ES2948196T3 - Aparato para transportar material pulverizado - Google Patents

Abstract

Un transportador para material pulverizado comprende en combinación un conducto, un tornillo montado de forma giratoria dentro del conducto que tiene un extremo de entrada de material y un extremo de descarga de material, medios para girar el tornillo, medios para suministrar material al tornillo en el extremo de entrada de material, por lo que el material se compactará a medida que avanza mediante el tornillo hasta el extremo de descarga del material, y medios para admitir un gas bajo presión al material compactado en el extremo de descarga del material para hacerlo fluido. En una porción del tornillo se forma un sello de material mediante el avance del material compactado mediante el tornillo, en donde hay bolsas de material formadas entre tramos de tornillo adyacentes, en donde el volumen del tamaño de la bolsa está en su máximo más cercano al extremo de entrada de material y en su mínimo. más cercano al extremo de salida del material, con al menos el doble de bolsillos de tamaño mínimo que de tamaño máximo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato para transportar material pulverizado

Antecedentes de la invención

Se conocen en la técnica bombas de tornillo en las que se mezclan materiales secos pulverizados de flujo libre con aire en la carcasa de descarga de la bomba para impartir una condición fluida similar a un líquido a los materiales transportados. En tal condición fluida, los materiales pulverizados pueden moverse a través de una tubería situada corriente abajo de la bomba, que potencialmente se extiende distancias de hasta 1371,6 metros (4500 pies), como una columna relativamente densa y a baja velocidad mediante la energía cinética del aire comprimido en expansión y el desplazamiento del material en la tubería por la propia bomba. Una bomba de tornillo de este tipo se muestra en la patente US 1.553.539, de Kinyon, con fecha de 15 de septiembre de 1925 y que se incorpora en su totalidad en la presente memoria como referencia. En una realización, se muestra la bomba compuesta en parte por un solo tornillo con filetes con un paso ligeramente decreciente hacia el extremo de descarga de material para formar un sello o bloqueo positivo continuo, con aire suministrado a través de un anillo de aire más allá del filete terminal del tornillo. Además, en la bomba de tornillo que se muestra en la patente US 2.127.693 A, de 16 de abril de 1937, se utiliza un transportador neumático para transportar cemento en polvo Portland seco a través de conductos o tuberías de varios cientos de metros de largo, por medio de aire a presión.

El diseño de una bomba de tornillo de este tipo ha resultado notablemente viable a lo largo de los años, aunque ha estado sujeto a mejoras incrementales. Por ejemplo, en el periodo 1980-1990, se adoptó la presurización en los alojamientos de los cojinetes o en el alojamiento de los cojinetes de descarga de varias realizaciones de la bomba de tornillo descrita anteriormente como un medio para evitar que el material migre al área de los cojinetes y provoque un fallo prematuro de los cojinetes. Esto redujo significativamente los fallos de los cojinetes, lo que redujo los costes de mantenimiento y el tiempo de inactividad de la bomba. En 1999, se introdujo un diseño de tornillo dividido en dos y tres piezas para permitir que el usuario final reemplazara solo una parte del tornillo de la bomba más rápido y con un menor coste de material.

El objetivo de la presente invención es continuar realizando mejoras en el diseño de la bomba de tornillo para mejorar el consumo de energía y la capacidad del transportador.

Estos y otros objetivos se obtienen mediante la presente invención según las reivindicaciones adjuntas, ilustrándose con más detalle en las Figuras, en las que

La Figura 1 es una vista en alzado lateral del dispositivo original de la técnica anterior y se muestra con fines ilustrativos.

La Figura 2 es una vista en planta del dispositivo de la presente invención.

La Figura 3 es una vista en alzado lateral, parcialmente recortada, de una realización del dispositivo de la presente invención.

La Figura 4 es una sección a lo largo de la línea E-E de la Figura 2.

La Figura 5 es una vista de un nuevo diseño de tornillo de la presente invención.

La Figura 6 es una vista de la sección del tornillo que se extiende de X a X' en la Figura 5.

La Figura 7 es una realización de una entrada de material según la invención.

En la forma de la técnica anterior el aparato que se muestra en las Figuras 1, 10 es una carcasa cilíndrica dotada en un extremo de un pie de soporte 11 y conectada en el otro extremo a un soporte 12, que tiene un orificio cilíndrico del mismo diámetro que el interior de la carcasa. La longitud de la carcasa que se extiende desde el punto a hasta el punto a' en la Figura 1 y la Figura 3 define el cilindro de la carcasa cilíndrica, que es la parte de la carcasa en donde el tornillo está encajado estrechamente en las paredes interiores de la carcasa, de modo que cuando se transporta material a través del mismo, se forma un sello de material que impide el paso del aire de transporte a través del orificio desde el extremo anterior de la carcasa 10, es decir, la parte de la carcasa más cerca del pie de soporte 11 y la descarga de material.

