Пристрій для подачі малорухливого сипкого матеріалу у подавальний трубопровід

Даний винахід стосується пристрою для подачі малорухливого сипкого матеріалу у подавальний трубопровід. Подібний пристрій використовується, наприклад, у пристрої для вдування полімерних матеріалів у шахтну піч, який призначений для вдування в шахтн у піч подрібнених відходів полімерних матеріалів замість подрібненого вугілля. З цією метою подрібнені відходи полімерних матеріалів, які знаходяться у бункері, подаються в подавальний трубопровід, і по ньому транспортуються під високим тиском до фурм, які розташовані у стінці шахтної печі. Як приклад відомих пристроїв для подачі сипких матеріалів під тиском у транспортувальний трубопровід можна назвати коміркові лопатеві шлюзи, які розташовують під витратним бункером із сипким матеріалом. У таких шлюзах їхній лопатевий затвор, який складається з маточини і декількох радіально виступаючих від неї лопатей, встановлений з можливістю обертання у відповідному корпусі та розділяє його на кілька відсіків або камер. Сипкий матеріал попадає в одну з таких камер через завантажувальний отвір, передбачений з верхньої сторони корпуса лопатевого затвора, і після повороту лопатевого затвора на кут, що дорівнює, наприклад, 180°, надходить у подавальний трубопровід, через випускний отвір, передбачений з нижньої сторони корпуса. Комірковий лопатевий шлюз подібної конструкції описаний, наприклад, у заявці WO 96/22241. Основні проблеми при роботі подібних механічних пристроїв подачі матеріалу виникають головним чином при транспортуванні малорухливого сипкого матеріалу, який характеризується деякою волокнистістю, типу, наприклад, подрібнених відходів полімерних матеріалів. Такий матеріал, який переміщується лопатями лопатевого затвора, досить легко ущільнюється при обертанні лопатевого затвора під дією власної ваги, що додатково знижує його рухливість і істотно ускладнює або навіть робить взагалі неможливою його подачу в подавальний трубопровід. Подібне ущільнення сипкого матеріалу і зниження його рухливості є причиною частого забивання пристрою подачі, що приводить до постійних порушень безперервності роботи установки. Крім цього ущільнений матеріал попадає, відповідно видавлюється в проміжки, які маються між лопатями лопатевого затвора і його корпусом, що може привести до зупинки пристрою подачі і до його простою. Щоб уникнути описаних вище проблем у LU-A-90217 був запропонований пристрій з вихровою камерою, у якій малорухливий сипкий матеріал переводиться в розпушений стан. У такому пристрої подавальний трубопровід, підведений до бокової стінки вихрової камери з утворенням у цій боковій стінці вхідного отвору для сипкого матеріалу, який подають. Перед цим вхідним отвором у вихровій камері розташоване призначене для подачі стиснутого газу сопло, що дозволяє створювати в процесі роботи пристрою спрямований в бік вхідного отвору в подавальний трубопровід, потік газу. Утворенню зони завихрення безпосередньо перед вхідним отвором у подавальний трубопровід, ефективно запобігає ущільнення малорухливо го сипкого матеріалу перед його надходженням у подавальний трубопровід. При цьому бокове розташування вхідного отвору виключає потрапляння нерозпушеного матеріалу в подавальний трубопровід, під дією власної ваги. Тим самим вдається практично повністю уникнути зазначеного вище забивання установки ущільненим матеріалом і пов'язаних з цим її простоїв. Однак, як було встановлено при практичній експлуатації подібного пристрою, навколо вхідного отвору постійно утворюються відкладення матеріалу, що з часом приводить до зависання сипкого матеріалу між соплом для подачі газу і тією ділянкою стінки вихрової камери, яка безпосередньо оточує вхідний отвір. Виходячи з вищевикладеного, в основу даного винаходу була покладена задача розробити такий пристрій для подачі малорухливого сипкого матеріалу