PL182319B1 - Urządzenie ważąco-dozujące materiały pyliste - Google Patents

Abstract

1. Urządzenie ważąco-dozujące materiały pyliste, 57) szczelne w stosunku do otoczenia, składające się ze " zbiornika pomocniczego posadowionego pod zbiornikiem głównym na czujnikach tensometrycznych, połączonego z nim przepływowo poprzez umieszczone w centralnej części pokrywy cyklicznie pracujące urządzenia załadowcze, który u dolnego osiowo umieszczonego, kształtowego wylotu, posiada pracujące w sposób ciągły z zadaną wydajnością urządzenie rozładowcze, poprzez które ten zbiornik pomocniczy jest przepływowo połączony z odbiornikiem materiału pylistego, znamienne tym, że cyklicznie pracującym urządzeniem załadowczym (3) i w sposób ciągły, z zadaną wydajnością pracującym urządzeniem rozładowczym (13) jest tego samego typu, identyczny co do zasady działania i budowy podajnik wielokomorowy z otwartymi na zewnątrz komorami (7) urządzonymi wzdłużnie na cylindrycznej, z promieniem (R2), powierzchni (6) poziomo usytuowanego rotora (5), których rozwarte promieniowo ściany dziaowe (8) krawędzią zewnętrzną opisują okrąg o promieniu (R1 i podtrzymują przesuwny w górnej części obudowy (4) podajnika element uszczelniający (9), z kształtowym otworem przelotowym (14).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie ważąco-dozujące dla wprowadzania materiałów pylistych do sprężonego w przepływie albo zbiorniku medium gazowego, szczelne wewnętrznie oraz w stosunku do otoczenia.

Szczególnym obszarem przydatności i stosowania przedmiotu wynalazku jest wagowe, sterowalne podawanie pyłu węglowego do komór spalania w paleniskach albo w piecach przemysłowych, pylistych komponentów mieszanin do młynów w celu ich przemielenia oraz pylistych składników mieszanin dostarczanych dla przeprowadzenia ich homogenizacji w przepływie albo zbiorniku stacjonarnym.

Znane są i stosowane dwa typy urządzeń dla wagowego wprowadzania materiałów pylistych do ośrodka ze sprężonym w przepływie lub zbiorniku medium gazowym. Urządzenia te spełniająjednakże tylko warunek szczelności w stosunku do otoczenia.

