CN1150120C - 在液相中输送固体材料块的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种在质量交换装置中输送固体材料块的方法,包含:在装置形成锯齿气动脉动,把所述脉动置换成液体的往复运动。所述运动经一个倾斜的斜坡上的裂隙指引的,以沿斜坡向上移动材料块。裂隙安排在斜坡上,并与材料块的运动方向成锐角。实施此方法的装置包含:一种管状的容器(1),一种斜坡(4),和一个用于造成液体往复运动的脉动室(14)。
Description
技术领域
本发明涉及固体材料的液体输送的方法和装置,并且包括在固相和诸如清洗液、淋溶液和溶剂等液相之间的质量交换过程的技术。本发明可以用于放射化学、化学、重水冶金和其它工业部门。本发明还可以为,处理长比宽为3至5倍的圆柱形块体形式的,并且有相当的密度的质量达数十克的固体材料,提供有效的工艺。所述的处理可以是,例如,通过去除油污或者淋溶材料片来清洁金属物品。
背景技术
最先进的质量交换过程包括固相和液相的对流运动。这种过程使之可以缩短足以进行有效的质量交换的固相和液相的接触时间。然而,固相在装置中的平均时间还不够。停留时间主要取决于固相的沉积速率,它与固相在装置的下部液体下面的积聚有关(因为它发生在柱形的装置壳中)。这种情况导致出现复杂的排出固相的装置,并且,作为规律,这些装置是不可靠的。
固体件的向上运动简化了其卸料,并且使之可能改变其在各种范畴的质量交换装置内的停留时间,此外还可以使用简单的装置。
一种在振动激励器的影响下把固体材料在倾斜的表面上向上送的方法说明于苏联发明人证书No.648240中,其中固体材料件放置在一个以一定角度对固体运动方向受振动的倾斜表面上。
这种方法使得有了液相和固相对流的可能性,但是,由于存在暴露于侵蚀性处理环境的运动部件使此方法难于在大规模的条件下实施。而且,它难于保证入口和出口管路与进行这种振动的装置进行可靠的连接。很明显,振动源必须有有限的产生振动的质量,因为在增加激励器的质量时振动就会剧烈增加。结果装置的尺寸必须小,因而产出量不大。
一种用固相和液相的对流运动过程进行质量交换过程时输送所希望的固体物品的方法公知于EP 0358354A,该装置包含一个大体V形的输送管,用于装入一种液体,并且在其上端有一个用于接收待输送的物品的入口,和一种排出处理过的物品的出口。出口通过一个低于入口开口的基底连接到入口。设有间隔时向液体施加压力脉动以经一个排料输送管移动所述物品的装置。由于液体脉动和输送管的入口和出口的固体特性的差别造成对物品的输送。
简化输送装置的结构和没有运动的结构部件是重要的优点。但是,要使固体在液体中的停留时间提供得足以有效地进行液体和有很大质量和密度的固体块之间的质量交换,就希望安排多个互相串连的这种输送装置。结果,降低了设备可靠性并且扩大了处理场所的大小。
用气动脉动动力在液体中输送固相的方法和装置公知于苏联发明人证书No.874093。在此方法中,液体往复运动在锯齿样脉动的作用下产生。动力(在气动脉动的作用下液体运动时的液体高速压力)克服因重力、固体对装置壁的磨擦力和局部损耗等造成的阻力。结果固体材料向上并且对液体对流地位移。所述装置含有:一个用于装盛液相物的V形输送管;一个接收受输送的物品并且连接到一个脉动发生装置的入口;和一个固体出口。
简化了装置结构并且没有了暴露于固体块处理的液体的运动部件是优点。但是,这个方法不足以造成有很大的质量和密度的固体物品的输送,因为固体块的运动在块片的沉降速度变得与上升速度相同时,固体片块的运动就停止了。
发明内容
本发明提供一种在“固体—液体”系统中改进对流质量交换的方法和一种在质量交换过程中输送固体材料块的装置。
根据本发明的一个方面,提供一种通过固相和液相的对流运动进行质量交换的装置中在液相中输送固体材料块的方法,包含:在该装置中形成气动脉动,通过把所述脉动施加到液相上而把所述脉动转换成液体的往复运动和沿一个倾斜的斜坡向上移动材料块,其特征在于,所述斜坡用多个叶片构成台阶状,在相邻叶片之间形成裂隙,使得当液相经所述裂隙向上运动时,该液体向上运动的方向与固体材料块沿着斜坡向上运动的方向成锐角指向。
最好,液相向上和向下往复运动使固体材料块向上离开斜坡并沿斜坡向上运动,然后向下向着斜坡运动,在这样的往复运动下,将固体材料块沿着斜坡向上输送。
另外,在相邻叶片之间放置隔栅,使裂隙形成在隔栅上,以隔栅限制固体材料沿斜坡向下移动。