в подавальний трубопровід, який дозволив би практично повністю уникнути описаних ви ще проблем. Зазначена задача вирішується за допомогою пристрою для подачі малорухливого сипкого матеріалу в подавальний трубопровід, який має вихрову камеру з можливістю приєднання до неї зовні подавального трубопроводу з утворенням у боковій стінці цієї вихрової камери вхідного отвору для сипкого матеріалу і пристрій для створення всередині вихрової камери потоку газу, який спрямований в бік зазначеного вхідного отвору. Крім цього в боковій стінці вихрової камери безпосередньо поблизу від вхідного отвору відповідно до винаходу розташована пориста пластина або накладка, яка забезпечує можливість подачі через неї у вихрову камеру текучого розпушувального середовища. У пристрої такої конструкції потік газу створює перед боковим вхідним отвором подавального трубопроводу зону завихрення, у якій малорухливий сипкий матеріал переводиться в розпушений стан. Тим самим ефективно запобігається ущільнення малорухливо го сипкого матеріалу перед його надходженням у подавальний трубопровід. При цьому розпушений сипкий матеріал за рахунок орієнтації потоку газу в бік вхідного отвору набуває спрямовану в бік цього вихідного отвору складову швидкості та у результаті витісняється в нього. Подача ж розпушувального текучого середовища, наприклад розпушувального газу, через пористу пластину або накладку, розташовану безпосередньо поблизу від вхідного отвору, перешкоджає в цій зоні відкладенню сипкого матеріалу на боковій стінці вихрової камери. Тим самим ефективно запобігається зависання сипкого матеріалу між стінкою вихрової камери і соплом для подачі газу, а доступ у вхідний отвір у процесі роботи установки постійно залишається вільним. Оскільки зона завихрення утворюється у вихровій камері звичайно за рахунок подачі розпушувального газу знизу, пористу пластину або накладку для подачі такого газу переважно розташовувати під вхідним отвором. Щоб уникнути зависання сипкого матеріалу по всій периферії вхідного отвору пориста пластина або накладка може складатися, наприклад, з декількох окремих частин, які розташовані по периферії вхідного отвору навколо нього. В іншому варіанті пориста пластина або накладка може бути виконана у вигляді кругового кільця і радіально охоплювати вхідний отвір. При подачі текучого розпушувального середовища у ви хрову камеру через пористу пластину або накладку переважно, щоб це текуче середовище спочатку надходило у вхідну камеру, яка розташована в боковій стінці вихрової камери безпосередньо поблизу від вхідного отвору· при цьому така вхідна камера закрита з внутрішньої сторони вихрової камери пористою пластиною або накладкою, яка відокремлює її від внутрішнього простору цієї вихрової камери, і виконана з можливістю подачі в неї розпушувального газу. У цьому випадку вдається забезпечити рівномірну витрату текучого середовища по всій площі поверхні пористої пластини або накладки. Пристрій для створення потоку газу має, наприклад, сопло для подачі газу, яке приєднано до системи подачі стиснутого газу і яке розташовано у вихровій камері таким чином, що уявне продовження його осі збігається з віссю подавального трубопроводу. При цьому сопло для подачі газу може розташовува тися, наприклад, діагонально, відповідно радіально напроти вхідного отвору, що забезпечує рух потоку газу через вихрову камеру практично упоперек її. Сопло для подачі газу переважно виконано рухомим уздовж його осі таким чином, що воно дозволяє закривати вхідний отвір у боковій стінці вихрової камери. З цією метою, наприклад, повернену до вхідного отвору торцеву сторону сопла для подачі газу узгоджують за формою і діаметром із вхідним отвором подавального трубопроводу, завдяки чому це сопло в його висунутому до упора в бокову стінку вихрової камери положенні прилягає до країв вхідного отвору і закриває його. Тим самим