182 319

Urządzenia pierwszego typu charakteryzuje to, że pod głównym, magazynującym zbiornikiem materiału pylistego o dużej lub bardzo dużej objętości, znajduje się drugi, pomocniczy zbiornik o objętości zasadniczo nie przekraczającej 10,00 m³. Zbiornik pomocniczy, połączony ze zbiornikiem głównym gardzielą przepływową jest posadowiony na czujnikach tensometrycznych. W przepływowej dla materiału pylistego gardzieli, łączącej zbiornik główny ze zbiornikiem pomocniczym, zainstalowana jest uchylna, szybko otwierająca się i zamykająca przepustnica. Kontrolowane co do ilości wyprowadzenie materiału pylistego ze zbiornika pomocniczego realizowane jest przy pomocy zamykającego jego otwór wylotowy znanego przenośnika ślimakowego albo znanej pompy ślimakowej o regulowanej liczbie obrotów wału ślimaka. Materiał pylisty pobierany jest ze zbiornika głównego okresowo, po otwarciu się przepustnicy uchylnej, z takim natężeniem poboru, aby czas napełniania się zbiornika pomocniczego nie przekroczył zasadniczo 15 sekund. Wielkość zbiornika pomocniczego jest taka, aby dla przeciętnego natężenia odbioru materiału pylistego, czas jego opróżniania mieścił się w przedziale od 3 do 20 minut. Integralnym składnikiem części mechanicznej tego typu urządzenia (gardziel przelotowa z uchylną przepustnicą, posadowiony na czujnikach tensometrycznych zbiornik pomocniczy i jego ślimakowe urządzenia rozładowcze) jest układ elektroniczny, który ze spadku ciężaru zbiornika pomocniczego w jednostce czasu określa wydajność masową pracy urządzenia, utrzymuje graniczne stany maksymalnego i minimalnego napełnienia zbiornika pomocniczego, steruje pracą uchylnej przepustnicy w gardzieli przepływowej pomiędzy zbiornikami i powoduje, że objętościowo kontrolowana wydajność urządzenia w czasie napełniania zbiornika pomocniczego jest równa ostatniej zapamiętanej wartości wydajności masowej z okresu zmiany stopnia napełnienia zbiornika pomocniczego od zadanego poziomu maksimum do zadanego poziomu minimum. Zostało potwierdzone, że urządzenie tego typu może prawidłowo pracować i utrzymać zadowalającą szczelność w stosunku do otoczenia tylko wówczas, jeżeli wyposażone zostanie w skuteczny układ dekompresji ciśnienia zwrotnego. W zastosowaniu do ważenia i dozowania pyłu węglowego, musi ono być ponadto wytrzymałe na ciśnienie wybuchu i wyposażone w odpowiedni zestaw otworów pokrytych klapami dekompresyjnymi. Ta potrzeba dodatkowego wyposażenia opisywanego typu urządzenia wynika stąd, iż posiada ono istotną niedogodność techniczną polegającą na braku szczelności wewnętrznej. Skutkiem braku tej szczelności wewnętrznej jest to, że sprężony w rurociągu albo w zbiorniku, do których materiał pylisty jest wprowadzany, czynnik gazowy penetruje i przepływa przez urządzenie rozładowcze ślimakowe do zbiornika pomocniczego i dalej, zwłaszcza gdy przepustnica w przepływowej gardzieli załadowczej jest otwarta, do zbiornika głównego. Dekompresja ciśnienia zwrotnego i wyprowadzenie na zewnątrz urządzenia - dopływającego tam czynnika gazowego, umożliwiająjego pracę dobrego ważenia, ale jeżeli czynnikiem tym jest powietrze, a materiałem pylistym pył węglowy, skutkiem negatywnym przepływu zwrotnego jest potęgowanie stopnia zagrożenia pożarem i/lub wybuchem pyłu węglowego. W przypadku zastosowania pompy ślimakowej, podającej materiał pylisty na ogół pod ciśnieniem większym od spotykanego w rurociągach i zbiornikach, skala problemu nie pomniejsza się, bo choć mniejsza jest ilość powietrza zwrotnego z jej komory mieszania, wyższe ciśnienie tego powietrza transportowego stawia dodatkowe wymagania konstrukcji układu dekompresji i oczyszczania go z pyłu. Cześć zważonego już pyłu podlega zwrotowi do zbiornika głównego. Programowana poprawka obniża dokładność dozowania.

Dla urządzeń drugiego typu, będących konstrukcyjnie udoskonalonym wariantem znanego wielokomorowego dozownika materiałów pylistych według objętości, charakterystyczne jest to, że komory usytuowanego pionowo rotora wypełniane są materiałem pylistym grawitacyjnie pod ciśnieniem słupa z jego zalegania w zbiorniku głównym, a opróżniane przy użyciu powietrza sprężonego, które to powietrze jednocześnie dostarcza materiał pylisty do miejsca przeznaczenia. Napełnianiu podlegają te komory, które rozmieszczone wzdłuż jednego promienia rotora znajdą się w zadanym położeniu pod wysypem ze zbiornika materiału pylistego. Opróżnieniu z wykorzystaniem sprężonego powietrza podlegają te komory, które rozmieszczone również wzdłuż jednego promienia rotora, znajdą się pod kolektorem sprężonego powietrza

182 319 i jednocześnie nad kolektorem rozładowczym, który jest równocześnie wlotem w rurociąg transportu pneumatycznego. Napełnianie i opróżnianie komór odbywa się zasadniczo na przeciwległych promieniach rotora.

