CN112061789B - 一种用于气力输送装置的连接件及该气力输送装置 - Google Patents

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Abstract

本申请属于化工输送设备技术领域，具体涉及一种用于气力输送装置的连接件及该气力输送装置。所述连接件包括连接件主体、输送管和进气管；所述连接件主体上开设有垂直贯通连接件主体的送料通道；所述送料通道的纵截面呈顶部宽底部窄的结构；所述进气管与连接件主体垂直设置，且进气管的顶部与送料通道底部连通；所述输送管位于连接件主体的底部；输送管穿过进气管使输送管内部与进气管连通。基于一个总的发明构思，本发明还包括带有上述连接件的气力输送装置以及利用上述气力输送装置进行气力输送的方法。本申请装置不需要专门配置气体增加泵、罗茨真空泵等动力设施，动力耗损小，适用于粉状物料较慢速度、较短距离输送给料的情况。

Description

一种用于气力输送装置的连接件及该气力输送装置
技术领域
本申请属于化工输送设备技术领域，具体涉及一种用于气力输送装置的连接件及该气力输送装置。
背景技术
气力输送又称气流输送，是利用气流的能量，在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料，是流态化技术的一种具体应用。气力输送装置的结构简单，操作方便，一般是由气体动力源、供料装置、输送管道、分离装置组成，可作水平的、垂直的或倾斜方向的输送，在输送过程中还可同时进行物料的加热、冷却、干燥和气流分级等物理操作或某些化学操作。根据颗粒在输送管道中的密集程度，气力输送分为：1、稀相输灰：固体含量低于1～10kg/m3，操作气速较高(约18～30m/s)，输送距离在300m以内。2、密相输灰：固体含量10～30kg/m3或固气比大于25的输送过程。输送距离达到500m以上，适合较远距离输送。
与传统的机械输送相比，气力输送输送量大、输送距离长、输送速度较高，能在一处装料然后在多处卸料；气力输送可以防止物料受到外界的污染，提高输送效率，并且不占地面空间，特别适用于输送类似磷矿粉、水泥、聚乙烯、聚丙烯、粮食、药粉等粉状、粒状和纤维状的物料。但是气力输送普遍也存在动力消耗大；在输送管道中与气流及物料接触的管道及管件磨损较大，尤其在流速较快时磨损更严重；输送管道磨损无法察觉等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请的目的是提出一种用于气力输送装置的连接件及该气力输送装置，所述装置不需要专门配置气体增加泵、罗茨真空泵等动力设施，动力耗损小，适用于粉状物料较慢速度、较短距离输送给料的情况。
为了实现上述技术目的，本申请采用以下技术方案：
一种用于气力输送装置的连接件，所述连接件包括连接件主体、输送管和进气管；
所述连接件主体上开设有垂直贯通连接件主体的送料通道；所述送料通道的纵截面呈顶部宽底部窄的结构；送料通道外侧的连接件主体上开设有用于连接外部料仓的螺栓孔；
所述进气管位于连接件主体的底部；进气管与连接件主体垂直设置，且进气管的顶部与送料通道底部连通；
所述输送管位于连接件主体的底部；输送管与连接件主体平行设置且输送管穿过进气管，使输送管内部与进气管连通。
优选的，所述输送管的一端设有控制气体流入的进气阀，输送管的另一端设有控制物料流出的出料阀；所述进气管上也设有进气阀。
优选的，所述进气阀和出料阀为气动阀门或电动阀门。
一种带有上述连接件的气力输送装置，所述气力输送装置包括料仓、连接件、气源以及连接气源与料仓、气源与连接件的气相管线；
所述料仓上设有重量传感器和压力传感器；料仓顶部设有进料口，料仓底部设有出料口；连接件固定于料仓底部，且连接件的送料通道与料仓的出料口相通；料仓的上部设有进气口，进气口处设有连接管；所述连接管通过气相管线与气源连通；所述气源还通过气相管线分别与输送管和进气管连通。
优选的，所述料仓的出料口处固定有法兰盘；连接件主体的形状与法兰盘形状相适配；连接件主体与法兰盘之间设有垫片，螺栓穿过连接件主体上的螺栓孔将连接件与料仓底部密封固定连接。
优选的，所述输送管的进气阀端通过气相管线与气源相连通；所述输送管的出料阀端与外部的送料管连通。