подавальний трубопровід, на період простою установки або перед її пуском, щоб уникнути потрапляння у нього в цей час сипкого матеріалу можна щільно перекривати без утворення в цьому подавальному трубопроводі зон, в яких був би відсутній транспортуючий потік і відбувалося б пов'язане з цим ущільнення сипкого матеріалу. Подібні зони, які, наприклад, при використанні простих заслінок утворюються між такою заслінкою і найближчим до неї пристроєм подачі транспортуючого газу в тр убопроводі, є причиною регулярного забивання або закупорювання подавального трубопроводу на цій ділянці. Перекриття ж вхідного отвору подавального трубопроводу соплом для подачі газу виключає утворення таких зон під час відсутності транспортуючого потоку. Крім цього виконання сопла для подачі газу рухливим уздовж його осі дозволяє змінювати, відповідно регулювати відстань між ним і вхідним отвором у боковій стінці вихрової камери. Відповідно до цього з'являється можливість змінювати або регулювати довжину зони завихрення, яка утворюється перед вхідним отвором, а тим самим регулювати і кількість переведеного в розпушений стан матеріалу. Зі збільшенням відстані між вхідним отвором і соплом для подачі газу збільшуються розміри зони завихрення, яка утворюється, і тим самим збільшується і кількість розпушеного матеріалу. Сопло для подачі газу переважно виконувати у вигляді сопла Лаваля, завдяки якому швидкість витікання газу досягає швидкості звуку. Використання подібного сопла Лаваля дозволяє винятково простим шляхом регулювати витрату через нього газу простим регулюванням тиску газу на вході в це сопло незалежно від тиску, який переважає у ви хровій камері. Крім цього використання подібного сопла Лаваля дозволяє винятково точно орієнтувати ви хідний з нього потік газу в бік вхідного отвору, який (потік газу) завдяки його високій швидкості забезпечує ефективне переміщення ним сипкого матеріалу в подавальний трубопровід, навіть при великій відстані між соплом і вхідним отвором. Відповідно до одного з кращих варіантів запропонований у винаході пристрій має кілька сопел для дозованої подачі газу, які розташовані в боковій стінці вихрової камери навколо подавального трубопроводу і закінчуються в ньому. Такі сопла для дозованої подачі газу переважно розташовувати таким чином, щоб вони входили в подавальний трубопровід, перпендикулярно до його осі. В іншому варіанті сопла для дозованої подачі газу можна розташовувати таким чином, щоб вони входили в подавальний трубопровід, з нахилом до його осі по напрямку руху транспортуючого потоку. Газ, який необхідний для подальшого транспортування матеріалу в подавальному трубопроводі, подається в дозованих кількостях через такі сопла в подавальний трубопровід, у точці, яка розташована по ходу потоку безпосередньо за вхідним отвором. При цьому сипкий матеріал безпосередньо після його потрапляння у вхідний отвір за рахунок його переносу потоком газу, який створюється у вихровій камері, захоплюється потоком дозованого через сопла газу і, захоплюваний ним, переміщається далі по подавальному трубопроводі. Тим самим виключається утворення зон, у яких частина сипкого матеріалу могла б осаджуватися з транспортуючого його потоку й ущільнюватися. Слід зазначити, що при зміні кількості дозованого газу змінюється і кількість матеріалу, який переміщується ним. Відповідно до цього регулювати витрату сипкого матеріалу через подавальний трубопровід, можна регулюванням витрат дозованого через сопла газу. Вихрову камеру переважно виконувати у вигляді ємності, розрахованої на роботу під тиском, що дозволяє подавати сипкий матеріал у подавальний трубопровід, який знаходиться під тиском. У цьому випадку вся вихрова камера буде працювати під підвищеним тиском. Крім цього згідно із ще одним кращим варіантом вихрова камера має в її нижній частині пористе днище, що забезпечує можливість подачі через нього