Sobre el orificio hay una tolva 13 de cualquier forma y capacidad adecuadas dotada de una válvula u otra forma de dispositivo de control 14 mediante el cual se puede regular la descarga de material pulverizado desde la tolva. Extendiéndose a través de la carcasa 10 hay un transportador de tornillo 15, cuyo eje 16 se extiende a través de un cojinete adecuado 17 que también funciona como cierre para el extremo exterior del orificio. El eje continúa a través de un cojinete 18 que constituye el soporte principal del eje. El extremo del eje está conectado a un motor eléctrico 19 u otra fuente de energía y, preferiblemente, la conexión debería tener la forma de un acoplamiento flexible 20.

El tornillo contendrá una pluralidad de filetes 40. En la ilustración, el paso del transportador de tornillo 15 (definido como la distancia del punto intermedio de un filete al punto intermedio del siguiente filete adyacente ubicado en la dirección del movimiento del material a través del tornillo) disminuye desde el extremo por el que se suministra el material hasta el extremo por el que se descarga. El propósito de esta disposición es comprimir el material pulverizado a medida que se acerca al extremo de descarga del tornillo, de modo que el material actuará como un sello para evitar que el fluido que se introduce en el material cuando sale del tornillo fluya a través de la carcasa hacia la tolva y remueva el material antes de que haya sido descargado desde el tornillo. El volumen real de la región de compresión entre filetes adyacentes, y no el paso, determinará el grado de compresión del material que se transporta. Por ejemplo, en la Figura 1, tres filetes adyacentes 40a, 40b y 40c están situados en la dirección del flujo de material a través del transportador, es decir, a medida que se mueve desde la tolva 13 hacia la carcasa o cámara 31 cónica. La región de compresión d entre los filetes 40a y 40b es el volumen en el espacio que se extiende desde la pared anterior del filete 40a hasta la pared posterior del filete 40b, y la región de compresión e entre los filetes 40a y 40b es el volumen en el espacio que se extiende desde la pared anterior del filete 40b hasta la pared posterior del filete 40c. A los efectos de la presente memoria, la región de compresión entre filetes adyacentes se denomina en la presente memoria "bolsa" y, por lo tanto, con referencia específica a la Figura 1, la región de compresión d entre los filetes 40a y 40b se denomina alternativamente bolsa d y la región de compresión e entre los filetes 40b y 40c se denomina alternativamente bolsa e.

Con el fin de introducir fluido en el material, se adjunta al extremo anterior de la carcasa 10 una pieza de fundición anular 21. En un extremo del paso, se enrosca un extremo de una tubería 24 que conduce a un depósito 25 en donde el fluido que se inyectará en el material puede comprimirse mediante un compresor adecuado 26 que puede ser accionado por el motor 19 que acciona el transportador de tornillo. El depósito 25 puede estar dotado de un manómetro 28, y una válvula de regulación adecuada 29 puede insertarse en la tubería 24 para controlar la cantidad de fluido suministrado al material.

El fluido se introduce en el material pulverizado a través de una serie de orificios dirigidos hacia delante (no mostrados). Unida a la cara frontal de la pieza de fundición anular 21 hay una carcasa o cámara cónica 31 a cuyo extremo exterior está conectada una tubería 32 a través de la cual se distribuye el material pulverizado. La tubería 32 puede estar dotada de ramificaciones en caso de que el material deba transportarse a varios puntos. Versiones posteriores del dispositivo de la técnica anterior, en lugar de descargar el material en línea recta y en línea con la línea central del tornillo, tal como se muestra en la Figura 1, descargan el material hacia la derecha o la izquierda y perpendicular a la línea central del tornillo. Esto se muestra en la salida 41, como se representa en las Figuras 2 y 3.

Según la presente invención, se ha descubierto que el rendimiento de la bomba de tornillo mejora cuando el volumen de compresión disminuye a lo largo del tornillo según parámetros específicos. Específicamente, para crear un mejor sello dentro del cilindro de la bomba de tornillo, a menudo se usa compresión. Aquí es donde el paso del tornillo, y más específicamente el volumen de la bolsa entre cada filete adyacente, disminuye a medida que se acerca al extremo de descarga. Esta reducción del área aprieta el material contra el tornillo y el cilindro para formar un sello de material. Manteniendo el material en este volumen reducido en una distancia más larga se puede formar un sello mejor. Para hacer esto, se fabricó un tornillo con menos filetes de paso de entrada (más grandes) y más filetes de descarga (más pequeños).

