PL166632B1

PL166632B1 - A device for pneumatic transport of loose materials

Info

Publication number: PL166632B1
Application number: PL29154391A
Authority: PL
Inventors: Tadeusz Siwiec; Tomasz Zachuta
Original assignee: Tadeusz Siwiec; Tomasz Zachuta
Priority date: 1991-08-28
Filing date: 1991-08-28
Publication date: 1995-06-30
Also published as: PL291543A1

Abstract

1· Urąądennie oo transportu pnuumatycznego materiałów sypkich zbudowane w oparciu o zasadę działania zwężki Yentur/ego zastosowaną w strumienicy, znamienne tym, że dysza zasilająca (1) ma kształt szpuli z wewnętrzną powierzchnią o kształcie konfuzora.1. A device for pneumatic transport of bulk materials, constructed on the basis of the principle of operation of the Ventur/ego orifice used in the injector, characterized in that the feeding nozzle (1) is in the shape of a spool with an internal surface in the shape of a confusor.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do transportu pneumatycznego dowolnych materiałów sypkich, które w szczególności może być zastosowane do przetransportowania piasków kwarcowych w procesach wymiany złóż filtracyjnych filtrów ciśnieniowych stosowanych w stacjach uzdatniania wody.The subject of the invention is a device for pneumatic transport of any loose materials, which, in particular, can be used for transporting quartz sands in the process of replacing filter beds of pressure filters used in water treatment plants.

Urządzenie to pozwala na zmniejszenie pracochłonności wymiany oraz transportu złóż filtracyjnych w obrębie stacji wodociągowych, a także pozwala na poprawienie bezpieczeństwa pracy oraz zwiększenie szybkości załadunku i wyładunku materiału filtracyjnego.This device allows to reduce the labor consumption of the replacement and transport of filter beds within the water supply stations, and also allows to improve work safety and increase the speed of loading and unloading of the filter material.

Obecnie proces wymiany złóż w ciśnieniowych filtrach pospiesznych odbywa się przy użyciu łopaty, taczki oraz pojemników (kubełków), które po wypełnieniu złożem przekazywane są ręcznie między pracownikami przez otwory włazowe. Taki transport jest niezmiernie uciążliwy, gdyż odbywa się poprzez podawanie pojedynczego kubła przez mały otwór włazowy przez pracownika stojącego wewnątrz komory filtra drugiemu pracownikowi stojącemu na zewnątrz. Innym sposobem jest sypanie piasku przy pomocy łopaty bezpośrednio przez otwór włazowy do stojącej obok filtra taczki. Jest to sposób mniej uciążliwy lecz powodujący znaczne zanieczyszczenie hali technologicznej. Na szczególne podkreślenie zasługuje fakt, że ilość materiału filtracyjnego jest duża. Na przykład, odżelaziacz (filtr ciśnieniowy) o średnicy 2,0 m zawiera w swoim wnętrzu, w zależności od wysokości warstwy, od ok. 7 do 15 ton piasku. Należy także dodać, że w przypadku opróżniania odżelaziacza ciężar złoża jest większy, gdyż piasek jest mokry i zawiera na swojej powierzchni pewną ilość wodorotlenku żelazowego.Currently, the process of replacing the beds in rapid pressure filters is carried out with the use of a shovel, wheelbarrow and containers (buckets), which, after filling with the deposit, are manually transferred between employees through manholes. Such transport is extremely burdensome as it takes place by feeding a single bucket through a small hatch by an employee standing inside the filter chamber to another employee standing outside. Another way is to sprinkle sand directly through the manhole into a wheelbarrow standing next to the filter. It is a less burdensome method, but it causes significant contamination of the technological hall. It should be especially emphasized that the amount of filter material is large. For example, the iron remover (pressure filter) with a diameter of 2.0 m has inside it, depending on the height of the layer, from about 7 to 15 tons of sand. It should also be added that in the case of emptying the iron remover, the weight of the bed is greater because the sand is wet and contains a certain amount of ferric hydroxide on its surface.