进一步优选的，所述气相管线和/或送料管为透明材质制成。所述透明材质可为PTFE、PFA、PU、EVA；采用透明材质能够实时观察管内情况，从而避免送料管中的物料堵塞。
优选的，所述连接管上设有进气阀；所述气源与输送管之间的气相管线上设有气体流量计。
基于一个总的发明构思，本申请还包括利用上述气力输送装置进行气力输送的方法，所述方法包括：打开气源，首先向料仓内充入气体；待料仓内压力达到设定值后，开启输送管和进气管的进气阀，并同时开启出料阀，开始气力输送；所述料仓内压力控制范围0.051～0.073MPa；所述输送管内的进气流量控制范围1.0～1.5m3/h。
与传统气力输送装置相比，本申请的有益效果为：
1)本申请不需要专门配置气体增加泵、罗茨真空泵等动力设施，所需气源压力不超过0.1MPa，利用工厂公用工程系统的压缩空气、仪表空气、氮气或其他不与物料反应的气体即可作为输送气源，气源标准要求低，因而动力耗损小；
2)本申请设置有重量传感器和压力传感器，可根据输送需求调节供气量，控制物料输送速度；
3)本申请气力输送装置特别适用于粉状物料缓慢定量输送给料的情况；由于输送速度慢、输送距离短，因而输送管道管件磨损较小，后期维护成本低。
附图说明
图1本申请连接件的结构示意图；
图2为图1中连接件的俯视图；
图3为图2中沿A～A’线的剖视图；
图4本申请所述气力输送装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步的详细描述。需要说明的是，实施例中所述“上”、“下”、“内”、“外”等用语，仅为阐明各结构的相对位置关系，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
一种用于气力输送装置的连接件，如图1～4所示，所述连接件包括连接件主体1、输送管和进气管2。
连接件主体1上开设有垂直贯通连接件主体的送料通道11；送料通道11的纵截面呈顶部宽、底部窄的结构。在本实施例中送料通道11的顶部为长条形，送料通道11的内壁向下逐渐缩小，至底部时送料通道11收缩呈圆形。此种设计能保证物料进入送料通道11后缓慢向下滑落，并在进气管2气流的作用下于送料通道11底部充分流化。连接件主体1的边缘开设有若干用于连接外部料仓的螺栓孔12。
进气管2位于连接件主体1的底部；进气管2与连接件主体1垂直设置，且进气管2的顶部与送料通道11底部连通。通过设置进气管2，避免物料落入输送管后在送料通道11下方沉积，并保证物料充分流化。
所述输送管位于连接件主体1的底部；输送管与连接件主体1平行设置且输送管穿过进气管2，使输送管内部与进气管2连通。进气管2将输送管分为位于左侧的送料部3和位于右侧的进气部4；进气部4上设有第一进气阀41；送料部上设有出料阀31；第一进气阀41和出料阀31分别位于输送管的两端。进气管2上设有第二进气阀21。通过控制第一进气阀41、第二进气阀21以及出料阀31的开启关闭，实现对送气量和送料量的调节。
在本实施例中，所述出料阀31、第一进气阀41和第二进气阀21均为气动阀门，选择气动阀门可以提高响应时间，从而提高对物料或气体流速的控制精度。
实施例2
一种带有实施例1中连接件的气力输送装置，如图4所示，所述气力输送装置包括料仓5、连接件、气源以及连接气源与料仓、气源与连接件的气相管线；
料仓5顶部设有用于物料进入料仓的进料口53，料仓5底部设有物料的出料口54。出料口54底部固定有法兰盘57。连接件位于法兰盘57的下方，且连接件主体1的形状与法兰盘57形状相适配；为了保证料仓5与连接件的密封闭合连接，连接件主体1与法兰盘57之间设有垫片，螺栓穿过连接件主体1上的螺栓孔从而将连接件固定于料仓5底部。料仓5侧壁设有测定料仓内5物料重量的重量传感器9。
料仓5的顶部开设有进气口，进气口处设有连接管55。连接管55整体呈水平放置的T型，包括竖直部，以及与竖直部连通并向竖直部一侧延伸的水平部。连接管55竖直部的底部与进气口连通；竖直部的顶部设有压力传感器10，从而实时监测料仓5内的压力。连接件55水平部的端部设有第三进气阀51；第三进气阀51上连接气相管线，通过气相管线将连接管与设于外部的气源连通。
