки грузов, и взвешенный в жидкости состав сцепленных между собой контейнеров, связанных с тяговым средством.

Установка обеспечивает транспортировку грузов с различными удельными весами в герметичных контейнерах (2).

В известной установке для возврата контейнеров по обратной ветви требуется заполнять их балластным грузом, а в случае отсутствия такового установку нельзя использовать для возврата порожних контейнеров. Кроме того, использование герметичных контейнеров удорожает транспортную систему из-за необходимости иметь устройства для герметичной упаковки груза и для извлечения полезного груза.

4

Цель изобретения — улучшение условий эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для безнапорного гидротранспор-. та грузов каждый контейнер выполнен открытым со стороны загрузки-выгрузки и снабжен карманами, открытыми со стороны противоположной открытой стороне контейнера, при этом верхняя часть изогнутых патрубков расположена выше уровня в жидкости в магистрали.

При этом в противолежащих стенках каждого контейнера выполнены сквозные отверстия, а карманы в контейнерах выполнены на других станках.

Сквозные отверстия выполнены на боковых и торцовых стенках контейнеров, а полость каждого контейнера соединена с полостью магистрали через герметично установленные в карманах трубки, Кроме того, на боковых и торцовых стенках контейнеров выполнены сквозные отверстия, а глубина кармана от открытой стенки контейнеров меньше, чем расстояние от упомянутой стенки до отверстий.

Магистраль выполнена из одного трубопровода, имеющего по продольной оси ряд роликов, разделяющих его на две ветви.

Размещение изогнутых патрубков в вертикальной плоскости позволяет транспортировать контейнеры в прямом направлении в одном положении, а в обратном — в перевернутом, а поскольку контейнеры снабжены карманами, открытыми в противоположную Сторону по отношению к входным отверстиям грузового отсека, то при прямом движении контейнеров их грузовые отсеки открыты кверху, что позволяет на ходу заполнять их полезным грузом, а заполненные воздухом карманы создают дополнительную плавучесть, необходимую для сохранения нулевой плавучести контейнера, заполненного тяжелым грузом, удельный вес которого больше удельного веса несужей жидкости.

Выполнение карманов открытыми в противоположную сторону по отношению к входным отверстиям грузового отсека позволяет в обратной линии трубопровода, где транспортируются порожние контейнеры в перевернутом положении, избавиться от излишней положительной плавучести, поскольку из карманов, теперь открытых кверху, свободно выходит воздух и заходит несущая жидкость.

Выполнение сквозных отверстий на вертикальных стенках грузовых отсеков позволяет точнее дозировать количество воздуха, оставшееся в грузовом отсеке контейнеров при их обратной транспортировке. Становится ненужным, погружать контейнеры под строгим углом в несущую жидкость, их можно погружать в нее не наклоняя, при этом излишний воздух выходит через отверстия, а жидкость занимает объем грузового отсека точно до уровня горизон992353

1S

5 тальных отверстий, обеспечивая при этом

Нулевую плавучесть порожнего контейнера.

Выполнение прямой и обратной ветвей в виде одного трубопровода, в котором груженые контейнеры расположены под порожними, снимает вопрос об уравновешивании потоков жидкости в прямом и обратном направлениях, поскольку обе ветви трубопровода являются как бы единым сосудом и, кроме того, позволяет для прямой и обратной частей контейнерного сцепа использовать только один тяговый орган, выполненный в виде бесконечной цепи или ленты.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого транспортного устройства в продольном разрезе с контейнерами, имеющими торцовые карманы; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1 (контейнеры имеют боковые карманы); на фиг. 3 контейнер, имеющий торцовые и боковые карманы, продольный разрез; на фиг. 4— сечение Б — Б на фиг. 3; на фиг. 5 — контейнер с укорочейными торцовыми,и боковыми карманами; на фиг. 6 и 7 — участок трассы, в которой прямая и обратная вет; ви выполнены в виде одного и двух трубопроводов.