Jak widać zabieg wymiany złoża wymaga od pracowników znacznej siły fizycznej oraz dużej wytrzymałości, gdyż trwa dość długo. Na przykład filtr o średnicy 2,5 m i wysokości złoża 1,5 m opróżniany jest w ciągu 24 roboczogodzin przez trzech pracowników. Aby filtr mógł być włączony z powrotem do pracy trzeba przeprowadzić proces odwrotny związany z wypełnieniem filtru nowym materiałem filtracyjnym. Konieczny czas i liczba pracowników zaangażowanych do tej pracy jest porównywalna jak w przypadku opróżniania filtru.As you can see, the replacement of the bed requires considerable physical strength and endurance from the workers, as it takes quite a long time. For example, a filter with a diameter of 2.5 m and a bed height of 1.5 m is emptied in 24 hours by three workers. In order for the filter to be put back into operation, it is necessary to carry out the reverse process of filling the filter with new filter material. The time required and the number of employees involved in this work are comparable to that of emptying the filter.

Oprócz swojej uciążliwości ta wymiana jest procesem niebezpiecznym o czym świadczą zdarzające się różnego rodzaju wypadki.Apart from its inconvenience, this exchange is a dangerous process, as evidenced by various types of accidents.

166 632166 632

Pracę tą można ułatwić przez zastosowanie eżektorów wodnych (Silvester R.: Characteristics and applications of the water-jet-pump. La Houille Blanche, Aut.-Sept., 1966, no.4, pp.451-460) jednak ich zastosowanie w procesie opisanym powyżej jest możliwe, gdy filtry są usytuowane na zewnątrz budynku, gdyż pociąga to za sobą konieczność oddzielenia wody od piasku. Jest to łatwe do wykonania poza budynkiem przy zastosowaniu odpowiednich sit. Natomiast zastosowanie tej metody wewnątrz hali pociąga za sobą jej zanieczyszczenie. Koszt takiej operacji znacznie się podnosi przez zużycie dużej ilości wody, która uprzednio musi być wypompowana ze studni.This work can be facilitated by the use of water ejectors (Silvester R .: Characteristics and applications of the water-jet-pump. La Houille Blanche, Aut.-Sept., 1966, no.4, pp. 451-460), however, their use in the process described above is possible when the filters are located outside the building, as this entails the need to separate the water from the sand. It is easy to do outside the building with the use of appropriate screens. However, the use of this method inside a hall entails its contamination. The cost of such an operation is significantly increased by using a large amount of water, which must be pumped out of the well beforehand.

Celem wynalazku jest udoskonalenie zabiegu wymiany materiału ziarnistego w filtrach przez zmniejszenie pracochłonności, zwiększenie bezpieczeństwa pracy oraz obniżenie niezbędnych kosztów. Dla osiągnięcia tych celów opracowana została strumienica powietrzna o odpowiedniej konstrukcji, która może być zastosowana do transportu dowolnego materiału sypkiego np. piasku filtracyjnego.The aim of the invention is to improve the procedure of replacing the particulate material in filters by reducing labor consumption, increasing work safety and reducing the necessary costs. In order to achieve these goals, an air ejector with an appropriate design has been developed, which can be used to transport any loose material, e.g. filter sand.

Strumienice zasilane cieczami lub gazami, zasysające inną ciecz lub gaz są powszechnie znane i doczekały się bardzo bogatej literatury. Znacznie rzadziej stosuje się strumienice do transportu materiałów sypkich takich jak piasek, żwir osady ściekowe i inne. Szczegółowy opis zastosowania strumienie wodnych do transportu piasku można znaleźć w literaturze (Goliński J.A., Troskolański A.T.: Strumienice. str. 438-439).Jet nozzles fed with liquids or gases, sucking another liquid or gas, are commonly known and have received a very rich literature. Ejectors are used much less frequently for transporting loose materials such as sand, gravel, sewage sludge and others. A detailed description of the use of water jets for sand transport can be found in the literature (Goliński J.A., Troskolański A.T .: Strumienice. Pp. 438-439).

