RU2478552C1

RU2478552C1 - Device for air transport of loose material

Info

Publication number: RU2478552C1
Application number: RU2011139093/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Сергей Геннадьевич Емельянов; Татьяна Васильевна Алябьева; Олег Алексеевич Овчаренко; Ольга Александровна Гнездилова
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2013-04-10

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to air transport of disperse materials and may be used in construction, metallurgy, chemical industry, etc. Proposed device comprises trough with aerating appliance communicated via discharge opening and gate with transfer pipeline, gas feed main line with vortex tube, ejector, filter and oil-and-water catcher, aerating appliance gas lines and transfer pipeline. Vortex pipeline is communicated with thermo electrical generator composed of a case with hot and cold flow channels and set of differential thermocouples. Vortex tube cold flow outlet is communicated with flow-through channel for thermo electrical generator cold flow. Flow-through channel outlet is communicated with transfer pipeline. Vortex tube hot flow outlet is communicated with flow-through channel for thermo electrical generator hot flow. Flow-through channel outlet is communicated with aerating appliance. Cold ends of differential thermocouples are secured inside cold flow channel while hot ends are secured indie flow-through hot flow channel.

EFFECT: reduced specific power consumption.

1 dwg

Description

Изобретение относится к пневматическому транспортированию сыпучих материалов и может быть использовано в строительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to pneumatic transportation of bulk materials and can be used in the construction, metallurgical, chemical and other industries.

Известен аэратор пневматического устройства для смешивания и транспортирования сыпучих материалов (см. а.с. 829519, МКИ В65G 53/16, БИ №18, 1981), содержащий короб с воздухоотводящим патрубком и закрывающий короб установленные один над другим с зазором два листа, при этом в нижнем листе выполнены сопла, а верхний лист имеет щелевые прямолинейные вырезы и в нижней его поверхности расположены пазы-резонаторы.A known aerator of a pneumatic device for mixing and transporting bulk materials (see as.with. 829519, MKI B65G 53/16, BI No. 18, 1981), containing a box with an air outlet pipe and closing the box installed one above the other with a gap of two sheets, this nozzle is made in the bottom sheet, and the top sheet has slotted straight cuts and resonator grooves are located in its lower surface.

Недостатками является сложность конструктивного исполнения с последующей настройкой на возбуждение ультразвуковых колебаний, особенно при изменяющихся в процессе эксплуатации влажности сыпучего материала, содержащегося в коробе.The disadvantages are the complexity of the design with subsequent tuning to the excitation of ultrasonic vibrations, especially when the humidity of the bulk material contained in the box changes during operation.

Известно устройство для пневматического транспортирования сыпучего материала (см. а.с. 1669830, МКИ В65G 53/00, БИ №30, 1991), содержащее расходный бункер с аэрирующим приспособлением, сообщенный своим разгрузочным отверстием посредством затвора с транспортным трубопроводом и газоподводяшую магистраль с вихревой трубой, эжектором, фильтром и масловлагоотделителем, газопроводами аэрирующего приспособления и транспортного трубопровода.A device for pneumatic transportation of bulk material (see AS 1669830, MKI B65G 53/00, BI No. 30, 1991), comprising a feed hopper with an aeration device, communicated with its discharge opening through a shutter with a transport pipeline and a gas supply line with a vortex pipe, ejector, filter and oil and water separator, gas pipelines of the aeration device and transport pipeline.

Недостатком является высокая энергоемкость, обусловленная использованием электрической энергии не только для осуществления технологического процесса пневмотранспортирования сыпучего материала, но и обеспечения как дежурного освещения помещения по размещению устройства, так и осуществления питания системы автоматизации и контроля процесса пневматического транспортирования сыпучего материала.The disadvantage is the high energy intensity due to the use of electric energy not only for the implementation of the technological process of pneumatic transportation of bulk material, but also for providing emergency lighting on the premises for the placement of the device, as well as supplying power to the automation system and monitoring the process of pneumatic transportation of bulk material.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение затрат электрической энергии в процессе работы устройства для пневматического транспортирования сыпучего материала, особенно в темное время суток, путем использования теплового потенциала вихревой трубы.The technical task of the invention is to reduce the cost of electrical energy during operation of the device for pneumatic transportation of bulk material, especially at night, by using the thermal potential of the vortex tube.

Технический результат по снижению энергозатрат достигается тем, что устройство для пневматического транспортирования сыпучего материала содержит расходный бункер с аэрирующим приспособлением, сообщенным своим разгрузочным отверстием посредством затвора с транспортным трубопроводом, и газоподводяшую магистраль с вихревой трубой, эжектором, фильтром и масловлагоотделителем, газопроводами аэрирующего приспособления и транспортного трубопровода, причем вихревая труба соединена пневматически с термоэлектрическим генератором, выполненным в виде корпуса с проходными каналами для горячего и холодного потоков и комплектом дифференциальных термопар, при этом выход холодного потока вихревой трубы соединен с входом проходного канала для холодного потока термоэлектрического генератора, а выход этого проходного канала соединен с транспортным трубопроводом, кроме того, выход горячего потока вихревой трубы соединен с входом проходного канала для горячего потока термоэлектрического генератора, а выход этого проходного канала соединен с аэрирующим приспособлением, причем «холодные» концы дифференциальных термопар укреплены внутри проходного канала для холодного потока, а их «горячие» концы укреплены внутри проходного канала для горячего потока.The technical result of reducing energy costs is achieved by the fact that the device for pneumatic transportation of bulk material contains a feed hopper with an aeration device communicated by its discharge hole through a shutter with a transport pipe, and a gas supply line with a vortex tube, an ejector, a filter and an oil separator, gas pipelines of the aeration device and pipeline, and the vortex tube is connected pneumatically with a thermoelectric generator, in the form of a casing with passage channels for hot and cold flows and a set of differential thermocouples, the outlet of the cold stream of the vortex tube connected to the entrance of the passage channel for the cold flow of the thermoelectric generator, and the output of this passage channel connected to the transport pipeline, in addition, the exit of hot the vortex tube flow is connected to the inlet of the passage channel for the hot flow of the thermoelectric generator, and the output of this passage channel is connected to the aeration device, m "cold" ends of the differential thermocouple fastened inside the through passage for the cold stream, and their "hot" ends fastened within the flow channel of the hot flow.

