Анализ конструктивных особенностей пневмокамерных насосов

Существует множество различных конструкций пневмокамерных насосов, отличающихся в основном системой псевдоожижения, системой подачи сжатого воздуха в камеру насоса, конструкциями аэрационных устройств.

Разработке конструкций пневмокамерных насосов посвящены работы [37, 56, 66, 73, 83, 94, 98, 125], в которых предлагаются как новые конструкции пневмокамерных насосов, так и старые, но с усовершенствованными устройствами псевдоожижения.

В зависимости от расположения камеры пневмокамерные насосы бывают с вертикальными, горизонтальными или наклонными камерами. Однако широкое распространение получили вертикальные пневмокамерные насосы в связи с более лучшими условиями истечения материала, а, следовательно, более равномерной разгрузкой [10-12, 68, 73, 124, 126, 128, 129].

Пневмокамерный насос с верхней разгрузкой материала и аэрационным устройством представляет собой металлический резервуар 3 (рисунок 1.1), верхняя часть которого выполнена в виде полусферы, а нижняя - в виде полусферического днища 7. Загрузочный патрубок 4 закрывается коническим клапаном 5 [73].

Разгрузочная труба 2 с телескопическим насадком опущена внутрь камеры насоса. Насадок позволяет изменять расстояние от днища камеры до разгрузочной трубы. Аэрационное устройство 1 в днище камеры может состоять из пористого материала или из перфорированных труб. Сжатый воздух подается по трубопроводу в форсунку 8, в днище 7 и в верхнюю часть камеры через патрубок 6.

Рисунок 1.1 .Пневмокамерный насос с верхней разгрузкой материала и аэрационным устройством: 1 - аэрационное устройство; 2 -разгрузочная труба; 3 -камера насоса; 4 - загрузочный патрубок; 5 - клапан; 6 - патрубок подачи воздуха; 7 - днище; 8 - форсунка

Работает насос периодически. Открывают загрузочный патрубок, и камера заполняется транспортируемым материалом до определенного уровня.

осуществляется разгрузка камеры через разгрузочную трубу. После опорожнения камеры подача воздуха прекращается, и цикл работы повторяется.

Пневмокамерный насос с нижней разгрузкой материала состоит из камеры 6 (рисунок 1.2) с коническим днищем 5, загрузочного устройства 1 с клапаном и разгрузочного устройства 2. Последнее представляет собой плавно суживающийся трубопровод, в который вмонтированы две форсунки 3 и 4 для подачи сжатого воздуха.

Рисунок 1.2.Пневмокамерный насос с нижней разгрузкой материала:

1 - загрузочное устройство; 2 - разгрузочное устройство; 3, 4 - форсунки; 5 -днище; 6 - камера

Работает пневмокамерный насос следующим образом. Открывается клапан загрузочного устройства, камера насоса заполняется транспортируемым материалом, закрывается клапан загрузочного устройства и начинается подача сжатого воздуха, который, смешиваясь с материалом, транспортирует его по материалопроводу.

Коническое днище должно иметь большой угол наклона, обеспечивающий вытекание транспортируемого материала, так как

отсутствует аэрационное устройство. Это увеличивает и без того большие габариты пневмокамерного насоса.

По мнению некоторых авторов [56, 66, 85] пневмокамерные насосы с нижней разгрузкой материала применяют при транспортировке плохо сыпучих материалов. Также разгрузочный патрубок таких насосов склонен к забиванию транспортируемым материалом, в связи с чем пневмокамерные насосы с нижней разгрузкой материала следует использовать при транспортировке материалов, менее склонных к уплотнению, при дополнительном воздушном поддуве сжатого воздуха.

Пневмокамерные насосы с верхней разгрузкой материала менее требовательны к свойствам транспортируемого материала и способны транспортировать материалы с более широким гранулометрическим составом [66].

Большую роль в процессе псевдоожижения материала играют аэрационные устройства, которые бывают самого разнообразного вида.