Transport poziomy piasku uzyskuje się najczęściej przez zamontowanie strumienicy pod lejami zasypowymi (Wagner G.: Anwendungsmoglichkeiten und Einsatzgebiete von Strahlpumpen. Chem.-Ing.-Tech. vol. 1,1979, nr. 9, pp. 867-877). Napędzanie takiej strumienicy cieczą ma tę niedogodność, że po przetransportowaniu mieszaniny na miejsce przeznaczenia konieczne jest oddzielenie cieczy od ciał stałych i zawrócenie jej do pompy a stąd do strumienicy. Uniknąć tej niedogodności można przez zastosowanie strumienicy gazowej zasilanej powietrzem.The horizontal transport of sand is most often achieved by mounting the lance under the hoppers (Wagner G .: Anwendungsmoglichkeiten und Einsatzgebiete von Strahlpumpen. Chem.-Ing.-Tech. Vol. 1.1979, No. 9, pp. 867-877). Driving such an ejector with a liquid has the disadvantage that after the mixture has been transported to its destination, it is necessary to separate the liquid from the solids and return it to the pump and hence to the ejector. This disadvantage can be avoided by the use of an air-fed gas ejector.

Strumienica w kształcie klasycznym posiada dyszę zasilającą umieszczoną centralnie względem komory mieszania, natomiast czynnik przetłaczany zasysany jest do komory mieszania w części obwodowej. Transport materiałów sypkich przy użyciu takiej strumienicy jest mocno utrudniony, gdyż znaczną część pola przekroju komory mieszania zajmuje dysza zasilająca. Taka strumienica może zasysać i transportować, lecz tylko materiał sypki o małej granulacji tzn. taki który nie ulega zakleszczeniu w komorze ssawnej strumienicy. Uniknięciem tej i poprzednich niedogodności jest zastosowanie urządzenia według wynalazku.The classic-shaped jet pump has a supply nozzle located centrally in relation to the mixing chamber, while the pumped medium is sucked into the mixing chamber in the peripheral part. Transport of loose materials with the use of such an injector is very difficult, because a significant part of the cross-sectional area of the mixing chamber is occupied by the feed nozzle. Such an injector can suck and transport, but only loose material with small granulation, i.e. one that does not jam in the suction chamber of the injector. This and the previous disadvantages are avoided by the use of the device according to the invention.

Istota urządzenia według wynalazku polega na zastosowaniu do transportu materiałów sypkich zmodyfikowanej strumienicy. Podstawą modyfikacji jest zastosowanie dyszy zasilającej o kształcie szpuli z wewnętrzną średnicą w kształcie konfuzora. Otwory umożliwiające przepływ strumienia zasilającego rozmieszczone są symetrycznie na obwodzie dyszy zasilającej i są pochylone względem jej osi. Pochylenie ich jest jednakowe jak powierzchnia stożkowa wewnętrznej części komory ssawnej, to znaczy, że osie otworów są równoległe do powierzchni komory ssawnej. Urządzenie wykonane w formie zestawu wielostopniowego posiada połączone szeregowo strumienice w takiej liczbie, aby uzykać odpowiednią wysokość podnoszenia. W takim przypadku ostatni (końcowy) stopień ma zamiast komory dyfuzyjnej komorę wylotową z króćcem do połączenia przewodu.The essence of the device according to the invention consists in the use of a modified ejector for the transport of loose materials. The basis of the modification is the use of a spool-shaped feed nozzle with a confusor-shaped internal diameter. The openings enabling the flow of the feed stream are arranged symmetrically around the circumference of the feed nozzle and are inclined with respect to its axis. Their inclination is the same as the conical surface of the inner part of the suction chamber, i.e. the axes of the holes are parallel to the surface of the suction chamber. The device, made in the form of a multi-stage set, has nozzles connected in series in such a number as to obtain the appropriate lifting height. In this case, the last (final) stage has, instead of a diffusion chamber, an outlet chamber with a stub pipe connecting it.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony przykładowo na rysunkach, na których fig. 1. przedstawia przekrój osiowy strumienicy a fig. 2 - rzut poziomy dyszy zasilającej.The subject of the invention is illustrated, for example, in the drawings, in which Fig. 1 shows an axial section of the ejector, and Fig. 2 - a plan view of the feeding nozzle.