气源与输送管、气源与进气管2之间也设有气相管线；气相管线利用快插接头分别与第一进气阀41和第二进气阀21插接，从而将气源与输送管的进气部4、气源与进气管2连通。所述气源与第一进气阀41之间的气相管线上设有控制输送管内气体流速的气体流量计8。
上述阀门(包括出料阀31、第一进气阀41、第二进气阀21和第三进气阀51)均为气动阀门。上述阀门、气体流量计8、在线监测传感器(包括重量传感器9和压力传感器10)均通过电路与PLC控制器电连接，根据流量计和在线监测传感器的实时数据，反馈控制上述阀门的开启与关闭。此采用本领域常规技术即可，非本申请的创新之所在，故此不再赘述。上述阀门、气体流量计和在线监测传感器的信号也可直接引入DCS控制系统进行远程控制。
本实施例中气力输送装置在安装时，首先在连接件与法兰盘57之间放置垫片，然后用螺栓将连接件与法兰盘57紧固；将与气源连通的气相管线利用快插接头依次连接到第一进气阀41、第二进气阀21和第三进气阀51上；将外部的送料管利用快插接头连接到出料阀31上，即可。
安装完成后，开启设于气源总出线上的总进气阀7并开启第三进气阀51，首先向料仓5中充入气体；待料仓5内压力达到设定值后，开启第一进气阀41和第二进气阀21，并同时出料阀31；料仓5内的物料经过出料口54由连接件的送料通道进入输送管开始气力输送。为了便于观察物料的输送情况，送料管为PTFE材质的透明软管；在输送过程中，通过观察送料管内物料的输送情况判断物料是否在管道中堵塞；若物料在管道出现堵塞，可加大第一进气阀41和第三进气阀51的开启频率，增大料仓的压力或输送管内的送气量。
本实施例中所用气源来自空气压缩机；所用气源也可为工业生产中的仪表空气、工业氮气或其他不与物料反应的气体，原则上气源压力不超过0.1MPa均可。所述送料管的材料还可为其他，如PFA、PU、EVA等，原则上所述材质的替换不影响物料输送的技术效果。
以下结合具体的试验例来进一步说明本申请气力输送装置的使用效果。
试验例1
首先，利用实施例2中气力输送装置进行氟化锂物料输送，目的是考察送气量对该装置物料输送量的影响，具体过程如下：
打开气源，依次开启总进气阀和第三进气阀，向料仓内充入气体；待料仓内压力达到设定值后，开启第一进气阀和第二进气阀，并同时开启出料阀，开始气力输送。所述料仓内压力控制在0.05MPa；输送管内的进气流量控制范围0.6～1.6m3/h。
料仓内氟化锂的粒度粒径范围2～1000μm，D50(粒径中间值)为200μm；料仓内氟化锂固体堆积密度1300～1500kg/m3。所用送料管采用Φ12规格PTFE透明软管，透明软管长度3m。将送料管一端利用快接插头与出料阀连接，另一端置于卸料点处，通过测定单位时间内卸料点出料的重量，计算物料输送量。在相同料仓压力情况下，调节气体流量计控制输送管内的送气量，不同送气量条件下的物料输送量结果对比见表1；
表1不同送气量对物料输送量的影响
Figure BDA0002696892680000051
从表1可以看出，相同时间内，输送管的送气量越大，物料的输送量越大；且随着送气量的增加，单位送气量可携带的物料也越多，输送效率越高；
根据现场情况发现，当送气量低于1.0m3/h时，观察到送料管内物料流化程度低，物料主要堆积于送料管底部，呈涌状推进状态；当送气量在1.0～1.5m3/h时，物料在送料管内开始处于悬浮状态，此时是最理想的气流输送状态；当送气量达到1.6m3/h时，单位送气量携带的物料重量已无提升，并且送料管振动幅度增大，物料在输送管内冲刷管壁剧烈，容易造成输送管磨损或连接脱开，因而输送管的送气量控制范围1.0～1.5m3/h较为合适。
试验例2
接着，考察了料仓内的压力对气力输送装置物料输送的影响。
采用试验例1中物料和装置，与试验例1的不同之处在于，试验过程中关闭第一进气阀和第二进气阀，仅开启第三进气阀；待料仓内压力升高到规定值后，关闭第三进气阀，依靠料仓内的压力进行输送，每3分钟记录一次输送量和料仓压力变化情况。
料仓内不同压力条件下的物料输送量结果对比见表2；
表2料仓内不同的压力条件对物料输送量的影响
Figure BDA0002696892680000061