Аэрационное устройство призвано предупреждать сводообразование в нижней части камеры, обеспечивать непрерывность и плавность подтекания материала ко входному отверстию транспортного трубопровода и опорожнение камеры без остатка или с минимальным остатком [73].

Ряд авторов [37, 73, 75, 81, 83, 85, 94, 98, 109, 114] утверждают в своих работах, что лучшими псевдоожижающими свойствами обладают аэрационные устройства, имеющие плоские аэрационные элементы с использованием пористых перегородок (рисунок 1.3). Главное их преимущество в том, что при их использовании создается равномерный псевдоожиженный слой. В качестве пористых перегородок аэрационных устройств применяют технический войлок, стеклоткани, полистирол, но они имеют большой недостаток - забивание пор в результате увлажнения. Также применяют керамические перегородки, которые имеют хорошие антикоррозионные свойства и выдерживающие высокие температуры, но быстро выходящие из строя при перепадах температуры. Металлические

перегородки лишены выше приведенных недостатков, но имеют склонность к коррозии. А в целом газораспределительные решетки склонны к забиванию пор и сопел, что может привести к полному залипанию отверстий, а, следовательно, уменьшению живого сечения перегородки, что ведет к

ухудшению псевдоожижения материала.

Рисунок 1.3. Типы газораспределительных пористых перегородок:

а - одинарная перфорированная пластина; б - одинарная перфорированная пластина спаренная; в, г - одинарная перфорированная пластина вогнутая или выпуклая; д - многослойная неподвижная засыпка; е — колосниковая решетка; ж - сопла;

з - колпачки; и - многослойные фильтры; к- трубчатая решетка; л, м - безрешеточные конструкции с боковыми смесительными соплами

Исследования, проведенные с целью выявления лучшей конструкции аэрационного устройства, показали, что на процесс псевдоожижения и на расход сжатого воздуха конструкция аэрационного устройства в виде пористой перегородки и аэрационного устройства с соплами практически не влияют [7, 8, 16, 30, 31, 63, 65, 66, 74, 79, 80, 82, 99].

судить о том, что рациональнее применять сопловые аэрационные устройства, которые проще в изготовлении, более удобны при монтаже и не подвергаются забиванию материалом (рисунок 1.4) (рассматривая сопла, направленные вниз).

Рисунок 1.4. Схема аэрационного устройства в виде аэрокольца с соплами

При псевдоожижении цемента с помощью пористых перегородок, а также сопловых аэрационных устройств, возникают свойственные негативно влияющие на процесс транспортирования показатели [20, 25, 27].

Увеличивается расход воздуха из-за прохода сжатого воздуха через поровые каналы без достаточного контакта с транспортируемым материалом. Отрицательными факторами также следует считать закупоривание сопел и пор, возникновение значительных зарядов статического электричества. Также негативным является продвижение материала в разгрузочной трубе порциями, что может привести к зарастанию транспортирующего трубопровода.

Если через слой материала проходит поток транспортирующего агента (сжатого воздуха) с различной скоростью, то состояние псевдоожиженного слоя оказывается различным в зависимости от скорости этого потока. Чтобы достигалось эффективное псевдоожижение с оптимальным расходом сжатого воздуха, необходимо поддерживать постоянную скорость потока воздуха, от которой зависит скорость псевдоожижения материала.

Все перечисленные недостатки могут быть устранены рациональным подбором аэрационного устройства для определенного вида транспортируемого материала. В частности для цемента с его физико­

механическими свойствами псевдоожижение с помощью аэрационных устройств в виде пористых перегородок затруднительно. Применение сопловых устройств с малым гидравлическим сопротивлением не всегда оказывает необходимого воздействия на цемент, а доработанное устройство, вслед за повышением эффективности, может привести к увеличению расхода сжатого воздуха. Поэтому для эффективной работы пневмокамерных насосов с пониженным расходом сжатого воздуха необходимо применять конструктивно новые аэрационные устройства, удовлетворяющие требованиям производства.

1.3