CZ310527B6 - Zařízení kontinuálního dávkování sypkých materiálů - Google Patents

Abstract

Zařízení kontinuálního dávkování sypkých materiálů sestává z těla (2) tvořeného zásobníkem (3), pod kterým je uspořádán alespoň jeden vynášecí šnek (4), výstupem (5) ze zásobníku (3), a tělem vstupu (6) dávkování; a z dávkovacího žlabu (8), ve kterém jsou uspořádány alespoň dva dávkovací šneky (12) s výpadem dávkovaného materiálu, přičemž v rámci těla (6) vstupu dávkování je uspořádán alespoň jeden plnicí snímač (9) zatížení; a na straně těla (7) výpadu materiálu je uspořádán alespoň jeden hlavní snímač (10) zatížení podepírající dávkovací žlab (8), přičemž dávkovací žlab (8) je osazen alespoň jedním flexibilním vertikálním kompenzátorem (13) na straně těla (6) vstupu dávkování, alespoň jedním vertikálním kompenzátorem (13) na straně těla (7) výpadu dávkování, a alespoň dvěma vůči sobě horizontálně přesazenými synchronizovanými dávkovacími šneky (12).

Description

Zařízení kontinuálního dávkování sypkých materiálů

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení kontinuálního dávkování sypkých materiálů, zejména sypkých alternativních paliv.

Dosavadní stav techniky

V dokumentu EP 2375226 B1 je představeno zařízení pro gravimetrické dávkování sypkých materiálů, zejména alternativních paliv. Sypký materiál lze odebírat ze zásobníku materiálu nad dávkovací částí vybavenou dávkovacím šnekem o menším průměru, než je šnek v navazující vážicí částí odkud je materiál vypouštěn. Dávkovací šnek je umístěn ve žlabu s hnacím hřídelem společným se šnekem ve vážicí části, který má jiný, větší žlab. Střední podélné osy obou žlabů jsou totožné. Pod vážící částí je uspořádáno vážicí zařízení, přičemž nevýhodou je, že materiál uvízlý mezi dávkovacím šnekem a váženou částí žlabu ovlivňuje vážení a způsobuje fluktuace dávkování.

V dokumentu EP 2748568 B1 je představeno dávkovací zařízení pro sypký materiál s dopravníkem poháněným motorem, který je umístěn u výstupního otvoru zásobníku sypkého materiálu a je vodorovný. Dopravník dopravuje sypký materiál ze vstupní oblasti do výstupní oblasti, přičemž vstupní oblast je umístěna pod zásobníkem sypkého materiálu a výstupní oblast je podepřena alespoň jedním měřicím zařízením, které je uspořádáno a konstruováno tak, aby bylo možné zjistit hmotnostní zatížení dopravníku sypkým materiálem. Nevýhodou je, že materiál v násypce ovlivňuje snímač pod žlabem ve výpadové části zásobníku, kde je ovlivnění závislé na výšce hladiny v zásobníku a rovnoměrnosti zatížení žlabu pod zásobníkem což ve výsledku způsobuje fluktuace dávkování. Současný stav techniky také neeliminuje pulzace způsobené samotným šnekovým dopravníkem, který z principu vytváří shluky materiálu oddělené listy šneku.

Cílem vynálezu je představit dávkovací zařízení sypkých hmot, zejména tuhých alternativních paliv, kde bude vyřešena přesnost dávkování a budou minimalizována ovlivnění vážicího systému vnějšími vlivy jako je tlak a tok materiálu uvnitř zařízení spolu s minimalizací pulzací způsobených samotným šnekovým dopravníkem.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení kontinuálního dávkování sypkých materiálů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v rámci těla vstupu dávkování je uspořádán alespoň jeden plnicí snímač zatížení, na straně těla výpadu materiálu uspořádán alespoň jeden hlavní snímač zatížení podepírající dávkovací žlab, přičemž dávkovací žlab je osazen alespoň jedním flexibilním vertikálním kompenzátorem na straně těla vstupu dávkování, alespoň jedním vertikálním kompenzátorem na straně těla výpadu dávkování a alespoň dvěma vůči sobě horizontálně přesazenými synchronizovanými dávkovacími šneky.

Ve výhodném provedení jsou flexibilní vertikální kompenzátory geometricky totožné.

V dalším výhodném provedení je tělo zařízení opatřeno na vstupu materiálu a výpadu zpracovaného materiálu geometricky totožnými horizontálními kompenzátory.

V dalším výhodném provedení je pod dnem dávkovacího žlabu umístěný kalorimetrický snímač pro umožnění výpočtu a dávkování toku energie do procesu.