- Устройство для безнапорного трубопроводного транспортирования грузов содержит магистраль, состоящую из прямой 1 и обратной 2 ветвей, а также соединяющих их поворотных участков 3 и 4, расположенных в вертикальных плоскостях. Обе ветви

1 и 2 заполнены несущей жидкостью 5; например, водой без давления. Внутри трубопроводной магистрали размещен бесконечный сцеп контейнеров 6, который приводится в движение посредством известных тяговых средств, например канатных или ленточных транспортеров, помещенных внутри трубопроводной магистрали, электромагнитных деталей 7, установленйых снаружи трубопровода, линейных двигателей или других подходящих устройств.

Для транспортирования полезного груза используется контейнер 6, состоящий из грузового отсека 8, который имеет открытый вертикальный вход, направленный s сторону расположения станций загрузки 9 и выгрузки 10, и торцовых 11 и (или) боковых 12 карманов. Поворотный участок 4 под станцией загрузки 9 снабжен бункером

13, который необходим для сбора сыпучего груза просыпающегося во время заполнения контейнеров 6.. Обе ветви 1 и 2 трубопровода заполнены несущей жидкостью 5 доверху, однако не выше определенных заданных уровней 14 и 15 с тем, чтобы поворотные участки 3 и 4 в своих верхних частях не были заполнены жидкостью. Поворотный участок 3 в своей верхней части содержит сапун 16, который служит для выпуска воздуха из трубопровода. Для сообщения ветвей 1 и 2 имеются соединительные патрубки 17 и 18. Поскольку в поворотных участках 3 и 4 контейнеры при движении могут

6 скользить по поверхности трубопровода, а в верхних частях этих участков нет взвешивающей жидкости, участки 3 и 4 снабжены направляющими с антифрикционным покрытием или опорными катками (не показаны).

Для того, чтобы обеспечить нулевую плавучесть контейнеров 6, заполненных таким грузом, как уголь, руда, песок, гравий и др., удельный вес которых больше удельного веса несущей жидкости (воды), каждый контейнер 6 снабжен карманами 11 и(или) 12, которые открыты в противоположную сторону входа грузовых отсеков 8.

На контейнерах могут быть торцовые карманы 1 (фиг 7), боковые карманы 12 (фиг. 2), а также те и другие одновременно (фиг. 3 — 5). В прямой ветви 1 трубопровода эти карманы заполнены воздухом, поэтому они создают подъемную силу, уравновешивающую суммарный вес конструкции контейнера вместе с полезным грузом, поэтому суммарный объем всех карманов каждого контейнера рассчитывается из того условия, чтобы вес несущей жидкости 5 в указанном объеме был бы равен отрицательной плавучести груженого контейнера

Торцовые карманы 11 удобны тем, что не увеличивают поперечной ширины контейнера, а следовательно, не требуют увеличения диаметра или ширины (при прямоугольном сечении) трубопровода. Кроме того, они сообщают контейнерам наибольшую продольную устойчивость. Боковые карманы 2, имея большую длину, чем торцовые, сообщают контейнерам наибольшую поперечную устойчивость. Контейнеры 6, снабженные как торцовыми 11, так и боковыми 12 карманами (фиг. 3 — 5) имеют наибольшую

ЗЗ подъемную силу, поэтому ширина этих карманов может быть наименьшей.

Для обеспечения нулевой плавучести порожних контейнеров, возвращающихся по обратной ветви 2 трубопровода, их грузовые отсеки 8 частично заполняют воздухом в верхней части поворотного-участка 3 во время прохождения через станцию 10 разгрузки. Количество воздуха должно быть при этом строго дозировано, чтобы воздушный объем 19 перевернутого контейнера (фиг. 1 и 2) создавал бы подъемную силу, компенсирующую отрицательную плавучесть пустого контейнера. Для повышения точности дозировки грузовые отсеки 8 каждого контейнера имеют на своих вертикальных стенках отверстия 20, расположенные на одном горизонтальном уровне, причем эти отверстия должны быть меньше крупности кускового полезного груза.