进而,气动脉动具有一个锯齿状气压波形。
再者,所述液体以扁平射流方式呈前述锐角指向。
还有,沿该装置的长度方向所述扁平射流被分成多个区段。
更进一步说,所述扁平射流几乎沿整个装置的全长同时形成。
另外,所述扁平射流在相邻区设置成反相的。
更好,所述扁平射流以行波的方式形成。
在本发明的另一个方面,提供一种通过固相和液相的对流运动进行质量交换的装置中在液相中输送固体材料块的装置,包括:形成气动脉动的机构;和将所述脉动转化为液相往复运动的机构,它通过将脉动施加在液相中来将所述固体材料块沿着一个斜坡向上移送,其特征在于,所述斜坡用多个叶片构成,在相邻叶片之间形成裂隙,当液相经所述裂隙向上运动时,该向上运动的方向与固体材料块沿着斜坡向上运动的方向成锐角指向。
另外,在所述相邻叶片之间放置隔栅,所述裂隙形成在隔栅上。
再者,在所述相邻叶片之间放置隔栅,所述裂隙形成在隔栅上。
进而,气动脉动具有一个锯齿状气压波形。
更进一步说,所述装置包括一个管状容器,所述斜坡设置在容器内,所述装置还包括一个向容器中充灌材料的入口和一个从容器中排放固体材料的出口及一个用于使液体往复运动的脉动室。
还有,所述容器的纵轴线与水平面呈5至60度角放置。
更好,叶片是扁平叶片形式。
最好,所述叶片与容器的纵轴呈5至85度角,所述叶片把容器分成上区和下区。
更好,所述下区由横隔板分成各个区域,它们各经一个管与脉动室连接。
附图说明
为了便于更好地理解本发明的性质,现在仅以举例的方式参照附图说明质量对流交换过程中输送固体材料块的装置和方法的一个实施例,其中:
图1示出一种根据本发明在液体中输送固体材料的装置的截面图;
图2示出图1所示的装置沿A-A线所取的剖视图;
图3示出装置的顶视图;
图4示出图1的装置斜坡的片段;
图5示出在脉动激励下的射流作用下的固体材料的运动;
图6示出以相反方向组脉动的射流作用下的固体材料的运动;和
图7示出以“行波”方式脉动的射流作用下的固体材料的运动。
具体实施方式
参照图1至4,根据本发明的装置包含一个管状的容器1,它由斜坡4分成一个上区2和一个下区3。斜坡4由叶片形成,这些叶片以并排方式安排并且形成对水平面倾斜5至85度角的裂隙喷口。在相邻的叶片之间放置一个筛或者称栅格7以把固体材料块8保持在斜坡4上。上区2连接各种管子。管9有一个入口15,用于固体装料和液体卸料。管17用于经装置吹气体。管10用于卸出处理过的固体材料而管16用于馈入新的溶液(液相)。下区3由横隔板11分成偶数个段12,每段经各一个管13与其自身的脉动室14连通,脉动室14转而连接至一个脉动发生器(未示)。脉动室的个数取决于管状容器1的长度,但应是偶数个。
装置的运转如下。此装置以设定的流速经管16充灌液体剂。固体材料经管16供入上区2。气动脉动以预定的参数(压力、频率和入气时间及出气时间)施加在容纳在脉动室14中的液体上。在这些气动脉动的影响下,预定量的液体从脉动室迫出并且经过管13进入相应的段12。然后此液体经过喷口6和栅格7并且由此转变成扁平射流并且进入上区2内。
上区2中的多余液体充灌吹入管15中的一个游离空间。在此时刻液体的高速压力克服重力对固体材料的作用,从而后者脱离栅格7,升高到一定的高度并且输送到相邻斜坡4的喷口。
在下一个时刻,用过的压缩空气在脉动装置的作用下从脉动室14释放。结果液体经相同的路径返回脉动室并且把脉动室充灌到其初始的液位。
同时,固体块反向的运动压在栅格7上并且变得静止不动。这样固体材料块8以预定的频率沿斜坡向上并且经管10排出。液体与固体材料对流地运动并且经管15离开装置。
在图5所示的本发明的一个实施例中,所有的脉动室14由一个单一的脉动发生器同时带动。结果沿装置的长度同时形成平的射流并且所有的固体材料都脱离斜坡4并且向上和向前移位(图5中的位置“a”)。在流动反向时所述的固体材料8变得静止不动(图5中的位置“b”)。在固体沿装置的长度作为一个均匀的紧凑的层移位时,本发明方法的这个实施例是特别有效的。
在图6所示的本发明实施例中,奇数个脉动室14同时由一单个脉动发生器同时运转。由于奇数个段上形成的扁平射流,放置在此奇数段上的固体材料开始运动(图6中的位置“a”)。在此同时,所有偶数脉动室14同时由一单个脉动发生器以反相的方式同时运转,以返回液体同时用过的气体从脉动室排出(图6中的位置“b”)。放置在偶数段上的固体材料块8是静止不动的。在固体沿装置的长度作为一个薄层移位时,本发明方法的这个实施例是特别有效的。