- 1 CZ 310527 B6

V dalším výhodném provedení má dávkovači žlab těžiště působících sil nastaveno tak, že platí: Lt/L = max. 1/10, kde

Lt je vzdálenost plnicího snímače zatížení od těžiště, a

L je vzdálenost plnicího snímače zatížení od hlavního snímače zatížení.

V dalším výhodném provedení je v zásobníku umístěná minimálně jedna kamera pro analýzu množství, profilu povrchu materiálu v zásobníku a velikosti částic.

V dalším výhodném provedení je ve výpadu dávkování umístěná minimálně jedna kamera v dávkování pro analýzu objemového množství, profilu materiálu v dávkovacím žlabu a velikosti částic.

V dalším výhodném provedení je v těle vstupu dávkování umístěná minimálně jedna kamera v plnění pro analýzu objemového množství, profilu materiálu ve výpadu zásobníku a velikosti částic.

V dalším výhodném provedení je tělo zařízení podepřeno minimálně třemi snímači zatížení pro určení celkové hmotnosti materiálu v zařízení a následný výpočet sypné hmotnosti materiálu.

Objasnění výkresů

Vynález bude nyní představen pomocí připojených výkresů, na kterých:

obr. 1 je celkový pohled zvnějšku na zařízení kontinuálního dávkování sypkých materiálů;

obr. 2 je pohled ze strany s částečným řezem na zařízení z obr. 1;

obr. 3 je pohled zezadu a shora na zařízení s odkrytými šneky;

obr. 4 je pohled na uspořádání dávkovacích šneků; a obr. 5 je izometrický pohled zboku a zepředu na zařízení.

Příklad uskutečnění vynálezu

Na obr. 1 je celkový pohled z vnějšku na zařízení 1 kontinuálního dávkování sypkých materiálů, jehož tělo 2 je uspořádáno na stojanu 23 a obsahuje zásobník 3 a pod zásobníkem 3 je uspořádána dvojice vynášecích šneků 4 a pod touto dvojicí je uspořádána dvojice dávkovacích šneků 12. O těchto šnecích bude pojednáno později. Horní část stojanu 23 je znázorněna silnou přerušovanou čarou. Dále je zde vidět výstup 5 ze zásobníku a pod ním je uspořádáno tělo 6 vstupu dávkování a navazující dávkovací žlab 8. Z dávkovacího žlabu 8 vystupuje výpad 15 zpracovaného materiálu a zmíněné šneky 4 a 12 jsou poháněny pohony 24 a 25.

Na obr. 2 je pohled ze strany s částečným řezem. Jsou zde vidět části vynášecího šneku 4 a dávkovacího šneku 12. Zařízení 1 je vybaveno řídicím systémem 22, který vyhodnocuje informace z hlavního snímače 10 zatížení, plnicích snímačů 9 zatížení, kalorimetrického snímače 17, kamer 19 v zásobníku, kamer 20 v dávkování a kamer 21 v plnění, kde vhodným algoritmem podle požadavku operátora o hodnotě požadovaného dávkování, řídí otáčky pohonů 25 dávkovacích šneků 12 a pohonů 24 vynášecích šneků 4. Plnicí snímače 9 zatížení jsou podepřeny v rámci těla 6 vstupu dávkování. Dávkovací žlab 8 je na výpadové straně podepřen hlavním snímačem 10 zatížení, který je nesen tělem 7 výpadu dávkování. Zásobník 3, výstup 5 ze zásobníku 3, tělo 6 vstupu dávkování a tělo 7 výpadu dávkování tvoří jeden pevný celek, který je

- 2 CZ 310527 B6 uložený na snímačích 11 zatížení celkové hmotnosti podepřených na pevném stojanu 23. Toto umístění zamezuje ovlivnění hlavního snímače 10 zatížení deformacemi podpůrných konstrukcí při zatížení dávkovaným materiálem.

Tělo 2 zařízení 1 tvořené zásobníkem 3, výstupem 5 ze zásobníku 3, tělem 6 vstupu dávkování a tělem 7 výpadu dávkování je připojeno k navazující technologii, což je shora zařízení pro přívod materiálu na vstup 14 materiálu a zespodu např. rotační podavač dávkovaného materiálu, nebo jiná technologie, flexibilně přes geometricky totožné horizontální kompenzátory 16. Vertikální kompenzátory 13, které jsou vidět na obr. 5, jsou zde uspořádány pro zaručení silového vyvážení podél osy 27 dávkovacích šneků 12 při působení vnitřního tlaku jiného než okolního atmosférického tlaku. Vertikální kompenzátory 13 jsou geometricky totožné.

