Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к пневматическому транспортированию сыпучих материалов и может быть использовано в строительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Известен аэратор пневматического устройства для смешивания и транспортирования сыпучих материалов (см. а.с. 829519, МКИ В65G 53/16, БИ №18, 1981), содержащий короб с воздухоотводящим патрубком и закрывающий короб установленные один над другим с зазором два листа, при этом в нижнем листе выполнены сопла, а верхний лист имеет щелевые прямолинейные вырезы и в нижней его поверхности расположены пазы-резонаторы.

Недостатками является сложность конструктивного исполнения с последующей настройкой на возбуждение ультразвуковых колебаний, особенно при изменяющихся в процессе эксплуатации влажности сыпучего материала, содержащегося в коробе.

Известно устройство для пневматического транспортирования сыпучего материала (см. а.с. 1669830, МКИ В65G 53/00, БИ №30, 1991), содержащее расходный бункер с аэрирующим приспособлением, сообщенный своим разгрузочным отверстием посредством затвора с транспортным трубопроводом и газоподводяшую магистраль с вихревой трубой, эжектором, фильтром и масловлагоотделителем, газопроводами аэрирующего приспособления и транспортного трубопровода.

Недостатком является высокая энергоемкость, обусловленная использованием электрической энергии не только для осуществления технологического процесса пневмотранспортирования сыпучего материала, но и обеспечения как дежурного освещения помещения по размещению устройства, так и осуществления питания системы автоматизации и контроля процесса пневматического транспортирования сыпучего материала.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение затрат электрической энергии в процессе работы устройства для пневматического транспортирования сыпучего материала, особенно в темное время суток, путем использования теплового потенциала вихревой трубы.

Технический результат по снижению энергозатрат достигается тем, что устройство для пневматического транспортирования сыпучего материала содержит расходный бункер с аэрирующим приспособлением, сообщенным своим разгрузочным отверстием посредством затвора с транспортным трубопроводом, и газоподводяшую магистраль с вихревой трубой, эжектором, фильтром и масловлагоотделителем, газопроводами аэрирующего приспособления и транспортного трубопровода, причем вихревая труба соединена пневматически с термоэлектрическим генератором, выполненным в виде корпуса с проходными каналами для горячего и холодного потоков и комплектом дифференциальных термопар, при этом выход холодного потока вихревой трубы соединен с входом проходного канала для холодного потока термоэлектрического генератора, а выход этого проходного канала соединен с транспортным трубопроводом, кроме того, выход горячего потока вихревой трубы соединен с входом проходного канала для горячего потока термоэлектрического генератора, а выход этого проходного канала соединен с аэрирующим приспособлением, причем «холодные» концы дифференциальных термопар укреплены внутри проходного канала для холодного потока, а их «горячие» концы укреплены внутри проходного канала для горячего потока.

На фиг.1 трубопровода изображена принципиальная схема устройства для пневматического транспортирования сыпучего материала.

Устройство содержит расходный бункер 1 с аэрирующим приспособлением, поочередно подключаемыми аэрационными соплами 2, транспортный трубопровод 3 с затвором 4, эжектор 5, газоподводяшую магистраль 6 сжатого воздуха, вихревую трубу 7 с каналами горячего 8 и холодного 9 потоков, газопровод 10 аэрирующего приспособления 2, последовательно соединенные фильтр 11 и коммуникационную 12 установку, краны 13, 14, через которые осуществляется подача сжатого и атмосферного (AT) воздуха, масловлагоотделитель 15, установленный на газопроводе 16 транспортного трубопровода 3 между вихревой трубой 7 и бункером 1.

Вихревая труба 7 соединена пневматически с термоэлектрическим генератором 17, выполненным в виде корпуса 18 с проходным каналом 19 для горячего потока и комплектом дифференциальных термопар 21. При этом выход 22 канала холодного 9 потока вихревой трубы 7 соединен с входом 23 проходного канала 20 для холодного потока корпуса 18 термоэлектрического генератора 17, а выход 24 проходного канала 20 для холодного потока соединен газопроводом 16 с транспортным трубопроводом 3 через маслоотделитель 15. Выход 25 канала горячего 8 потока вихревой трубы 7 соединен с входом 26 проходного канала 19 для горячего потока корпуса 18 термоэлектрического генератора 17, а выход 27 проходного канала 19 для горячего потока соединен с газопроводом 10 аэрирующего приспособления 2. «Холодные» концы 28 комплекта дифференциальных термопар 21 укреплены внутри проходного канала 20 для холодного потока, а «горячие» концы 29 комплекта дифференциальных термопар 21 укреплены внутри проходного канала 19 для горячего потока корпуса 18 термоэлектрического генератора 17.

Устройство для пневматического транспортирования сыпучего материала работает следующим образом.

