NO132630B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et apparat for lossing av pulver-

formet material fra en tank ved omdannelse av materialet til slam.

I alminnelighet transporteres pulverformet material, f.eks. malm i pulverform, til en tank i et tankskip i form av slam, mens materi-

alet forblir i avvannet tilstand under lagring i tanken. Når imidlertid materialet skal losses fra tanken er det vanlig påny å omdanne materialet til slam.

Formålet med oppfinnelsen er å angi et apparat som er i stand til

å losse pulverformet material kontinuerlig i homogen tilstand. I

denne hensikt er det tatt som utgangspunkt et apparat som omfatter et positivt drevet, dreibart sylinderformet legeme som strekker seg vertikalt opp gjennom en sump i bunnen av tanken, samt en dyse anordnet på toppen av det dreibare legeme for dreining med dette,

og en pumpe- og ror-sammenstilling for tilforsel av vann under hoyt trykk til det indre av det sylinderformede legeme og videre gjennom dette og ut gjennom dysen.

Det særegne ved oppfinnelsen består i at apparatet omfatter en anordning for justering av dysevinkelen i overensstemmelse med vinkelen på bruddflaten for det pulverformede material i tanken og for regulering av dreiehastigheten for det sylinderformede légeme og der-

med for dysen, samt en anordning for regulering av mengden av til-

fort hoytrykksvann i overensstemmelse med slamkonsentrasjonen i sumpen.

I en videreutvikling av dette apparat omfatter apparatet en ytter-

ligere dyse, anordnet i bunnen av sumpen og innrettet til å fore lavtrykkvann inn i sumpen for regulering av slamkonsentrasjonen i denne.

Oppfinnelsen skal nærmere beskrives under henvisning til vedfoyde tegninger. Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av et vanlig lossesystem for pulverformet material. Fig. 2 er en skjematisk illustrasjon av en utforelsesform av foreliggende oppfinnelse.

Fig. 3 er et forstorret riss av sump-seksjonen i fig. 2.

Fig. h er et snitt av vannspyleseksjonen.

Fig. 5 er et snitt tatt langs linjen A-A i fig. h.

Fig. 6 er en grafisk fremstilling som viser losseoperasjonen i apparatet i henhold til oppfinnelsen.

Det skal forst beskrives en vanlig losseanordning vist i fig.'1.

Som det vil ses er det i denne anordning anordnet en sump 2 sentralt beliggende i den traktformede bunn av en tank 1, og en dreibar sylinder 3 strekker seg opp gjennom sumpen. Ved den ovre ende av sylinderen 3 er det anordnet en dyse h hvorfra trykkvann med hoyt trykk spyles mot massen av pulverformet material 5 mens sylinderen 3 dreies. Når massen av. pulverformet material treffes av trykk-vannet, omdannes det til et slam som tommes gjennom en ledning 7 sammen med lavtrykksvann innfort gjennom et innlop 6 og leveres til slutt ved. hjelp av en slampumpe 8.

I dette kjente apparat er vinkelen 6 dannet av spyleretningen for dysen i forhold til horisontalplanet konstant, rotasjonsfrekvensen^ for<*>den vertikale sylinder 3 er konstant eller ikke styrt, mengden av hoytrykksvann som spyles fra dysen og mengden lavtrykksvann er ikke styrt, og det foretas ingen styring av slamoverflatenivået' i sumpen.

Imidlertid varierer tilstanden for det pulverformede material i tanken sterkt etter som losseprosessen skrider frem, hvorved vinkelen £ av retningen av hoytrykksvannet til den pulverformede materialmasses bruddflate, hastigheten u med hvilken innsproytet vann feier materialmassens bruddflate, og avstanden mellom dysen

og bruddflaten varierer sterkt, hvilket resulterer i en sterk va-

riasjon i slamkonsentrasjonen. Slik konsentrasjonsvariasjon blir usedvanlig sterk når og u er uregelmessige. En overdreven oket konsentrasjon kan resultere i blokkering eller tetning av sumpen 2

eller roret 7 mellom sumpen og slampumpen med pulverisert material, hvilket vil resultere i en minsket uttbmming av vann sproytet inn i tanken samt tomgang av slampumpen. For å unngå slike ulemper er der intet annet alternativ enn å fortsette operasjonen med reduk-

sjon av slammets gjennomsnittlige konsentrasjon. Dette krever

imidlertid store mengder vann og storre kraftforbruk såvel som stor tankkapasitet for mottak av slammet.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et nytt

apparat som loser alle disse problemer og hvormed det blir mulig å forhoye den gjennomsnittlige konsentrasjon ved opprettholdelse av en konstant og homogen slamkonsentrasjon, og som også kan drives automatisk.