Další řídicí informací, která je brána v úvahu řídicím systémem 22, je informace kalorimetrického snímače 17 měření kalorické hodnoty dávkovaného materiálu, který je uspořádán v místě pod dnem 28 dávkovacího žlabu 8. Naměřená hodnota z hlavního snímače 10 zatížení a informace z kalorimetrického snímače 17 vstupuje do řízení otáček vynášecích šneků 4 a dávkovacích šneků 12. Podpůrnou hodnotou řízení je informace z plnicího snímače 9 zatížení, která je řídicím systémem 22 použita pro úpravu otáček vynášecích šneků 4 pro dosažení požadovaného plnění dávkovacích šneků 12.

Pro získání doplňkových informací, zejména týkajících se rozměrových informací a sypné hmotnosti je zařízení vybaveno kamerovým systémem pro identifikaci profilů vrstvy materiálu v zásobníku 3 a v dávkovacím žlabu 8 a také pro určení skutečné rychlosti materiálu v dávkovacím žlabu 8. Rovněž je zde vidět uspořádání kamer, v zásobníku 3 je kamera 19, v těle 6 vstupu dávkování je kamera 21 v plnění sledující plnění a na výpadové straně v těle 7 výpadu dávkování je kamera 20 v dávkování sledující průběh dávkování.

Na obr. 3 je dobře vidět vzájemné uspořádání vynášecích šneků 4, které jsou vedle sebe a pod nimi dávkovací šneky 12, které jsou vůči sobě přesazeny. Dávkovací žlab 8 s dvojicí dávkovacích šneků 12 je navržen tak, aby byl hlavní snímač 10 zatížení bez dávkovaného materiálu zatížen v rozsahu 0 až 150 kg. Aby se hodnota naměřená na hlavním snímači 10 zatížení zatížila co nejmenší chybou kvantování, se dávkovací žlab 8 navrhne tak, aby umístění těžiště 18 vyvolalo sílu na hlavním snímači 10 zatížení bez materiálu 0 až 150 kg nebo těžiště výslednice sil s použitím kompenzačního mechanického pákového zařízení 26 vyvozovalo zatížení hlavního snímače 10 zatížení 0 až 150 kg, což odpovídá rozsahu vzdálenosti těžiště 18 sil a vzdálenosti mezi hlavním a plnicím snímačem 10 zatížení Lt/L = max. 1/10, viz obr. 2, kde Lt je vzdálenost plnicího snímače 9 zatížení od těžiště 18, a L je vzdálenost plnicího snímače 9 zatížení od hlavního snímače 10 zatížení. Toto uspořádání umožní zvolit takový hlavní snímač 10 zatížení, aby měřicí rozsah hlavního snímače zatížení byl co nejmenší.

Tělo 2 zařízení 1 je podepřeno na minimálně třech snímačích 11 zatížení celkové hmotnosti uložených na pevném stojanu 23 pro možnost změření celkové hmotnosti materiálu v zařízení 1 s kombinací informace o profilu vrstvy materiálu v zásobníku 3 a geometrických rozměrů těla 2 zařízení 1, tak možnost výpočtu sypné hmotnosti dávkovaného materiálu.

Na obr. 4 je pohled na uspořádání dávkovacích šneků 12 při odstranění části dávkovacího žlabu 8. Dávkovací šneky 12 jsou navzájem přesazené, osová vzdálenost A mezi dávkovacími šneky 12 je menší než průměr dávkovacího šneku D, synchronizované pro zhomogenizovaní dávkovaného materiálu a k rozmělnění případných shluků materiálu, které můžou způsobovat problémy v navazujícím procesu jako dávkování do rotačního podavače nebo přímo do spalovacího procesu, kde tyto shluky prodlužují dobu prohoření a zvyšují tak emise vzniklé hořením. Nové řešení také eliminuje síly vznikající na hlavním snímači 10 zatížení způsobené klínováním materiálu mezi dávkovacím žlabem 8 a dávkovacími šneky 12 a to tím, že jsou celé dávkovací šneky 12 umístěné v jednom vážicím systému.

- 3 CZ 310527 B6

Podepření hlavního snímače 10 zatížení a plnicích snímačů 9 zatížení se nachází ve stejném mechanickém pevném celku, a to v těle 2 zařízení 1, které je tvořeno zásobníkem 3, výstupem 5 ze zásobníku 3, tělem vstupu 6 dávkování a tělem 7 výpadu dávkování. Toto umístění zamezuje ovlivnění hlavního tenzometru 10 deformacemi podpůrných konstrukcí při zatížení dávkovaným materiálem.