Al aumentar esta distancia de sello, se forma un mejor sello y se reduce el consumo de energía. Agregar filetes más pequeños adicionales requirió extender el tornillo y la longitud del cilindro, lo que ayudó a obtener un mejor sellado del cilindro al aumentar drásticamente la distancia donde se podría formar un sello con filetes de extremo de descarga con un tamaño de paso más pequeño.

Estas modificaciones no solo mejoraron la eficiencia energética, sino que también aumentaron significativamente el intervalo de presión de funcionamiento de la bomba.

Según la presente invención, en la bomba de tornillo hay tres zonas de volumen específico de bolsas a medida que el material se desplaza desde la entrada del cilindro hasta la salida del cilindro, constituyendo la Zona 1, ubicada en la parte del cilindro de tornillo más cerca de la entrada de material y que comprende una primera bolsa representada como la bolsa A y que tiene el volumen más grande, la zona 2, que comprende una o más bolsas B, cada una con un volumen intermedio más pequeño que el de la bolsa A, y la zona 3, ubicada en la parte del cilindro de tornillo más cerca de la salida de material que comprende una pluralidad de bolsas C y que tienen el volumen promedio más pequeño con respecto a las bolsas en las otras zonas. En consecuencia, en la zona 3 se produce la máxima compresión del material. En la Figura 5 también se muestra un ejemplo de las diversas bolsas y zonas.

En cuanto al número de bolsas en cada zona, en la zona 1 hay una bolsa A, en la zona 2 hay una o dos bolsas B, y en la zona 3 hay al menos dos bolsas, y preferiblemente una más bolsas que en la Zona B y, más preferiblemente, al menos dos bolsas más que en la Zona 2. Hay al menos el doble de bolsas en la zona 3 que en la zona 1.

En términos del volumen relativo de cada bolsa, cada bolsa B tendrá un volumen que oscilará de aproximadamente el 70% a aproximadamente el 90% del volumen de la bolsa A, y cada bolsa C tendrá un volumen que oscilará de aproximadamente el 70% a aproximadamente el 95%, y preferiblemente de aproximadamente el 74% a aproximadamente el 85%, del volumen de cada bolsa B. En consecuencia, cada bolsa C tendrá un volumen de aproximadamente el 50% a aproximadamente el 85%, y preferiblemente de aproximadamente el 52% a aproximadamente el 77%, del volumen de la bolsa A.

Es preferible que, dentro de una zona determinada, cuando las bolsas son de diferentes volúmenes, es decir, varían entre los valores máximo y mínimo dentro de cada zona, las bolsas queden dispuestas dentro del cilindro desde el área de entrada de material del cilindro hasta el área de salida de material en orden de volumen decreciente. Cuando la diferencia de volumen entre las bolsas adyacentes dentro de una zona es insignificante, es decir, hasta aproximadamente el 5%, disponer una bolsa más pequeña antes de una más grande cuando se mueve de la entrada a la salida de material puede no resultar en una disminución medible en el rendimiento, sin embargo, a medida que aumenta la diferencia de volumen entre las bolsas en una zona específica, el rendimiento se verá afectado negativamente si las bolsas no están dispuestas de volumen máximo a mínimo a medida que avanzan hacia la salida de material.

Con el fin de extender el cilindro para acomodar un mayor número de bolsas de menor volumen, el cilindro se alargó en un 50%, aumentando la relación longitud/diámetro de 3,3 a 5,0. Se fabricaron dos tornillos para probar la modificación de cilindro más largo. Los tornillos contenían, respectivamente, tres (para el primer tornillo) y cuatro (para el segundo tornillo) bolsas más pequeñas dispuestas consecutivamente con un paso de 100 mm situadas junto al extremo de salida de material del cilindro.

El primer tornillo tenía filetes con los siguientes pasos: 150 mm > 130 mm > 115 mm > (3) filetes 100 mm. El segundo tornillo tenía filetes con los siguientes pasos: 150 mm > 125 mm > (4) filetes 100 mm.

En las pruebas, la eficiencia volumétrica (tasa de rendimiento) aumentó para ambos diseños de tornillo y el consumo de energía se redujo significativamente.

Los nuevos diseños dieron como resultado potencias nominales máximas mucho más bajas que la bomba de estilo estándar. Los requisitos de energía total se redujeron (en el mejor de los casos) de aproximadamente el 15% a aproximadamente el 30%.

Si bien se obtuvieron mejores resultados utilizando el cilindro de longitud estándar con las dimensiones de bolsa modificadas, un cilindro más largo permite una mayor distancia de sello, y una disminución más gradual de los filetes. Aumentando la longitud del sello del cilindro y ajustando los diseños de los tornillos, el rendimiento y el consumo de energía a presiones de línea más altas y superiores se beneficiarán enormemente.