W czasie pomiędzy napełnianiem i opróżnianiem komór materiał pylisty jest w nich zamknięty mechanicznie i przemieszcza się wskutek obrotu rotora pomiędzy szczelnie przylegającymi do jego niecylindrycznych ścian czołowych wewnętrznymi powierzchniami nieobrotowej pokrywy górnej, w której urządzona jest szczelina załadowcza i przeciwległe kolektor sprężonego powietrza oraz nieobrotowej pokrywy dolnej, w której urządzony jest pionowo pod kolektorem powietrza kolektor rozładowczy. Regulowany ruch obrotowy rotora i duża ilość urządzonych w nim komór sprawiają, że pomimo okresowego napełniania komór i przetrzymywania w nich materiału pylistego przez czas półobrotu rotora, na wyjściu z urządzenia otrzymuje się praktycznie stałe natężenie dozowania.

Integralnym składnikiem części mechanicznej tego typu urządzenia jest również układ elektroniczny, który (przy stałej co do ilości i objętości komór w rotorze) z ilości obrotów rotora określa wydajność masową pracy tego urządzenia. Realnie krótki czas napełniania i rozładunku komór w rotorze, prawidłowość wskazań zależna od stopnia ich wypełnienia (czystości po opróżnieniu) i stałości ciężaru nasypowego dozowanego materiału oraz wymagana nimi ciągłość pracy mechanicznego urządzenia spulchniającego materiał pylisty w gardzieli jego wypływu ze zbiornika głównego, pod którą urządzenie jest podwieszone, stanowią zespół przesłanek ujawniających niedogodność techniczną urządzenia w postaci wysokiej wrażliwości na wilgotność dozowanego materiału pylistego /do 1% wag. i 3% wag. wilgotności w wykonaniach specjalnych/ oraz występowania efektu cieplnego jako ubocznego skutku ciągłej pracy mechanicznego urządzenia spulchniającego w środowisku dozowanego materiału. Efekt cieplny tarcia powoduje przyrost temperatury dozowanego pyłu w gardzieli na tyle duży, że w zastosowaniu do pyłu węglowego urządzenie jest w stanie podgrzać go do temperatury samozapłonu.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr 127987 podajnik materiałów sypkich, na przykład pyłu węglowego do ciśnieniowej komory jego spalania. Podajnik ten fluidyzuje i dostarcza pył węglowy do komory spalania w strumieniu gazu o ciśnieniu wyższym od ciśnienia w tej komorze. Podajnik z konstrukcji i zasady działania wyklucza pracę w opcji z ważeniem podawanego pyłu, a ponadto nie rozwiązuje ochrony zbiornika głównego przed negatywnymi skutkami oddziaływania ciśnienia, zwrotnego z wyodrębnionej w nim komory fluidyzowania materiału sypkiego.

Z polskiego opisu patentowego nr 99986 znany jest też inny układ zasilania komory spalania lub paleniska fluidalnego ze zbiornikiem pośrednim i dozownikiem ślimakowym. Układ wyklucza pracę z opcją ważenia węgla. Zabezpieczając przed działaniem ciśnienia zwrotnego, zbiornik główny nie rozwiązuje tego problemu w odniesieniu do zbiornika pośredniego.

Urządzenie ważąco-dozujące materiały pyliste według wynalazku przeznaczone jest zasadniczo do wprowadzania tych materiałów do sprężonego w przepływie albo w zbiorniku medium gazowego, które to urządzenie w części mechanicznej, składa się ze zbiornika pomocniczego posadowionego na czujnikach transometrycznych i połączonego od góry ze zbiornikiem głównym materiału pylistego, poprzez gardziel z pracującym okresowo urządzeniem załadowczo-odcinającym oraz z umieszczonego pod zbiornikiem pomocniczym urządzenia rozładowującego ten okresowo napełniany zbiornik w sposób ciągły, z zadaną wydajnością, bezpośrednio do rurociągu albo zbiornika.