在图7所示的本发明实施例中,脉动室14预定的程序以“行波”的方式相继地工作。图7的a、b、c和d分别表示在容器的第一、第二、第三第和第四段形成射流的情况。在该脉动室,此时正在工作以形成扁平射流的斜坡段上进行固体材料块输送。在固体沿装置的长度作为分开的堆落移位时,本发明方法的这个实施例是特别有效的。
举例
进行了三个清洁受到油脂污染的成型圆柱形件的实验。在所有三个实验中样品的特征如下:质量:6、10、20、30、36克,长度55毫米,直径:12毫米。装置如图1所示,其长度为2400毫米,其宽度为150毫米,并且斜坡叶片之间的距离是7毫米。
实验1
在装置中倾入去脂剂,然后开动脉动发生器以产生锯齿样的压缩空气脉动,脉动的进气时间与出气时间之比为0.2/2.5。四个脉动室中每个中的最大空气压力(Pmax)是0.065毫巴。固体样品以每分钟100件的速率装载在斜坡的下部,装料层厚度是3至4件样品的直径。记录了样品沿斜坡上到出口的时间。样品在容纳于管状容器中的处理溶液中停留时间记录为15分钟。
实验2
装料速率是每分钟40件,层厚等于样品的直径。进气时间与出气时间之比为0.3/0.3。压缩空气脉动(Pmax=0.060毫巴),先向奇数室内供入0.3秒然后向偶数内供入同样的时间。偶数室连接到吹风系统,并且重复上述周期。停留时间记录为20分钟。
实验3
装料速率是每分钟20件,脉动的进气时间与出气时间比为0.2/2.5。压缩空气脉动(Pmax=0.064毫巴)通过在一个电子指令装置(未示)的控制下以“行波”方式的序列工作的四个脉动发生器,相继地供应到容纳在脉动室中的溶液中。停留时间记录为22分钟。
Claims (17)
1.通过固相和液相的对流运动进行质量交换的装置中在液相中输送固体材料块的方法,包含:在该装置中形成气动脉动,通过把所述脉动施加到液相上而把所述脉动转换成液体的往复运动和沿一个倾斜的斜坡向上移动材料块,其特征在于,所述斜坡用多个叶片构成台阶状,在相邻叶片之间形成裂隙,使得当液相经所述裂隙向上运动时,该液相向上运动的方向与固体材料块沿着斜坡向上运动的方向成锐角指向。
2.根据权利要求1的方法,其特征在于,所述液相向上和向下往复运动使固体材料块向上离开斜坡并沿斜坡向上运动,然后向下向着斜坡运动,在这样的往复运动下,将固体材料块沿着斜坡向上输送。
3.根据权利要求1或2的方法,其特征在于,在所述相邻叶片之间放置隔栅,所述裂隙形成在隔栅上,所述隔栅限制固体材料沿斜坡向下移动。
4.根据权利要求1或2的方法,其特征在于,气动脉动具有一个锯齿状气压波形。
5.根据权利要求1或2的方法,其特征在于,所述液体以扁平射流方式呈前述锐角指向。
6.根据权利要求5的方法,其特征在于,沿所述质量交换装置的长度方向所述扁平射流被分成多个区段。
7.根据权利要求6的方法,所述扁平射流几乎沿整个装置的全长同时形成。
8.根据权利要求6的方法,其特征在于,所述扁平射流在相邻区设置成反相的。
9.根据权利要求6的方法,其特征在于,所述扁平射流以行波的方式形成。
10.通过固相和液相的对流运动进行质量交换的装置中在液相中输送固体材料块的装置,包括:
形成气动脉动的机构;和
将所述脉动转化为液相往复运动的机构,它通过将脉动施加在液相中来将所述固体材料块沿着一个斜坡向上移送,其特征在于,
所述斜坡用多个叶片构成,在相邻叶片之间形成裂隙,当液相经所述裂隙向上运动时,该向上运动的方向与固体材料块沿着斜坡向上运动的方向成锐角指向。
11.根据权利要求10的装置,其特征在于,在所述相邻叶片之间放置隔栅,所述裂隙形成在隔栅上。
12.根据权利要求10或11的装置,其特征在于,气动脉动具有一个锯齿状气压波形。
13.根据权利要求10或11的装置,其特征在于,所述装置包括一个管状容器,所述斜坡设置在容器内,所述装置还包括一个向容器中充灌材料的入口和一个从容器中排放固体材料的出口及一个用于使液体往复运动的脉动室。
14.根据权利要求13的装置,其特征在于,所述容器的纵轴线与水平面呈5至60度角放置。
15.根据权利要13的装置,其特征在于,所述叶片是扁平叶片形式。
16.根据权利要求15的装置,其特征在于,所述叶片与容器的纵轴呈5至85度角,所述叶片把容器分成上区和下区。
17.根据权利要求16的装置,其特征在于,所述下区由横隔板分成各个区域,它们各经一个管与脉动室连接。
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