Если контейнеры 6 снабжены торцовыми карманами 1, то наиболее просто отверстия

20 выполнять на боковых стенках контейнеров (фиг. 7), если контейнеры снабжены боковыми карманами 12, то отверстия 20 наиболее. выгодно располагать на торцовых стенках контейнеров (фиг. 2), однако, если

992353 контейнеры снабжены как торцовыми 1 так и боковыми 12 карманами (фиг. 3 и 4), то напротив каждого отверстия 20 в стенке грузового отсека 8 должно быть выполнено отверстие 21 в наружной стенке кармана и оба эти отверстия 20 и 21 должны герметично соединяется трубкой 22.

В том случае, если габариты трубопровода позволяют увеличить ширину карманов, целесообразно не устанавливать трубки 22, а уменьшить высоту карманов так, чтобы открытый вход в укороченный карман 23 располагался выше уровня отверстийй 20 (фиг. 5) .

На фиг. 6 показан пример выполнения, когда прямая и обратная ветви контейнерного сцепа размещены в одном трубопроводе 24, при этом груженые контейнеры расположены над порожними. Такая конструкция позволяет сократить капитальные вложения не только потому, что изготовление и укладка двух трубопроводов обходится дороже чем одного удвоенного поперечного сечения, но также и потому, что по сравнению с конструкцией, показанной на фиг. 1 пропадает необходимость в укладке дополнительной третьей линии трубопровода (не показана), по которой производится перекачка в сторону движения груженых контейнеров такого количества несущей жидкости, которое равно разности между потоками жидкости 5 в прямой 1 и обратной 2 ветвях трубопровода. Как уже отмечалось, эта разница появляется оттого, что в прямой ветви 1 трубопровода несущая жидкость 5 отсутствует в карманах конвейеров и заполняет лишь часть объема грузовых отсеков 8, которые в основном заполнены полезным грузом, между тем, как в обратной ветви 2 карманы контейнеров полностью заполнены жидкостью, а грузовые отсеки 8 заполнены жидкостью до горизонтального уровня отверстий 20.

Кроме того, вариант выполнения, показанный на фиг. 6, позволяет использовать обе ветви бесконечного тягового органа для приведения в движение контейнергого сцепа, если в качестве тягового средства используется, например бесконечная лента.

Как видно из фиг. 6 обе ветви 25 и 26 ленточного конвейера являются приводными, соединенными посредством прицепных замков 27 с контейнерами 6. Для того, чтобы стабилизировать поперечные колебания контейнеров, по всей длине трубопровода на заданном расстоянии друг от друга установлены свободно вращающиеся катки 28.

Устройство работает следующим образом.

Полезный груз, напри мер уголь, руда, гравий, песок и т. д., станцией загрузки

9 насыпается на ходу в грузовые отсеки 8 контейнеров 6, которые в виде бесконечного сцепа передвигаются известными тяговыми средствами по прямой 1 и обратной 2

4О

8 ветвям трубопровода, а также по его поворотным участкам 3 и 4. Случайно просы- павшийся груз собирается в бункере 13, откуда он любыми известными средствами возвращается на станцию 9.

Вследствие того, что уровень 14 жидкости 5 расположен ниже верха поворотного участка 4, карманы 11 и 12 контейнеров 6 заполняются воздухом, который не может выйти при погружении их в жидкость, так как выход карманов направлен книзу. Благодаря строго расчетному объему карманов, учитывающему разницу удельных весов жидкости 5 и полезного груза, а та кже вес пустого контейнера, груженые контейнеры приобретают нулевую плавучесть, что обеспечивает им малое гидродинамическое сопротивление при движении в трубопроводе, характерное для условий безнапорного течения жидкости.