у вихрову камеру розпушувального газу. При подачі через таке пористе днище зріджувального агента малорухливий сипкий матеріал утримується у всьому об'ємі вихрової камери у псевдозрідженому стані, що тим самим запобігає ущільненню цього матеріалу. Нижче винахід більш докладно розглянутий на прикладі одного з варіантів його здійснення з посиланням на додані креслення, на яких показано: на Фіг.1 - поздовжній розріз виконаного згідно із кращим варіантом пристрою для подачі малорухливого сипкого матеріалу в подавальний трубопровід, на Фіг.2 - вигляд у плані показаного на Фіг.1 пристрою, на Фіг.3 - збільшене зображення показаного на Фіг.1 пристрою в зоні вхідного отвору, на Фіг.4 - один з варіантів виконання ємності для вдування сипкого матеріалу, яка має кілька пристроїв для подачі малорухливого сипкого матеріалу в подавальний трубопровід, і на Фіг.5 - переріз нижньої частини показаної на Фіг.4 ємності для вдування сипкого матеріалу. На Фіг.1 у поздовжньому розрізі показаний пристрій 2 для подачі малорухливого сипкого матеріалу в подавальний трубопровід, виконаний згідно із кращим варіантом. Основними елементами такого пристрою є вихрова камера 4, яка має, наприклад, циліндричну форму і до якої зовні приєднується подавальний трубопровід 6 з утворенням у стінці вихрової камери 4 вхідного отвору 8 для подаваного сипкого матеріалу. З цією метою в розглянутому варіанті в стінку вихрової камери 4 збоку вварений патрубок 10, до якого подавальний трубопровід 6 приєднується фланцем 12 (див. також Фіг.3). У патрубку 10 безпосередньо за вхідним отвором 8, якщо дивитися в напрямку подачі сипкого матеріалу (позначеному стрілкою 14), виконаний кільцевий канал 16, який оточує подавальний трубопровід 6, у який зовні через одне або кілька приєднань 18 (див. Фіг.2) можна в дозованих кількостях подавати газ. Крім цього в патрубку 10виконано кілька розташованих навколо подавального трубопроводу 6 сопел 20 для дозованої подачі газу, кожне з яких відходить від кільцевого каналу 16 в бік подавального трубопроводу 6 перпендикулярно його осі і закінчується в ньому ви хідними отворами. Дозований газ при його подачі під високим тиском попадає з кільцевого каналу 16 через вихідні отвори сопел у подавальний трубопровід 6, і утворює в ньому транспортуючий потік для переміщуваного сипкого матеріалу. Завдяки цьому сипкий матеріал, який попадає через вхідний отвір 8 у подавальний трубопровід 6, захоплюється безпосередньо за вхідним отвором цим транспортуючим потоком і переміщається ним далі по трубопроводу. У патрубку 10 виконаний кільцевий канал, який оточує вхідний отвір 8 і відкритий в бік вихрової камери. З внутрішньої сторони вихрової камери цей кільцевий канал закритий кільцевою газопроникною пористою пластиною, або накладкою 24, яка відокремлює його від внутрішнього простору цієї вихрової камери, з утворенням кільцевої вхідної камери 26. У цю вхідну камеру через приєднання 28 подається розпушувальний газ, потік якого попадає через пористу пластину або накладку 24 у ви хрову камеру. Тим самим ефективно запобігається утворення відкладень і пов'язане з цим зависання сипкого матеріалу поблизу від вхідного отвору 8. Для подачі сипкого матеріалу у вхідний отвір у пристрої 2 передбачене сопло 30 для подачі газу, за допомогою якого в процесі роботи пристрою створюється спрямований потік газу, який рухається з високою швидкістю в бік вхідного отвору 8. Як таке сопло 30 для подачі газу можна використовува ти, наприклад, сопло Лаваля, яке розташоване у вихровій камері 4 радіально напроти вхідного отвору 8 таким чином, щоб уявне продовження осі 32 цього сопла збігалося з віссю подавального трубопроводу 6. Сопло 30 для подачі газу газопідвідною трубою 34 і, наприклад, поворотним приєднанням приєднується до системи подачі стиснутого газу, за допомогою якої через це сопло 30 можна подавати стиснутий газ. З цією метою