Strumienica według wynalazku posiada dyszę zasilającą 1 w kształcie przedstawionym na rysunkach, do której doprowadzone jest powietrze przewodem 2. Sprężone powietrze po rozpłynięciu się kanałem obwodowym 3, wydostaje się małymi ukośnymi otworami 4 do komory ssawnejThe jet nozzle according to the invention has a supply nozzle 1 in the shape shown in the drawings, to which air is supplied through a conduit 2. The compressed air flows through the circumferential conduit 3 and escapes through small oblique holes 4 to the suction chamber

5. Strumień powietrza o dużej prędkości, obniżając ciśnienie w komorze 5 powoduje zasysanie materiału filtracyjnego (piasku). Mieszanina powietrza i piasku przesuwa się przez komorę mieszania 6, aż do wylotu ze strumienicy. Zważywszy na ciężar mokrego piasku oraz pionowe usytuowanie strumienicy, pokonanie większych wysokości niż 1,0 do 1,5 m powoduje znaczny spadek jej sprawności. Dlatego przy konieczności pokonania wyższych wysokości strumienicę należy zestawić z odpowiedniej liczby jednostkowych modułów połączonych szeregowo czyli powinna być wykonana w formie wielostopniowej. Wówczas mieszanina powietrzno-piaskowa wypływając z5. The high velocity air flow, lowering the pressure in chamber 5, causes the suction of filter material (sand). The mixture of air and sand passes through the mixing chamber 6 up to the outlet from the ejector. Considering the weight of wet sand and the vertical location of the lance, overcoming heights greater than 1.0 to 1.5 m causes a significant decrease in its efficiency. Therefore, when it is necessary to overcome higher heights, the ejector should be composed of an appropriate number of unit modules connected in series, i.e. it should be made in a multi-stage form. Then the air-sand mixture flowing out of

166 632 komory mieszania 6 przepływa przez komorę dyfuzyjną 7, skąd dostaje się do dyszy zasilającej 8 o konstrukcji podobnej jak dysza 1. Konstrukcja drugiego i każdego następnego stopnia podnoszenia jest identyczna jak stopnia pierwszego. W strumienicy stanowiącej ostatni stopień podnoszenia zamiast komory dyfuzyjnej 7 należy zamontować komorę wylotową 10, która posiada króciec 11 do podłączenia przewodu transportowego. Konstrukcja wielostopniowa urządzenia pozwala na zwiększenie jego wysokości podnoszenia czyli wydobywania piasku z wnętrza odżelaziacza przez otwory włazowe, gdy różnica wysokości dolnej krawędzi otworu włazowego i rusztu wynosi nawet 2 m.The mixing chamber 6 flows through the diffusion chamber 7, from where it enters the feeding nozzle 8 similar in structure to nozzle 1. The construction of the second and each subsequent lifting stage is identical to that of the first stage. Instead of diffusion chamber 7, in the ejector being the last lifting stage, an outlet chamber 10 should be installed, which has a stub pipe 11 for connecting the transport conduit. The multi-stage design of the device allows for increasing its lifting height, i.e. removing sand from the inside of the iron remover through the manhole openings, when the height difference of the lower edge of the manhole and the grate is even 2 m.

Zaletą takiego urządzenia jest jego skuteczna i bezawaryjna praca, pod warunkiem poprawnego dopasowania jego części, że szczególnym uwzględnieniem miejsc, w których mogłyby wystąpić nieszczelności (przedmuchy) i ucieczka sprężonego powietrza a co za tym idzie gwałtowny spadek jego sprawności.The advantage of such a device is its effective and failure-free operation, provided that its parts are correctly matched, with particular emphasis on places where leaks (blows) and leakage of compressed air could occur, and thus a sudden decrease in its efficiency.

Wykorzystanie urządzenia według wynalazku odbywa się w następujący sposób:The device according to the invention is used as follows:

1. - zmontowane i uszczelnione urządzenie należy połączyć do dwóch przewodów ciśnieniowych, gumowych lub igielitowych;1. - the assembled and sealed device should be connected to two pressure hoses, rubber or plastic;

- jeden przewód wysokiego ciśnienia będzie służył do przetłaczania sprężonego powietrza i musi być połączony z króćcem 1 a w urządzeniu wielostopniowym dodatkowo do króćca 9.- one high pressure conduit will be used to pump compressed air and must be connected to stub pipe 1, and in a multi - stage device additionally to stub pipe 9.