Na obr. 5 jsou znázorněny vertikální kompenzátory 13, které zajišťují flexibilní připojení dávkovacího žlabu 8 na tělo 6 vstupu dávkováni a výpad 15 zpracovaného materiálu.

Nové řešení v porovnání s aktuálním stavem techniky eliminuje vliv vrstvy materiálu v zásobníku na hlavní snímače 10 zatížení, jelikož jsou vynášecí šneky 4 oddělené od dávkovacího žlabu 8, který je osazen dávkovacími šneky 12 a eliminuje vliv vnitřního tlaku, jiného než okolního atmosférického na hlavní snímače 10 zatížení a plnicí snímače 9 zatížení a také axiální síly vyvolané střihem materiálu mezi vynášecími šneky 4 a materiálem v zásobníku 3.

Hlavní výhody řešení oproti současnému stavu techniky:

- Eliminace ovlivnění dávkování vynášecími šneky 4.

- Eliminace sil ovlivňujících hlavní snímač 10 zatížení vznikajících mezi dávkovacím žlabem 8 a dávkovacími šneky 12.

- Design dávkovacího žlabu s těžištěm 18 sil, dávkovacího žlabu 8 bez materiálu, působících na plnicí snímače 9 a hlavní snímače 10 zatížení tak, aby výsledná síla na hlavním snímači 10 zatížení bez materiálu byla v rozsahu 0 až 150 kg.

- Minimalizace vlivu vnitřního tlaku odlišného od okolního atmosférického tlaku použitím geometricky totožných vertikálních kompenzátorů 13 a použitím geometricky totožných horizontálních kompenzátorů 16.

- Synchronizace navzájem přesazených dávkovacích šneků 12 pro homogenizaci - rozmělnění shluků dávkovaného materiálu a zrovnoměrnění dávkování.

- Použití kalorimetrického snímače 17 pro určení dávkování energie.

- Použití kamerových systémů pro upřesnění dávkování.

- Použití kamerových systémů pro stanovení sypné hmotnosti materiálu.

Claims (9)

1. Zařízení kontinuálního dávkování sypkých materiálů, které sestává z těla (2) tvořeného zásobníkem (3), pod kterým je uspořádán alespoň jeden vynášecí šnek (4), výstupem (5) ze zásobníku (3), a tělem (6) vstupu dávkování; a z dávkovacího žlabu (8), ve kterém jsou uspořádány alespoň dva dávkovací šneky (12) s výpadem dávkovaného materiálu, vyznačující se tím, že v rámci těla (6) vstupu dávkování je uspořádán alespoň jeden plnící snímač (9) zatížení; a že na straně těla (7) výpadu materiálu je uspořádán alespoň jeden hlavní snímač (10) zatížení podepírající dávkovací žlab (8), přičemž dávkovací žlab (8) je osazen alespoň jedním flexibilním vertikálním kompenzátorem (13) na straně těla (6) vstupu dávkování, alespoň jedním vertikálním kompenzátorem (13) na straně těla (7) výpadu dávkování a alespoň dvěma vůči sobě horizontálně přesazenými synchronizovanými dávkovacími šneky (12) s osovou vzdáleností A menší než průměr D.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že flexibilní vertikální kompenzátory (13) jsou geometricky totožné.

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že tělo (2) zařízení (1) je opatřeno na vstupu (14) materiálu a výpadu (15) zpracovaného materiálu geometricky totožnými horizontálními kompenzátory (16).

4. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že pod dnem (28) dávkovacího žlabu (8) je umístěný kalorimetrický snímač (17) pro umožnění výpočtu a dávkování toku energie do procesu.

5. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že dávkovací žlab (8) má těžiště (18) působících sil nastaveno tak, že platí:

Lt/L = max. 1/10, kde

Lt je vzdálenost plnícího snímače (9) zatížení od těžiště (18), a

L je vzdálenost plnícího snímače (9) zatížení od hlavního snímače (10) zatížení.

6. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že v zásobníku (3) je umístěná minimálně j edna kamera (19) pro analýzu množství, profilu povrchu materiálu v zásobníku a velikosti částic.

7. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že v těle (7) výpadu dávkování je umístěná minimálně jedna kamera (20) v dávkování pro analýzu objemového množství, profilu materiálu v dávkovacím žlabu (8) a velikosti částic.

8. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že v těle (6) vstupu dávkování je umístěná minimálně jedna kamera (21) v plnění pro analýzu objemového množství, profilu materiálu ve výpadu zásobníku a velikosti částic.

9. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že tělo (2) zařízení (1) je podepřeno minimálně třemi snímači (11) zatížení pro určení celkové hmotnosti materiálu v zařízení a následný výpočet sypné hmotnosti materiálu.