Перед поворотйым участком 3 несущая жидкость 5 по соединительному патрубку 18 перетекает в обратную ветвь 2 трубопровода, а контейнеры 6 поднимаются над уровнем 15 этой жидкости . и переворачиваются на 180 в вертикальной плоскости, при этом полезный груз вываливается из грузовых отсеков 8 и поступает на станцию разгрузки 10, откуда он известными средствами направляется потребителю. Освобожденные от груза перевернутые контейнеры 6 заполняются воздухом, однако после их погружения в жидкость 5 обратной ветви 2 трубопровода карманы 11 и 12 заполняются жидкостью, тем самым контейнеры теряют излишек плавучести, а сохранение нулевой плавучести обеспечивается точной дозировкой объема 19 воздуха, остающегося в грузовых отсеках 8 контейнеров 6. Точная дозировка обеспечивается тем, что несущая жидкость вытесняет воздух из грузовых отсеков 8 только до горизонтального уровня отверстий 20 и 21. Если контейнеры снабжены боковыми карманами 12, воздух выходит из отверстий 20.

Если же контейнеры снабжены теми. и другими карманами, воздух выходит по патрубкам 22, проходящим через карманы 11 и 12.

Выходящий из карманов 11 и 12, а также из грузовых отсеков 8 воздух поднимается кверху поворотного участка 3. где он через сапун 16 выходит в атмосферу.

Добавочное количество жидкости, необходимое для заполнения карманов 11 и 12 и грузового отсека 8 контейнеров поступает к месту погружения контейнеров в жидкость из поворотного участка 4 по перекачивающему третьему трубопроводу (не показан).

В случае размещения прямой и обратной ветвей контейнерного сцепа в одном тру-. бопроводе дополнительная перека и ующая линия отсутствует, так как кругс. т жидкости в трубопроводе 24 (фиг. 6) происходит автоматически. При достижении порожними контейнерами поворотного участ992353

9 ка 4 они поднимаются выше уровня 14 жидкости 5 и снова переворачиваются на 180, при этом из их карманов и грузового отсека вытекает жидкость, которая частично по патрубку 17 перетекает в прямую ветвь

1 трубопровода, а частично посредством дополнительного . третьего трубопровода (не показан) перекачивается к месту раз; грузки контейнеров.

Применение предлагаемого изобретения позволяет простыми техническими средствами обеспечить транспортировку в открытых контейнерах такого насыпного груза, удельный вес которого больше удельного веса несущей жидкости, повысить надежность трубопроводной системы путем исключения трения контейнеров о стенки трубопровода в возвратной линии, а также уменьшить капитальные вложения на строительство путем исключения перекачки не- сущей жидкости по дополнительному трубопроводу, Формула изобретения

1. Установка для безнапорного гидрот анспорта грузов, имеющих удельный вес, больший удельного веса несущей жидкости, содержащая магистраль с прямой и обратной ветвями, замыкаемыми изогнутыми в вертикальной плоскости патрубками, в верхней части одного и другого из которых выполнены окна соответственно для загрузки и выгрузки грузов, и взвешенный . в жидкости состав сцепленных между. собой контейнеров, связанных с тяговым средством, отличающаяся тем, что, с целью улучшения условий эксплуатации, каждый контейнер выполнен открытым со стороны загрузки-выгрузки и снабжен карманами, 5 открытыми со стороны противоположной открытой стороне контейнера, при этом верхняя часть изогнутых патрубков расположена выше уровня жидкости в магистрали.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в противолежащих стенках каждого контейнера. выполнены сквозные отверстия, а карманы в контейнерах выполнены на других стенках.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на боковых торцовых стенках контейнеров выполнены сквозные отверстия, полость каждого контейнера соединена с полостью магистрали через герметично установленные в карманах трубки.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на боковых и торцовых стенках кон20 тейнера выполнены сквозные отверстия, а глубина от открытой стенки контейнеров меньше, чем расстояние. от упомянутой стенки до отверстий.

5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что магистраль выполнена из одного трубопровода, имеющего по продольной оси ряд роликов, разделяющих его на две ветви.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе зо 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2549937/! 1, кл. В 65 G 51 04, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 86944. кл. В 65 G 51/00, 1949 (прототип) .

992353

А -4

5 РО

Составитель Г. Киселева

Редактор Н. Сташишина Техред И. Верес Корректор Л. Бокшан

3aказ 11226/20 Тираж 947 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4