- drugi musi być połączony z króćcem 11 i będzie służył do transportu mieszaniny piasku i powietrza;- the second one must be connected to the stub pipe 11 and will be used to transport the sand and air mixture;

2. urządzenie należy postawić na materiale ziarnistym, który ma być transportowany. Podniesienie sprawności można uzyskać przez zagłębienie urządzenia a nawet obsypanie jego piaskiem;2. The device should be placed on the granular material to be transported. Increasing the efficiency can be obtained by recessing the device and even sprinkling it with sand;

3. drugi koniec przewodu wysokiego ciśnienia należy połączyć ze sprężarką lub zbiornikiem wysokiego ciśnienia współpracującego ze sprężarką;3. the other end of the high pressure pipe should be connected to a compressor or high pressure tank cooperating with the compressor;

4. przewód odprowadzający mieszaninę piasku i powietrza powinien być tak umieszczony aby jego wolny koniec zwisał nad pojemnikiem, np. taczką, do którego ma być wsypywane transportowane medium;4. the conduit discharging the sand-air mixture should be positioned so that its free end hangs over the container, eg a wheelbarrow, into which the transported medium is to be poured;

5. aby urządzenie pracowało maksymalnie efektywnie należy prowadzić przewody tak, aby:5. in order for the device to work as efficiently as possible, the cables should be routed so that:

- nie miały załamań,- had no kinks,

- były możliwie najkrótsze,- are as short as possible,

- ich wewnętrzna powierzchnia była maksymalnie gładka.- their inner surface was as smooth as possible.

Przykład .W celu sprawdzenia skuteczności działania urządzenia zostały przeprowadzone badania testujące na jednostopniowej strumienicy przetłaczającej piasek kwarcowy o granulacji od 0,5 mm do 10 mm. Większa średnica dyszy zasilającej wynosiła 30 mm natomiast mniejsza 20 mm. Wlot powietrza do komory ssawnej 5 odbywał się ośmioma otworami 4 o średnicy 1 mm każdy. Kąt pochylenia każdego otworu względem osi urządzenia wynosi 45°. Komora mieszania 6 miała średnicę 20 mm a długość 80 mm.Example: In order to check the effectiveness of the device, tests were carried out on a single-stage ejector forcing quartz sand with granulation from 0.5 mm to 10 mm. The larger diameter of the feed nozzle was 30 mm and the smaller diameter was 20 mm. The air inlet to the suction chamber 5 took place through eight holes 4 with a diameter of 1 mm each. The angle of inclination of each opening relative to the axis of the device is 45 °. The mixing chamber 6 had a diameter of 20 mm and a length of 80 mm.

Tak wykonana strumienica przetłaczała piasek o granulacji podanej powyżej z wydajnością 10 kg/min. przy ciśnieniu powietrza przed wlotem do urządzenia 0.8 MPa.The injector made in this way pumped sand with the above-mentioned granulation with a capacity of 10 kg / min. at 0.8 MPa air pressure before inlet to the device.

Fig·² Fig ²

Fig.1Fig.1

etrze tetrze piasekgrate the sand

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,100 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price: PLN 1,100.

Claims

Patent claims

A device for pneumatic transport of loose materials, built on the principle of the Venturi tube applied in the ejector, characterized in that the supply nozzle (1) has the shape of a spool with an internal surface in the shape of a confusor.

2. The device according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that it has small-diameter outlet openings inclined towards the axis, arranged symmetrically around the periphery of the feed nozzle (1) and the feed nozzle (8).

3. The device according to claim A device according to claim 1, characterized in that the outlet openings (4) in the supply nozzles (1) and (8) have axes parallel to the conical surface of the suction chamber (5).

4. A device for pneumatic transport of loose materials, built on the basis of the Venturi throat operating principle used in the ejector, in a structure allowing for higher lifting heights, characterized by the fact that it is made in a multi-stage form, in which the devices are connected in a detachable manner with pressure tightness.

5. The device according to claim 1 4. A method as claimed in claim 4, characterized in that compressed air is supplied to each stage of the device through spigots (2), (9) and the like.

6. The device according to claim 1 4. The device as claimed in claim 4, characterized in that the outlet in the last stage of the device is an outlet chamber (10) with a pipe connection (11).