В исходном положении сыпучий материал засыпается в расходный бункер 1, затвор 4 закрыт и препятствует проникновению сыпучего материала в транспортный трубопровод 3 через разгрузочное отверстие бункера. Закрыты также краны 13, 14 и коммутационная установка 12 не пропускает воздух к аэрационным соплам 2 аэрирующего приспособления.

При необходимости обеспечить выдачу и транспортирование сыпучего материала открывается затвор 4 и кран 13. Сжатый воздух из магистрали 6 поступает в вихревую трубу 7, где термодинамически расслаивается на горячий и холодный потоки. Часть сжатого воздуха в виде холодного потока с сконденсировавшейся влагой из канала 9 вихревой трубы 7 поступает на вход 23 проходного канала 20 для холодного потока корпуса 18 термоэлектрического генератора 17, где контактирует с «холодными» концами 28 комплекта дифференциальных термопар 21 и после выхода 24 проходного канала 20 для холодного потока по газопроводу 16 поступает в масловлагоотделитель 15 для отделения конденсата и далее в качестве осушенного и охлажденного транспортного агента направляется в трубопровод 3.

Одновременно другая часть сжатого воздуха из канала горячего потока 8 вихревой трубы 7, насыщенная загрязнениями в виде твердых частиц (пыли, ржавчины и т.д.) и капельной влаги, поступает на вход 26 проходного канала 19 для горячего потока корпуса 18 термоэлектрического генератора 17, где контактирует с «горячими» концами 29 комплекта дифференциальных термопар 21, и после выхода 27 проходного канала 19 для горячего потока по газопроводу 10 через эжектор 5 и фильтр 11, где очищается, через коммутационную установку 12 - к аэрационным соплам 2.

В процессе термодинамического расслоения сжатого воздуха в вихревой трубе 7 температура горячего потока на выходе из канала 8 достигает 100°С и более, а температура холодного потока на выходе из канала 9 понижается до 0°С (см., например Меркулов В.П. Вихревой эффект и его применение в технике. Самара, 2002. 387 с.). Это позволяет при использовании в качестве термопар, например хромель-копеля, получать термо-ЭДС до 6,96 мВ (см., Иванова Г.М. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергоатомиздат, 1984. 230 с.), а создание комплекта дифференциальных термопар 21 обеспечивает напряжение на выходе из термоэлектрического генератора 17 в пределах 12÷36 В (см., например, Технические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник / под. общ. ред. В.М.Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1980. 560 с.).

В результате при использовании теплового потенциала термодинамически расслаиваемого сжатого воздуха в вихревой трубе 7 (перепад температур между значениями для горячего и холодного потоков) наблюдается генерация электрической энергии, которая используется как в качестве источника для дежурного освещения, так и для питания оборудования автоматизации контроля процесса пневматической транспортировки сыпучего материала.

В качестве вихревой трубы может быть использована любая из известных конструкций, обеспечивающая необходимый расход как транспортирующего агента, так и воздуха, поступающего к аэрирующему приспособлению.

Соотношение количества холодного и горячего потоков определяется как степенью сырости транспортируемого сыпучего материала, т.е. необходимостью его осушки и ликвидации возможности в этом случае процесса залипания транспортном трубопроводе, так и влажностью сжатого воздуха, транспортирующего данный материал. При нормированной степени сухости сыпучего материала, заданном влагосодержании сжатого воздуха и наличии низкой влажности атмосферного воздуха возможно повышение экономичности устройства для пневматического транспортирования сыпучих материалов путем снижения энергозатрат для получения сжатого воздуха, поступающего к аэрирующим соплам.

Открытие крана 14 обеспечивает поступление атмосферного (AT) воздуха в процессе эжектирования в эжектор 5, где осуществляется смешивание его с горячим потоком сжатого воздуха вихревой трубы 7, и полученная смесь, проходя через фильтр 11, обрабатывается до параметров, обеспечивающих улучшение текучих свойств, а значит и высыпание сыпучего материала из емкости 1, куда поступает через коммутационную установку 12 и аэрирующие сопла 2.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что снижение энергозатрат при эксплуатации, особенно в темное время суток, достигается уменьшением использования электрической энергии от посторонних источников, например электрических сетей, путем применения термоэлектрического генератора, работающего на тепловом потенциале вихревой трубы, которая осуществляет термодинамическое расслоение на горячий и холодный потоки сжатый воздух, являющийся транспортирующим агентом сыпучих материалов. При этом комплект дифференциальных термопар позволяет получать напряжение на термоэлектрическом генераторе, обеспечивающее дежурное освещение места расположения устройства для пневматического транспортирования сыпучего материала и/или питания приборов автоматизации и контроля технологического процесса пневмотранспортировки.