Патент на изобретение №2378175

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В НАГНЕТАТЕЛЬНУЮ ПНЕВМОТРАНСПОРТНУЮ УСТАНОВКУ

(57) Реферат:

Устройство содержит цилиндрический корпус (1) с приемным (2) и выходным (14) патрубками и вертикальный приводной вал (4), на котором жестко закреплены шнек (3) и ротор (9) с лопастями (11). Соосно корпусу установлена неподвижная цилиндрическая вставка (6) с вырезом (8) в ее нижней части, обращенным в противоположную сторону от выходного патрубка, причем высота выреза равна высоте ротора. В цилиндрической вставке размещена неподвижная плоскость (7), наклоненная в сторону выреза под углом, большим угла внешнего трения транспортируемого сыпучего материала. Шнек размещен в приемном патрубке. Обеспечивается возможность работы устройства в пневмотранспортной установке с высоким давлением воздуха в его выходном патрубке при небольших потерях гидравлической энергии и с приданием сыпучему материалу необходимой скорости в направлении его дальнейшего движения. 2 ил.

Изобретение относится к области пневмотранспортирования сыпучих материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, строительстве для подачи сыпучего материала в материалопровод, который находится под избыточным давлением, или – из области более низкого давления в зону с повышенным давлением.

В нагнетательных пневмотранспортных установках значительная часть потерь гидравлической энергии, до 40%, связана с преодолением сопротивления в устройстве для подачи сыпучих материалов, а также утечками сжатого воздуха из него, а для устройств камерного типа – потерями сжатого воздуха в периоде между циклами.

Известен винтовой питатель для нагнетательной пневмотранспортной установки, содержщий цилиндрический корпус и связанные с ним приемный патрубок и конфузор. Конфузор соединен со смесительной камерой, содержащей корпус, воздуховод и эластичную оболочку, которая герметично прикреплена к выходному отверстию конфузора. Эластичная оболочка имеет ряд отверстий – сопел, через которые сжатый воздух из воздуховода подается во внутреннюю полость эластичной оболочки. В корпусе в подшипниках размещен шнек с валом, связанный с приводом. Транспортируемый сыпучий материал через приемный патрубок поступает в цилиндрический корпус, где захватывается вращающимися лопастями шнека и перемещается в сторону смесительной камеры. В конфузоре благодаря сужению канала происходит полное заполнение сечения и уплотнение транспортируемого сыпучего материала – образование «пробки», которое обеспечивает герметизацию. Далее транспортируемый сыпучий материал перемещается во внутреннюю полость смесительной камеры, куда через кольцевой зазор и сопла из воздуховода подается воздух. В результате воздействия струй воздуха «пробка» разрушается, образуется аэросмесь, которая выталкивается из смесительной камеры в материалопровод и перемещается по нему к месту разгрузки. Такая конструкция обеспечивает возможность работы питателя при достаточно большом давлении в смесительной камере благодаря созданию «пробки» (патент RU 2156728, МПК⁷ B65G 53/48).

Недостатками данной конструкции являются значительные затраты гидравлической энергии на разгон сыпучего материала, так как его скорость в направлении движения мала вследствие небольшого шага напорных витков на конце шнека, повышенная вероятность нарушения устойчивости работы и необходимость дополнительных затрат энергии на транспортирование материала вследствие неоднородности образующейся аэросмеси, так как воздушные струи в смесительной камере не полностью разрушают «пробку».

Известно вертикальное шнеково-шлюзовое устройство для подачи сыпучих материалов в нагнетательную пневмотранспортную установку с высоким давлением воздуха, содержащее вертикальный шнековый питатель, внутри кожуха которого установлен шнек, имеющий возможность вращения от электродвигателя через редуктор, и горизонтальный шлюзовый питатель, внутри горизонтального цилиндрического корпуса которого размещен ротор – барабан, разделенный лопастями на 6-10 ячеек. Шнековый питатель жестко прикреплен к верхней части боковой поверхности цилиндрического корпуса шлюзового питателя. Снизу корпуса шлюзового питателя предусмотрен желоб, где образуется аэросмесь, и из которого она выводится в соединенный с желобом материалопровод. Транспортируемый сыпучий материал поступает в кожух и перемещается лопастями шнека в ячейки ротора, который, вращаясь, подает материал в нижнюю часть горизонтального цилиндрического корпуса, где материал попадает в желоб, выполняющий роль смесительной камеры (Путинцев В.Д. Исследование и совершенствование систем транспорта сыпучих грузов по трубам: отчет по научно-исследовательской работе. / В.Д.Путинцев; Курский политехнический институт. – Курск: ВНТИЦ, 1989. – С.59, фиг.6).