Celem wynalazku jest osiągnięcie wewnętrznej szczelności takiego urządzenia, wykluczającej pojawienie się ciśnienia i zwrotnego wypływu sprężonego medium ze zbiornika albo rurociągu do urządzenia ważąco-dozującego i dalej do głównego zbiornika materiału pylistego.

Istotą urządzenia ważąco-dozującego materiały pyliste według wynalazku jest to, że w charakterze urządzenia załadowczego dla zbiornika pomocniczego i odcinającego materiał pylisty w tym zbiorniku od materiału pylistego w zbiorniku głównym, łączącego przepływowo

182 319 oba te zbiorniki i pracującego okresowo oraz w charakterze urządzenia rozładowującego zbiornik pomocniczy z materiału pylistego w sposób ciągły z zadaną wydajnością, bezpośrednio do rurociągu lub zbiornika, w którym panuje nadciśnienie, stosuje się tego samego typu rotacyjny podajnik wielokomorowy. Podajnik ten posiada otwarte na zewnątrz komory urządzone wzdłużnie na powierzchni rotora o kształcie walca, usytuowanego poziomo i wykonującego kontrolowany oraz sterowany ruch obrotowy w kształtowej, przelotowej i nieobrotowej obudowie. W części ponad rotorem nieobrotowa obudowa posiada swobodnie przesuwany, z kształtowym otworem przelotowym, element uszczelniający wykonany z materiału poddającego się ścieraniu przez materiał z którego wykonane są ściany podziałowe komór na rotorze. Element uszczelniający w prowadnicy, którą tworzy górna cześć obudowy podajnika, swobodnie - dolną profilowaną powierzchnią spoczywa na krawędziach ścian działowych komór rotora podajnika i będąc przez nie ścierany zawsze tworzy z nimi szczelne ślizgowe połączenie wykluczające powstanie ciśnienia i przepływu zwrotnego.

Kształtowy otwór przelotowy elementu uszczelniającego jak i sam element oraz jego obudowa w kształcie przekroju poprzecznego może być prostokątem, kołem albo elipsą. Urządzone wzdłużnie na cylindrycznej ścianie rotora komory, posiadają ściany boczne proste, rozwarte. Kąt rozwarcia jest wynikowym z ilości komór urządzanych na cylindrycznej ścianie rotora o zadanej średnicy. Ilość komór musi być taka aby co najmniej dwie z nich po stronie napełnianej i również co najmniej dwie po stronie opróżnionej znajdowały się w obszarze nacisku elementu uszczelniającego. Wielkość komór co do długości i głębokości dobiera się w zależności od oczekiwanej wydajności podajnika przy obrotach rotora sterowanych bezstopniowo w przedziale od zera do 80 min'¹. Według istoty wynalazku podajnik komorowy stosowany do załadunku zbiornika pomocniczego w jednym i tym samym urządzeniu ważąco-dozującym posiada wydajność co najmniej 10-krotnie większą od podajnika rozładowującego ten zbiornik pomocniczy przy maksymalnym natężeniu odbioru materiału pylistego. Głębokość komory dla każdej wielkości podajnika ustala się tak aby stosunek promienia opisującego cylindryczną część rotora do promienia opisującego górną krawędź ściany komory mieścił się w przedziale od 0,85 do 0,50.

Istota wynalazku obejmuje urządzenie ważąco-dozujące, w którym zadowalająca szczelność wewnętrzna i eliminacja ciśnienia i przepływu zwrotnego osiągnięta zostanie tylko przez zastosowanie dolnego, wyprowadzającego materiał pylisty ze zbiornika pomocniczego, podajnika komorowego według wynalazku, a w charakterze urządzenia załadowczego zastosowana zostanie przepustnica uchylna.