Existen diferencias adicionales entre la carcasa de descarga de la presente invención y la carcasa estándar del diseño de la técnica anterior. En una realización de la presente invención, la carcasa no tiene boquillas para el suministro de aire, sino un área rectangular abierta para que el aire fluya y se mezcle con el material.

La realización que se muestra en las Figuras 2 y 3 muestra la carcasa de descarga como una configuración de válvula de aleta doble (salida), en donde el material sale por ambos lados del tornillo a la corriente de aire que discurre debajo de la bomba. Como se indicó, esta configuración renuncia al uso de boquillas. Como se muestra además en las Figuras 5 y 6, se puede aplicar un revestimiento duro 81 en la superficie del tornillo para prolongar su vida útil.

Como se indica, la bomba de tornillo del tipo descrito utiliza un tornillo para desplazar el material hacia delante desde un área de baja presión (casi atmosférica) a una presión más alta para cargar una línea de transporte neumático. Un tornillo giratorio usa la fricción de una pared estacionaria para desplazar el material hacia delante. Actualmente, se permite que el material en la tolva de entrada se acumule en el tornillo y lo rodee por todos lados.

Los materiales a granel que normalmente se transportan con una bomba de tipo de tornillo fluyen y se mueven con facilidad, por lo que mantener el material estacionario debajo del tornillo ayuda a reducir parcialmente la turbulencia/movimiento localizados. La disposición de una superficie estacionaria muy cerca del lado inferior del tornillo tiene el efecto de que el tornillo desplace el material en el cilindro de manera más eficiente, lo que aumenta la capacidad. Esto se ha logrado con el dispositivo en forma de bebedero con nervaduras indicado como 61 en las Figuras 4 y 7.

Alternativamente, se puede utilizar un dispositivo en forma de bebedero de paredes lisas dispuesto muy cerca del tornillo para aumentar la capacidad.

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Transportador para material pulverizado que comprende la combinación de:

un conducto;

un tornillo montado de forma giratoria dentro del conducto que tiene un extremo de entrada de material y un extremo de descarga de material, en donde el paso del tornillo disminuye del extremo de entrada de material al extremo de descarga de material, compactando así el material a medida que avanza mediante el tornillo hacia el extremo de descarga de material;

un motor para girar el tornillo, en donde el giro del tornillo da como resultado la formación de un sello de material por el material compactado en una parte del tornillo;

una tolva para suministrar material al tornillo en el extremo de entrada de material; y

un compresor para admitir un gas a presión en el material compactado en el extremo de descarga de material para hacerlo fluido de modo que el material será transportado a través del conducto conectado al extremo de descarga de material del tornillo por la presión así aplicada, en donde el sello de material formado por el material compactado evita que el gas se desplace del extremo de descarga de material al extremo de entrada de material; en donde en la parte del tornillo donde se forma el sello de material hay bolsas de material formadas entre filetes de tornillo adyacentes, en donde la disminución en el paso del tornillo del extremo de entrada de material al extremo de descarga de material da como resultado que la bolsa de material más cerca de la entrada de material tiene el volumen máximo de cualquier bolsa de material y las bolsas de material que tienen el volumen mínimo están en la parte del tornillo donde se forma el sello de material más cerca del extremo de descarga de material, y en donde al menos dos de dichas bolsas de volumen mínimo están ubicadas en la parte del tornillo donde se forma el sello de material más cerca del extremo de descarga de material, teniendo cada bolsa un volumen de aproximadamente el 50% a aproximadamente el 85% del volumen de la bolsa de tamaño máximo; caracterizado por que,

el transportador comprende:

una válvula de salida en forma de aleta doble configurada en el extremo de descarga de material, en donde el material sale por ambos lados del tornillo a una corriente de aire que discurre por debajo del tornillo; y una tubería dispuesta en el extremo de descarga de material, en donde la tubería se ramifica en al menos dos ramificaciones (41), en donde cada una de las ramificaciones (41) forma un ángulo perpendicular a la línea central del tornillo.

2. Transportador según la reivindicación 1, en donde hay al menos tres bolsas de tamaño mínimo.

3. Transportador según la reivindicación 2, en donde cada bolsa de tamaño mínimo tiene un volumen de aproximadamente el 52% a aproximadamente el 77% del volumen de la bolsa de tamaño máximo.

4. T ransportador según la reivindicación 1, en donde hay al menos una bolsa intermedia ubicada en la parte del tornillo donde se forma el sello de material intermedia entre las bolsas de volumen mínimo y las bolsas de volumen máximo, teniendo dicha al menos una bolsa intermedia un volumen superior al volumen de cualquiera de las bolsas de volumen mínimo pero inferior al volumen de la bolsa de volumen máximo.