Однако такое устройство имеет большие габариты и, следовательно, массу, так как для обеспечения необходимой производительности следует применять завышенные размеры ротора из-за небольшой его частоты вращения. К тому же появляются дополнительные потери давления, а значит, и затраты гидравлической энергии из-за того, что направление движения материала не совпадает с направлением движения сжатого воздуха.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности (прототипом) является питатель сыпучих материалов, содержащий неподвижный цилиндрический корпус с приемным и выходным патрубками, вертикальный приводной вал, на котором жестко закреплены шнек и ротор. Ротор снабжен лопастями и нижним ведущим диском. Между лопастями ротора установлены с возможностью перемещения секторные пластины, соединенные посредством вертикальных пальцев через отверстия ведущего диска с механизмом регулирования их положения по высоте. Между неподвижным цилиндрическим корпусом и вращающимся ротором, а также шнеком и цилиндрическим корпусом имеются зазоры (патент RU 2023634, МПК⁵ В65В 1/36).

Однако использовать вышеописанное устройство при существенном давлении в выходном патрубке не представляется возможным, так как потери гидравлической энергии сжатого воздуха при этом будут значительны из-за наличия большой площади зазоров как между неподвижным цилиндрическим корпусом и вращающимся ротором, так и между шнеком и цилиндрическим корпусом, через которые происходит переток воздуха из выходного патрубка в приемный патрубок, причем большая часть воздуха может перемещаться и по пространству между витками шнека, поскольку транспортируемый сыпучий материал не полностью его заполняет. Кроме того, питатель не предназначен для придания сыпучему материалу заданной скорости в направлении его дальнейшего движения.

Задачей изобретения является обеспечение возможности работы устройства в пневмотранспортной установке с высоким давлением воздуха в его выходном патрубке при небольших потерях гидравлической энергии и с приданием сыпучему материалу необходимой скорости в направлении его дальнейшего движения.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для подачи сыпучих материалов в нагнетательнноную пневмотранспортную установку, содержащем цилиндрический корпус с приемным и выходным патрубками, вертикальный приводной вал, на котором жестко закреплены шнек и ротор с лопастями, согласно изобретению снабжено сосной корпусу неподвижной цилиндрической вставкой с вырезом в ее нижней части, обращенным в противоположную сторону от выходного патрубка, причем высота выреза равна высоте ротора. В цилиндрической вставке размещена неподвижная плоскость, наклоненная в сторону выреза под углом, большим угла внешнего трения транспортируемого сыпучего материала, а шнек размещен в приемном патрубке.

Обеспечение возможности работы устройства в пневмотранспортной установке с высоким давлением воздуха в его выходном патрубке при небольших потерях гидравлической энергии обусловлено введением между шнеком и ротором неподвижной цилиндрическая вставки с закрепленной к ней наклонной плоскостью, где образуется «пробка», разделяющая зоны высокого и низкого давления. Последующее разрушение спрессованного шнеком материала и придание ему скорости в направлении движения воздуха обеспечивается лопастями ротора.

Неподвижная плоскость наклонена в сторону выреза под углом большим угла внешнего трения транспортируемого сыпучего материала, для того чтобы образующаяся «пробка» скользила по неподвижной плоскости из цилиндрической вставки в ячейки ротора.

Предложенное изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для подачи сыпучих материалов в нагнетающую пневмотранспортную установку, а фиг.2 – разрез по линии А-А фиг.1.

Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено следующее:

– горизонтальной линией со стрелкой, обращенной слева направо, показано направление движения воздуха;

– горизонтальными линиями со стрелками, обращенными слева направо и перечеркнутыми косой чертой, показано направление загрузки сыпучего материала;

– горизонтальной линией с квадратом и стрелкой, обращенной слева направо, показано направление движения аэросмеси;

– круговой линией со стрелой показано направление вращения ротора.