Oppfinnelsen vil nu bli detaljert beskrevet under henvisning til

de medfolgende tegninger. I fig. 2 er de samme henvisningstall som i fig. 1 brukt for å indikere de samme deler, men hoytrykksvann-spyleanordningen 10 er en spesiell og ny anordning utformet i hen-

hold til foreliggende oppfinnelse. Av fig. h vil det spesielt ses at det er anordnet en hylse 11 som strekker seg gjennom bunnen av sumpen 2, og i hvilken hylse er roterbart innpasset en roterende sylinder 12 som holdes vanntett ved hjelp av tetningsringer 13.

Den nedre ende av sylinderen 12 er forbundet med en roterende aksel

15 båret av trykklagre 1^. En sylindrisk aksel 16 for dysen h er

roterbart understottet ved den ovre ende av nevnte roterende sylinder.

Et lite tannhjul 17 festet til den sylindriske aksel er i inngrep

med en tannstang 18 som er vertikalt glidbart montert inne i den roterende sylinder 12. På toppen av den roterende sylinder er også festet et deksel 20 for beskyttelse av dysen k. Dysen k rager ut gjennom en spalte 21 i dekslet på en slik måte at dysen kan dreie seg.

En stang 22 koblet til tannstangen 18 strekker seg glidbart og roter-

bart gjennom den roterende aksel 15 og er koblet til et stempel 25 i en hydraulisk sylinder. 2h gjennom en trykk-kobling 23. Vertikal

bevegelse av stemplet 25 påtvinger således en tilsvarende bevegelse av stangen 22 og tannstangen 1:8, hvilket bevirker at dysen h dreier seg vertikalt over en vinkel 9 innen området - 90° om den sylindriske aksel 16. Det vil også bemerkes at en remskive 26 er festet til den roterende aksel 15 og forblindet gjennom en rem 27 med én remskive 29 på en motor 28, slik at drivkraften frembragt av motoren 28 overfores gjennom den roterende aksel 15 og den roterende sylinder 12 til dysen k slik at denne kan rotere i horisontalplan.

Hoytrykksvann pumpes ut fra en tank 31 ved hjelp av en pumpe 30 og innfores gjennom ventiler 32 og 33 i et ringformet kammer 35 i hyl-sen 11 gjennom innlopet 3^? hvorfra vannet strommer inn i den roterende sylinder 12 gjennom åpninger 36 dannet i sylinderen, og sprbytes ut fra dysen h-. På den annen side pumpes lavtrykksvann inn ved hjelp av en pumpe 37 og en del av dette vann fores gjennom en ledning kO inn i sumpen 2 gjennom innlopet 6, mens en annen del av lavtrykksvannet fores gjennom en ventil 38 og en ledning <*>+1 og strommer inn i sumpen 2 fra små åpninger h2 dannet langs hele den ovre omkrets av sumpen 2 for å hindre avsetning av det pulveriserte material på sumpveggene. Lavtrykksvann sproytes også inn fra en dyse V3 rettet mot en tommeledning 7- anordnet i sumpen for hurtig uttbmming av slammet i sumpen gjennom tommeledningen.

På toppen av tanken 1 er anordnet en forste påvisningstang ^5 for påvisning av mengden pulverformet material 5 i tanken. Påvisningsstangen er svingbart montert ved h6 og et midtparti av den er koblet til en vertikalt bevegelig stang k- 7 hvis vertikale stilling påvises av et potensiometer hå. Der er også anordnet en annen påvisnings-stang 50 beregnet på vertikal bevegelse og hvis vertikale stilling påvises av et potensiometer 51. Begge potensiometre <*>+8 og 51 over-forer signaler til- en hastighetsregulator 52 på motoren 28 og til en servoventil 53 i den hydrauliske sylinder 2k. Ved mottak, av sig-nalene styrer hastighetsregulatoren 32 motoren 28 til den foronskede rotasjonsfrekvens. Mens servoventilen 53 styrer trykkolje til sylinderen 2h i overensstemmelse med det mottatte signal for å bringe stemplet 25 og stangen 22 i den riktige stilling eller for å bevege dem gjennom et fast område sentrerende den faste stilling for å

dreie dysen <*>f.

I det folgende vil losseoperasjonen bli beskrevet. For starting av losseoperasjonen åpnes forst ventilen 5<*>+ og lavtrykksvannpumpen 37 og slampumpen 8 settes igang. Deretter manovreres servoventilen

53 manuelt for å bevege stemplet 25 til dets overste stilling slik

at dysens h vinkel er -90°, hvoretter hoytrykksvannpumpen 30 startes. Både hoytrykksvann og lavtrykksvann mates inn med full kapasitet under gradvis endring av dysevinkelen 9 fra -90° til 0°, hvorved det pulveriserte material i sumpen 2 tommes fullstendig ut.