газопідвідна труба 34 переважно виведена з вихрової камери 4 через отвір у вставленому в її стінку патрубку 36, при цьому для ущільнення газопідвідної труби відносно стінок цього отвору в патрубку може використовува тися, наприклад, сальник 38. На ділянці між сальником 38 і вихровою камерою 4 у патрубку 36 переважно виконана кільцева канавка 40, яка оточує його отвір, у яку зовні через приєднання 42 можна подавати замикаючий газ, який утворює газовий затвор. Такий замикаючий газ запобігає в процесі роботи пристрою потрапляння сипкого матеріалу в зазор між стінками отворів у патрубку і сальнику і стінкою газопідвідної труби. При подачі стиснутого газу через сопло 30 всередині вихрової камери 4 створюється потік газу, який перед вхідним отвором 8 утворює зону завихрення. У цій зоні завихрення малорухливий сипкий матеріал розпушується і під дією потоку газу, орієнтованого в бік вхідного отвору 8, набуває при цьому також спрямовану в бік вихідного отвору 8 складову швидкості, в результаті чого завихрений (псевдозріджений) матеріал і витісняється в цей вхідний отвір. Використання сопла Лаваля для створення спрямованого потоку газу дозволяє, з одного боку, винятково простим шляхом регулювати витрату газу через сопло 30 простим регулюванням тиску газу на вході в це сопло незалежно від тиску, який переважає у вихровій камері 4. З іншого боку, використання подібного сопла Лаваля дозволяє винятково точно орієнтувати ви хідний з нього потік газу в бік вхідного отвору 8, який (потік газу) завдяки його високій швидкості забезпечує ефективне переміщення ним сипкого матеріалу в подавальний трубопровід 6 навіть при великій відстані між соплом і вхідним отвором. Сопло 30 для подачі газу переважно виконано рухливим вздовж його осі, що дозволяє змінювати, відповідно регулювати відстань між ним і вхідним отвором 8 у боковій стінці вихрової камери. У показаному на кресленні варіанті виконання пристрою сопло 30 для подачі газу і відповідно газоподавальна труба 34, яка примикає до нього, встановлені рухомо в отворі патрубка 36. У цьому випадку для осьового переміщення сопла для подачі газу передбачений, наприклад, привод 48 аксіального типу, який, приєднаний до заднього кінця 44 газопідвідної труби. В іншому варіанті на задньому кінці газопідвідної труби можна передбачити черв'ячна різь, яка взаємодіє з відповідною внутрішньою різзю у пластині, змонтованій на патрубку. При приведенні газопідвідної труби 34 в обертання навколо її власної осі за допомогою відповідного привода ця газопідвідна труба 34 разом із змонтованим на ній соплом 30 залежно від напрямку її обертання або "вгвинчується" далі всередину вихрової камери, або "вигвинчується" з неї. Регульована таким шляхом відстань між вхідним отвором 8 і соплом для подачі газу може складати, наприклад, від 0 до 30мм. Слід зазначити, що пластину з різзю переважно розташовувати на деякому видаленні від вихрової камери 4 з тією метою, щоб черв'ячна різь при повністю всун утому соплі 30 не доходило до сальника 38. Сопло 30 для подачі газу переважно виконувати таким чином, щоб воно дозволяло закривати по типу пробки вхідний отвір 8 у боковій стінці вихрової камери. З цією метою, наприклад, повернену до вхідного отвору торцеву сторону 50 сопла 30 для подачі газу узгоджують за формою і діаметром із вхідним отвором 8 подавального трубопроводу 6, завдяки чому це сопло в його висунутому до упора в бокову стінку вихрової камери 4 положенні прилягає до країв вхідного отвору 8 і закриває його. Це положення сопла для подачі газу позначено на Фіг.1 переривчастою лінією. Тим самим подавальний трубопровід 6 на період простою установки або перед її пуском для уникнення потрапляння в нього в цей час сипкого матеріалу можна щільно перекривати без утворення в цьому подавальному трубопроводі 6 зон, в яких був би відсутній транспортуючий потік і відбувалося б пов'язане з цим