Integralnym składnikiem opisanej części mechanicznej urządzenia jest układ elektroniczny, który ze spadku ciężaru zbiornika pomocniczego w jednostce czasu określa masową wydajność dozowania materiału pylistego, utrzymuje graniczne stany napełnienia zbiornika pomocniczego a w czasie jego napełniania utrzymuje na stałym poziomie ostatnią zapamiętaną wartość jego wydajności masowej. Układ ten ponadto może sam ustalić optymalną wielkość wydajności dozowania według zadanego programem parametru a w przypadku posadowienia na czujnikach transometrycznych także zbiornika głównego z przyrostu jego ciężaru w okresach pomiędzy napełnieniami zbiornika pomocniczego, wyliczać na przykład wydajność młyna procesowego wytwarzającego materiał pylisty.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania pokazany jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kompletne w części mechanicznej urządzenie ważące i dozujące w przekroju osiowym, fig. 2 pokazuje w tym samym przekroju osiowym, w odpowiednio większej skali, podajnik komorowy stosowany do załadunku i rozładunku zbiornika pomocniczego w urządzeniu według fig. 1, w tej samej skali, fig. 3 pokazuje poprzeczny w stosunku do przedstawionego na fig. 2 przekrój tego podajnika po zdjęciu podosiowej części obudowy, a na fig. 4 w odpowiednio większej skali, objaśnia urządzenie przenoszących materiał pylisty wzdłużnych komór na cylindrycznej powierzchni rotora w podajniku komorowym według wynalazku.

182 319

Urządzenie ważąco-dozujące dla materiałów pylistych według wynalazku składa się ze zbiornika pomocniczego 1, posadowianego na czujnikach tensometrycznych 2 i wyposażonego na pokrywie w znany otwór 12 odpowietrzający zbiornik w czasie napełniania i niedopuszczający do powstania w zbiorniku podciśnienia podczas opróżniania, oraz z górnego 3 i dolnego 13 podajnika komorowego, które to podajniki, identyczne co do typu i zasady działania lecz różne co do wymiarów i wydajności podawania, według wynalazku składają się z poziomo usytuowanego i obrotowego walca 5, ułożyskowanego w przeciwległych ścianach obudowy 4 i posiadającego cylindryczną ścianę boczną o promieniu R₂, na której urządzono wzdłużnie komory 7 o ścianach bocznych 8 prostych, rozwartych promieniowo, które górną krawędzią w obrocie tworzą krąg o promieniu Rj. Górna, ponad osią podłużną, walca 5, cześć obudowy 4 tworzy prowadnicę dla przesuwnego w niej elementu uszczelniającego 9, który to element wykonany jako jednolity blok o kształtach zewnętrznych dopasowanych do kształtu wewnętrznej górnej części obudowy 4, posiada centralnie w nim usytuowany, przelotowy dla materiału pylistego, kształtowy otwór 14, oraz powierzchnię podstawy wyprofilowaną do wewnątrz na kształt walca o promieniu R_b która ciężarem elementu 9 jest dociskana do krawędzi ścian 8 działowych dla komór 7.

Integralną częścią składową urządzenia według wynalazku jest układ elektroniczny, który steruje jego pracą według zadanego programu i/lub optymalizuje jego pracę według wartości wybranego parametru pracy urządzenia, do którego materiał pylisty jest podawany.