Deretter bkes dysevinkelen 0 til +90° hvorved dysen er rettet opp-over og hoytrykksvann spyles ut derfra, derved dannes en smal konisk åpning eller helt parti over dysen og som strekker til overflaten av den pulveriserte materialmasse. Massens tilstand i dette trinn er vist ved strek-prikk-linjer i fig. 2. Den fri ende av påvisningsstangen h5 er i kontakt ined midtpartiet av den pulveriserte materialmasses overflate 5a og nåi1 åpningen er dannet i denne del, svinger påvisningsstangen og bevirker endring av signalet. I samsvar med denne signalendring settes hastighetsregulatoren 52

og servoventilen 53 i virksomhet for styring av dysebevegelsen. Det. vil forstås at den pulveriserte materialmasse gradvis brytes ned eller skrapes ut under dannelse av en tilnærmet konisk bruddflate ved hoytrykksvannets virksomhet. Det bor bemerkes at dysen styres på en slik måte at den danner eri vinkel på 5 til 20° mindre enn massens bruddvinkel $>, det vil si en verdi på ^ - (5 til 20°). Når overflaten av den pulveriserte materialmasse synker under et visst nivå, blir det ikke lenger mulig å påvise overflatenivået med påvisningsstangen *+5- Etter dette brukes derfor påvisningsstangen 50 i kombinasjon med potensiometret 51 for det samme formål for utforelse av den samme styring. På denne måte reduseres gradvis bruddflatens vinkel j> og når tilslutt vinkelen tø i tankbunnen. Mengden av innmatet hoytrykksvann Wh reguleres ved en regulerings-ventil 32 i overensstemmelse -med slamkonsentrasjonen påvist av et slamdensimeter 55 plassert i slampumpens 8 tommeledning. Mer spesielt minskes vannmengden når den påviste konsentrasjon er hoyere enn en fastsatt verdi, og okes når konsentrasjonen blir lavere enn den fastsatte verdi.

Stromningshastighetene til hoytrykksvannet og lavtrykksvannet påvises av en stroraningsmåler 56 for hoytrykksvann og en strom-ningsmåler 57 for lavtrykksvann, og stromningshastigheten for lavtrykksvannet styres av en styreventil 33 slik at summen W av Wh og W1 vil være tilnærmet konstant. Hvis slamkonsentrasjonen

i sumpen 2 eller i ledningen, mellom sumpen og slampumpen 8 okes overdrevent slik at slammets stromningsmotstand okes, heves slam-overflaten i sumpen, og når den overskrider et forutbestemt nivå, påvises den av nivåmåleren 58. I samsvar med påvisningen stoppes matingen av-hoytrykksvann temporært ved stengning av ventilen 33. Derved når lavtrykksvannet sin maksimale stromningshastighet og

forer bort blokkeringsmaterialet, og når overflatnivået i sumpen deretter synkersettes hoytrykksvannsysternet i normal operasjon.

Den vertikale roterende sylinders rotasjonsfrekvensstyres gjennom hastighetsregulatoren 52 i samsvar med bruddflatevinkelen

<f> påvist av påvisning ss tangen K5 eller 50 slik at f eiehastigheten TJ åv• hoytrykksstrålen på bruddflaten vil bli tilnærmet konstant. I losseoperasjonens slutt-trinn nærmer den pulveriserte material-massen bruddflatevinkel ty seg vinkelen tyj av tankbunnflaten og stromningen av det frembragte slam ned i sumpen blir mer og mer stillestående. ■ Det blir derfor nodvendig å utforme arrangementet slik at vinkelen av tankbunnflaten i forhold til horisontalen blir storre enn vinkelen bestemt ved den kritiske trekkraft som svarer til typen av pulverisert material (i tilfelle av jernsand eller pulveriserte jernmalmer er denne vinkel ca. 17°).

Nå vil styringen av hver parameter bli beskrevet under henvisning til fig. 6 hvor variasjonstendensene av forskjellige typer para-metre under losseoperasjonen er vist.

Operasjonen for- omdannelse av det pulveriserte material i tanken til slam og tomming av dette fra tanken kan deles i de folgende tre trinn:

A. Trinnet hvori massen av pulverisert material brytes ned.

B. Trinnet hvori det brudte material overfores til sumpen.

Dette trinn kan utfores ved kombinasjon av folgende to virkninger:

a) Materialet faller ned i sumpen ved tyngdekraftens hjelp, og

b) Materialet rives med i strommen av sproytevann som returneres

til sumpen.

C. Trinnet hvori materialet fores fra sumpen til pumpens sugeside

ved regulering av konsentrasjonen med lavtrykksvann.