ущільнення сипкого матеріалу. Подібні зони, які, наприклад, при використанні простих заслінок утворюються між такою заслінкою і найближчим до неї пристроєм дозованої подачі газу в трубопроводі, є причиною регулярного забивання або закупорювання подавального трубопроводу на цій ділянці. Перекриття ж вхідного отвору подавального трубопроводу соплом для подачі газу виключає утворення таких зон під час відсутності транспортуючого потоку. Вихрову камеру 4 переважно виконувати у вигляді розрахованої на роботу під тиском ємності, яка дозволяє подавати сипкий матеріал у подавальний трубопровід, що знаходиться під тиском. У цьому випадку вся вихрова камера може працювати при підвищеному тиску, величина якого залежно від конкретної мети застосування запропонованого у винаході пристрою звичайно може досягати 10бар. Крім цього вихрова камера 4 переважно має в її нижній частині пористе днище 52, через яке у вихрову камеру можна подавати розпушувальний газ. Таке пористе днище 52 змонтоване, наприклад, із внутрішньої сторони нижнього глухого фланця 54, який закриває знизу вихрову камеру 4 і який у свою чергу знімно пригвинчений до нижнього фланця вихрової камери, у який переходить її бокова стінка. Через цей глухий фланець 54 проходить газопідвідна лінія 56, яка закінчується у вхідній камері 58 між глухим фланцем 54 і пористим днищем 52. При подачі через пористе днище 52 зріджувального газу, який надходить по газопідвідній лінії 56, малорухливий сипкий матеріал утримується у всьому об'ємі вихрової камери у псевдозрідженому стані, що тим самим запобігає ущільненню цього матеріалу. Слід зазначити, що і сопло Лаваля, і ділянку стінки, яка оточує вхідний отвір 8, переважно виконувати зі зміцненого матеріалу, наприклад із твердого сплаву або кераміки, з метою звести до мінімально можливого рівня абразивний знос відповідних поверхонь під дією частинок сипкого матеріалу, які рухаються з високою швидкістю. Слід також зазначити, що при роботі запропонованого у винаході пристрою його вихрову камеру можна встановлювати, наприклад, безпосередньо під видатковим бункером, заповненим або заповнюваним сипким матеріалом. У цьому випадку сипкий матеріал подається у вихрову камеру "самопливом", тобто безпосередньо під дією власної сили тяжіння. З урахуванням цього діаметр вихрової камери 4 варто підбирати з таким розрахунком, щоб не створювати перешкод сповзанню сипкого матеріалу у видатковому бункері. Згідно із ще одним варіантом вихрову камеру пропонується виконувати у вигляді інтегрального компонента ємності для вдування сипкого матеріалу. Подібний варіант виконання показаний на Фіг.4 і 5. При цьому мова йде про ємність для вдування сипкого матеріалу, яка призначена для одночасної його подачі в 24 різні подавальні трубопроводи. Така ємність для вдування сипкого матеріалу являє собою розраховану на роботу під тиском посудину 60 власне кажучи циліндричної форми, яка закрита з її верхньої сторони і яка оснащена різними патрубками для приєднання трубопроводів для подачі стиснутого, відповідно розпушувального газу. Днище цієї посудини 60 виконано конічної увігн утої всередину неї форми, в результаті чого кільцевий поперечний переріз такої посудини 60 у її нижній частині 62 безперервно зменшується донизу, а її внутрішній простір у цій нижній частині 62 тим самим звужується донизу. Іншими словами, у нижній частині цієї циліндричної посудини утворена свого роду кільцева лійка 64, переміщаючись по якій у розрахованій на роботу під тиском посудині, сипкий матеріал попадає в остаточному підсумку в нижню кільцеву вихрову камеру 66. До цієї кільцевої вихрової камери 66 описаним вище образом радіально зсередини приєднані 24 подавальних трубопроводи 106, напроти яких всередині вихрової камери розташована відповідна кількість сопел 130 для подачі газу, які підведені до вихрової камери радіально зовні і змонтовані в її стінці.