Praca urządzenia przebiega według schematu. W chwili startu po postoju zbiornik 1 jest pusty a napędy podajników 3 i 13 wyłączone. Waga tensometryczna podaje stan „zero” zapasu materiału pylistego w zbiorniku 1. Sygnał „start” uruchamia napęd podajnika 3. Materiał pylisty ze zbiornika głównego 10 jest podawany do zbiornika pomocniczego 1. W czasie 20 do 60 s zbiornik 1 wypełni się do poziomu „maksimum” stanowiącego 85 do 95% jego rzeczywistej pojemności. Waga rejestruje i na bieżąco podaje ciężar pyłu w zbiorniku 1. Po osiągnięciu zadanego poziomu „maksimum” samoczynnie zatrzymuje się podajnik 3 i uruchamia podajnik 13. Podajnik 13 opróżnia zbiornik 1 bezpośrednio do odbiornika 11 z zadaną wydajnością przez okres nie krótszy jak 60 x 10 = 600s do zadanego poziomu „minimum” stanowiącego 15 do 35% jego pojemności. Po osiągnięciu poziomu „minimum” samoczynnie uruchamia się podajnik 3 i ponownie napełnia zbiornik 1 do poziomu „maksimum”. W czasie napełniania układ elektroniczny podtrzymuje pracę podajnika 13 z wydajnością z jaką pracował w momencie powstania sygnału „minimum”. Według tego schematu napełnianie zbiornika ma charakter cykliczny, natomiast urządzenie ważąco-dozujące pracuje w sposób ciągły. Ponieważ element uszczelniający 9 z wyprofilowaną do wewnątrz powierzchnią o promieniu R, wykonany jest z materiału poddającego się ścieraniu przez krawędzie zewnętrzne ścian działowych 8 dla komór 7 na ich styku w czasie obrotu zawsze utrzymuje się szczelne, ślizgowe połączenie wykluczające powstanie wypływu sprężonego w rurociągu albo w zbiorniku medium gazowego do zbiornika 1. Czas pracy elementu uszczelniającego 9 w urządzeniu według wynalazku określony jest czasem spadku jego ciężaru od początkowego do poprzedzającego zrównoważenie go, naporem ciśnienia zwrotnego co jest obserwowane i zabezpieczone znanym sposobem.

182 319

182 319

I

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie ważąco-dozujące materiały pyliste, szczelne w stosunku do otoczenia, składające się ze zbiornika pomocniczego posadowionego pod zbiornikiem głównym na czujnikach tensometrycznych, połączonego z nim przepływowo poprzez umieszczone w centralnej części pokrywy cyklicznie pracujące urządzenia załadowcze, który u dolnego osiowo umieszczonego, kształtowego wylotu, posiada pracujące w sposób ciągły z zadaną wydajnością urządzenie rozładowcze, poprzez które ten zbiornik pomocniczy jest przepływowo połączony z odbiornikiem materiału pylistego, znamienne tym, że cyklicznie pracującym urządzeniem załadowczym (3) i w sposób ciągły, z zadaną wydajnością pracującym urządzeniem rozładowczym (13) jest tego samego typu, identyczny co do zasady działania i budowy podajnik wielokomorowy z otwartymi na zewnątrz komorami (7) urządzonymi wzdłużnie na cylindrycznej, z promieniem (R₂), powierzchni (6) poziomo usytuowanego rotora (5), których rozwarte promieniowo ściany działowe (8) krawędzią zewnętrzną opisują okrąg o promieniu (Rj) i podtrzymują przesuwny w górnej części obudowy (4) podajnika element uszczelniający (9), z kształtowym otworem przelotowym (14).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że element uszczelniający (9) w podajniku wielokomorowym jest wykonany z materiału poddającego się ścieraniu przez krawędzie zewnętrzne ścian działowych (8) i wyprofilowaną do wewnątrz powierzchnią o promieniu (Rj) tworzy na nich ślizgowo-przesuwne szczelne połączenie odcinające przestrzeń roboczą zbiornika pomocniczego (1) tak od pojemności zbiornika głównego (10) jak i od pojemności rurociągu lub zbiornika (11), do którego materiał pylisty jest dozowany.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że kształtowy otwór przelotowy (14) elementu uszczelniającego (9), sam element uszczelniający (9) oraz jego obudowa (4) w kształcie przekroju poprzecznego jest prostokątem, kołem albo elipsą.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że głębokość komory (7), podajnika komorowego dla każdej wielkości podajnika, ustala się tak aby stosunek promienia R₂ cylindrycznej ściany (6) w rotorze (5) do promienia R₁ opisującego okrąg znaczony w obrocie przez górne krawędzie ścian (8), działowych dla komór (7), wynosił 0,85 do 0,50.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że posiada taką ilość komór (7), aby conajmniej dwie z nich po stronie napełnionej oraz conajmniej dwie po stronie opróżnionej znajdowały się w obszarze nacisku elementu uszczelniającego (9).