Hvis det antas at operasjonen oppdeles på ovennevnte måte, er det funnet at folgende betingelser må oppfylles for oppnåelse av en konstant og ensartet konsentrasjon: (1) At oppslemmingsprosessen skrider fram mens de ovennevnte tre trinn A, B og C gjennomfores på en vel avbalansert måte. Verdien av varierer fra 90° til tyj . I det tidlige trinn hvor verdien av er' stor, er virkningene av A og B kraftig og virk-ningen av C ligger derfor tilbake, hvilket resulterer i okning av slamkonsentrasjonen og blokkering eller tilstopping av sumpen og/ eller andre ledninger. I dette trinn holdes derfor Wh lav mens W1 okes som det vil ses i fig. 6, slik at det oppnås god balanse mellom virkningene av A og C. I slutt-trinnet hvor ty - ty^ , av-tar virkningene av A og B resulterende i reduksjon av konsentrasjonen, slik at mengden av hoytrykksvann i trinn C okes mens mengden av lavtrykksvann begrenses og det utfores ingen styring av konsentrasjonen. Imidlertid innbyr ikke okning av Wh til proporsjonal okning av selve stromningshastigheten som er avhengig av trekk-kraften, slik at det ikke blir nodvendig å holde vinkelen tyj. av bunnflaten storre enn den vinkel som svarer til den kritiske trekk-kraft. (2) at variasjonen av den fra oyeblikk til oyeblikk brudte eller nedskrapede mengde er begrenset til små mengder under nedbrytnings-eller skrape-operasjonen av den pulveriserte materialmasse.

Hvis mengden av nedskrapet material varierer over store grenser

fra oyeblikk til oyeblikk, er der fare. for blokkering, spesielt når slike mengder når et maksimum. For å begrense disse variasjoner er

det nodvendig å holde verdien av ty - &* innen området fra 5 "til 20°. Hvis verdien av ty -©- er for stor, kan den skrapede flates vinkel fra tid til annen bli negativ, hvilket bevirker sammen-

falling istedenfor skraping, resulterende i vide variasjoner av nedskrapet pulverisert material. Det er også nodvendig å holde tilnærmet konstant feiehastigheten U av hoytrykksvannet mot den pulveriserte materialmasses bruddflate under losseoperasjonen.

Hvis hastigheten U er for lav, kan det lages perforeringer i

bruddflaten av vannstrålen, hvilket bevirker en forstørrelse av den aktuelle verdi av ty - &■ slik at massen hår tendens til å falle ned i form av klumper, resulterende i vide variasjoner i slamkonsentrasjonen.

Som det vil fremgå av den foregående beskrivelse, har foreliggende oppfinnelse folgende fordeler: (1) Der er ingen fare for blokkering eller tilstopping med slam eller pulverisert material. (2) Variasjonene av konsentrasjonen og stromningshastigheten er begrenset til et lite område, slik at lossevariasjonen blir liten, resulterende i minskning av apparatstorrelse og ledningskapasitet.

(3) Gjennomsnittskonsentrasjonen kan heves, hvorved oppnås en re-

duksjon av vannmengden for oppslemming og kapasiteten av'det slam-mottagende utstyr.

( h) Oppslemmingsoperasjonen forenkles og losseoperasjonen kan auto-matiseres, resulterende i en enorm besparelse av arbeidskraft. (5) Daa nodvendige tid for losseoperas jonen forkortes.

Claims (2)

1.■ Apparat for lossing av pulverformet material fra en tank ved omdannelse av materialet til slam, hvilket apparat omfatter et positivt drevet, dreibart sylindrisk legeme, som strekker seg vertikalt opp gjennom en sump i bunnen av tanken samt en dyse anordnet på toppen av det dreibare legeme for dreining med dette og en pumpe- og ror sammenstilling for tilforsel av vann under hoyt trykk til det indre av det sylindriske legeme og videre gjennom dette og ut gjennom dysen,

karakterisert ved at apparatet omfatter en anordning ( 2h, 25, h$, U6, h?, kQ, 50, 51, 52, 53) for justering av dysevinkelen (©) i overensstemmelse med vinkelen (<f0 på bruddflaten for det pulverformede material (5) i tanken (1) og for regulering av dreiehastigheten for det sylindriske legeme (12) og dermed for dysen ( h), samt en anordning (33, 58) for regulering av mengden av tilfort hoytrykksvann i overensstemmelse med slam-konsentras jonen i sumpen (2).

2. Apparat som angitt i krav 1 ,

karakterisert ved at det omfatter en ytterligere dyse (V3) , anordnet i bunnen av sumpen (2) og innrettet til å fore lavtrykksvann inn i sumpen for regulering av slamkonsentrasjonen i denne.