Устройство для подачи сыпучих материалов в нагнетающую пневмотранспортную установку содержит цилиндрический корпус 1 с приемным патрубком 2, в котором установлен шнек 3, жестко закрепленный на вертикальном приводном валу 4 фланцевого электродвигателя 5, соосную корпусу 1 неподвижную цилиндрическую вставку 6, соединенную с приемным патрубком 2, в которой размещена неподвижная наклонная плоскость 7. Цилиндрическая вставка 6 в нижней части имеет вырез 8 высотой, равной высоте ротора 9, содержащего верхний диск 10, вращающиеся лопасти 11 и нижний диск 12. Плоскость 7 наклонена в сторону выреза 8 под углом, большим угла внешнего трения транспортируемого сыпучего материала. Этот угол должен быть больше arctg(f_тр.) и меньше 90°.

Лопасти 11 расположены перпендикулярно дискам 10, 12 и жестко прикреплены к ним. Ротор 9 жестко прикреплен к валу 4 электродвигателя 5 и установлен в цилиндрическом корпусе 1.

Между цилиндрической вставкой 6 и вращающимися лопастями 11 ротора 9, между верхним диском 10 и корпусом 1, между нижним диском 12 и корпусом 1, между неподвижной наклонной плоскостью 7 и нижним диском 12, между цилиндрической вставкой 6 и нижним диском 12, а также между внутренней боковой поверхностью цилиндрического корпуса 1 и лопастями 11 имеется минимальный гарантированный зазор 13, обеспечивающий относительное движение (вращение) ротора.

По касательной к цилиндрическому корпусу 1 расположен связанный с ним выходной патрубок 14, подсоединенный к материалопроводу (не показан). Вырез 8 обращен в противоположную сторону от выходного патрубка 14. К выходному патрубку 14 прикреплен воздуховод 15. Между корпусом 1 и валом 4 фланцевого электродвигателя 5 установлено уплотнительное устройство 16 в виде манжеты.

Между шнеком 3 и наклонной плоскостью 7 в цилиндрической вставке 6 обеспечивается возможность образования «пробки» 17 транспортируемого сыпучего материала, которая предотвращает утечку воздуха из выходного патрубка 14. Вся конструкция установлена на раме 18.

Устройство для подачи сыпучих материалов в нагнетающую пневмотранспортную установку питателя работает следующим образом.

Сыпучий материал поступает в приемный патрубок 2, где он захватывается быстровращающимся шнеком 3 и направляется в цилиндрическую вставку 6 с плоскостью 7, наклоненной в сторону выреза 8. В области между шнеком 3 и ротором 9, в результате торможения сыпучего материала о наклонную плоскость 7, создается уплотнение из транспортируемого материала – «пробка» 14, которая обеспечивает разделение зон повышенного и атмосферного давления. Материал, движущийся по наклонной плоскости 7 в сторону выреза 8 цилиндрической вставки 6, попадает в ячейки ротора 9, где происходит разрушение «пробки» 14 быстровращающимися лопастями 11. За счет центробежной силы далее материал перемещается к стенке корпуса 1, а затем выбрасывается в выходной патрубок 14 и, смешиваясь с воздухом, выходящим из воздуховода 15, направляется в материалопровод.

Таким образом, обеспечивается возможность работы устройства в пневмотранспортной установке с высоким давлением воздуха в его выходном патрубке при небольших потерях гидравлической энергии и с приданием сыпучему материалу необходимой скорости в направлении его дальнейшего движения.

Формула изобретения

Устройство для подачи сыпучих материалов в нагнетательную пневмотранспортную установку, содержащее цилиндрический корпус с приемным и выходным патрубками, вертикальный приводной вал, на котором жестко закреплены шнек и ротор с лопастями, отличающееся тем, что оно снабжено сосной корпусу неподвижной цилиндрической вставкой с вырезом в ее нижней части, обращенным в противоположную сторону от выходного патрубка, причем высота выреза равна высоте ротора, а в цилиндрической вставке размещена неподвижная плоскость, наклоненная в сторону выреза под углом, большим угла внешнего трения транспортируемого сыпучего материала, при этом шнек размещен в приемном патрубке.

РИСУНКИ