从表2可以看出，仅靠料仓内压力进行物料输送时，当料仓压力值设定在0.09MPa至0.051MPa范围内时，3分钟内料仓的压降值约为0.008MPa，单位时间内物料的输送量随料仓内压力值的降低几乎等量减少；而当料仓内压力值低于0.051MPa后，3分钟时间内料仓的压降值降至0.005～0.003MPa，单位时间内物料的输送量显著减少。
试验例3
试验例2中考察了仅依靠料仓压力对物料输送量的影响，从试验例2中结果可以看出，当料仓压力低于0.051MPa时，物料输送量显著减少。考虑到试验例2中物料在输送管和送料管内输送时会与管壁存在摩擦作用，物料输送量越小，摩擦力的阻力作用越显著；因而，接着考察了在固定送气量的条件下，料仓压力对物料输送量的影响。
采用试验例2中物料和装置，与试验例2的不同之处在于，输送过程中开启第一进气阀和第二进气阀；控制第二进气阀仅少量进气，目的是避免物料落入输送管后沉积于送料通道下方；控制气体流量计的流量在1m3/h；然后开启第三进气阀，待料仓内压力升高到规定值后关闭第三进气阀，观察固定送气量、不同料仓压力条件下的物料输送量对比见表3；
表3固定送气量、不同压力条件下的物料输送量对比
Figure BDA0002696892680000071
由表3可以看出，固定送气量的情况下，料仓压力与物料的输送量成正比。但在实际操作中可以观察到，当压力超过0.073MPa时，送料管振动开始增大，观察到物料在送料管内冲刷管壁较剧烈，易造成软管磨损；而当料仓压力低于0.051MPa时，物料在输送管内由悬浮状态变为底部涌状推进状态。
从试验例2～3可以看出，料仓内压力范围0.051～0.073MPa是本申请较为合适的控制范围。

Claims (5)

1.一种利用气力输送装置进行的气力输送方法，其特征在于：所述气力输送方法用于对粉状物料氟化锂进行慢速、定量、短距离输送；
所述气力输送装置包括料仓、连接件、气源以及连接气源与料仓、气源与连接件的气相管线；
所述连接件包括连接件主体、输送管和进气管；
所述连接件主体上开设有垂直贯通连接件主体的送料通道；所述送料通道的纵截面呈顶部宽底部窄的结构；送料通道外侧的连接件主体上开设有用于连接外部料仓的螺栓孔；
所述进气管位于连接件主体的底部；进气管与连接件主体垂直设置，且进气管的顶部与送料通道底部连通；
所述输送管位于连接件主体的底部；输送管与连接件主体平行设置且输送管穿过进气管，使输送管内部与进气管连通；
所述料仓上设有重量传感器和压力传感器；料仓顶部设有进料口，料仓底部设有出料口；连接件固定于料仓底部，且连接件的送料通道与料仓的出料口相通；料仓的上部设有进气口，进气口处设有连接管；所述连接管通过气相管线与气源连通；所述气源还通过气相管线分别与输送管和进气管连通；
所述料仓的出料口处固定有法兰盘；连接件主体的形状与法兰盘形状相适配；连接件主体与法兰盘之间设有垫片，螺栓穿过连接件主体上的螺栓孔将连接件与料仓底部密封固定连接；
所述输送管的进气阀端通过气相管线与气源相连通；所述输送管的出料阀端与外部的送料管连通；
所述气源与输送管之间的气相管线上设有气体流量计；
所述气相管线和/或送料管为透明材质制成；
利用所述气力输送装置进行气力输送的具体步骤为：
打开气源，首先向料仓内充入气体；待料仓内压力达到设定值后，开启输送管和进气管的进气阀，并同时开启出料阀，开始气力输送；所述料仓内压力控制范围0.051~0.073MPa；所述输送管内的进气流量控制范围1.0~1.5m³/h。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述输送管的一端设有控制气体流入的进气阀，输送管的另一端设有控制物料流出的出料阀；所述进气管上也设有进气阀。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述进气阀和出料阀为气动阀门或电动阀门。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述送料管为透明材质制成；所述透明材质为PTFE、PFA、PU或EVA。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述连接管上设有进气阀。
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