На фиг.1 трубопровода изображена принципиальная схема устройства для пневматического транспортирования сыпучего материала.Figure 1 shows a schematic diagram of a device for pneumatic transportation of bulk material.

Устройство содержит расходный бункер 1 с аэрирующим приспособлением, поочередно подключаемыми аэрационными соплами 2, транспортный трубопровод 3 с затвором 4, эжектор 5, газоподводяшую магистраль 6 сжатого воздуха, вихревую трубу 7 с каналами горячего 8 и холодного 9 потоков, газопровод 10 аэрирующего приспособления 2, последовательно соединенные фильтр 11 и коммуникационную 12 установку, краны 13, 14, через которые осуществляется подача сжатого и атмосферного (AT) воздуха, масловлагоотделитель 15, установленный на газопроводе 16 транспортного трубопровода 3 между вихревой трубой 7 и бункером 1.The device comprises a feed hopper 1 with an aeration device, alternately connected with aeration nozzles 2, a transport pipe 3 with a shutter 4, an ejector 5, a gas supply line 6 of compressed air, a vortex tube 7 with channels of hot 8 and cold 9 flows, a gas pipeline 10 of the aeration device 2, sequentially connected filter 11 and communication unit 12, valves 13, 14 through which compressed and atmospheric (AT) air is supplied, oil and water separator 15 installed on the gas pipeline 16 of the transport pipe wire 3 between the vortex tube 1 and the hopper 7.

Вихревая труба 7 соединена пневматически с термоэлектрическим генератором 17, выполненным в виде корпуса 18 с проходным каналом 19 для горячего потока и комплектом дифференциальных термопар 21. При этом выход 22 канала холодного 9 потока вихревой трубы 7 соединен с входом 23 проходного канала 20 для холодного потока корпуса 18 термоэлектрического генератора 17, а выход 24 проходного канала 20 для холодного потока соединен газопроводом 16 с транспортным трубопроводом 3 через маслоотделитель 15. Выход 25 канала горячего 8 потока вихревой трубы 7 соединен с входом 26 проходного канала 19 для горячего потока корпуса 18 термоэлектрического генератора 17, а выход 27 проходного канала 19 для горячего потока соединен с газопроводом 10 аэрирующего приспособления 2. «Холодные» концы 28 комплекта дифференциальных термопар 21 укреплены внутри проходного канала 20 для холодного потока, а «горячие» концы 29 комплекта дифференциальных термопар 21 укреплены внутри проходного канала 19 для горячего потока корпуса 18 термоэлектрического генератора 17.The vortex tube 7 is pneumatically connected to a thermoelectric generator 17, made in the form of a housing 18 with a passage through the channel 19 for hot flow and a set of differential thermocouples 21. In this case, the output 22 of the channel 9 of the cold flow of the vortex tube 7 is connected to the input 23 of the passage channel 20 for the cold flow of the housing 18 of the thermoelectric generator 17, and the outlet 24 of the cold flow passage channel 20 is connected by a gas line 16 to the transport pipeline 3 through an oil separator 15. The output 25 of the hot channel 8 of the vortex tube flow 7 is connected the inlet 26 of the passage channel 19 for the hot flow of the housing 18 of the thermoelectric generator 17, and the outlet 27 of the passage channel 19 for the hot flow is connected to the gas line 10 of the aeration device 2. The "cold" ends 28 of the set of differential thermocouples 21 are fixed inside the passage channel 20 for the cold flow, and The "hot" ends 29 of the set of differential thermocouples 21 are fixed inside the passage channel 19 for the hot flow of the housing 18 of the thermoelectric generator 17.

Устройство для пневматического транспортирования сыпучего материала работает следующим образом.A device for pneumatic transportation of bulk material works as follows.

В исходном положении сыпучий материал засыпается в расходный бункер 1, затвор 4 закрыт и препятствует проникновению сыпучего материала в транспортный трубопровод 3 через разгрузочное отверстие бункера. Закрыты также краны 13, 14 и коммутационная установка 12 не пропускает воздух к аэрационным соплам 2 аэрирующего приспособления.In the initial position, the bulk material is poured into the feed hopper 1, the shutter 4 is closed and prevents the penetration of bulk material into the transport pipe 3 through the discharge opening of the hopper. The valves 13, 14 are also closed and the switching unit 12 does not pass air to the aeration nozzles 2 of the aeration device.

При необходимости обеспечить выдачу и транспортирование сыпучего материала открывается затвор 4 и кран 13. Сжатый воздух из магистрали 6 поступает в вихревую трубу 7, где термодинамически расслаивается на горячий и холодный потоки. Часть сжатого воздуха в виде холодного потока с сконденсировавшейся влагой из канала 9 вихревой трубы 7 поступает на вход 23 проходного канала 20 для холодного потока корпуса 18 термоэлектрического генератора 17, где контактирует с «холодными» концами 28 комплекта дифференциальных термопар 21 и после выхода 24 проходного канала 20 для холодного потока по газопроводу 16 поступает в масловлагоотделитель 15 для отделения конденсата и далее в качестве осушенного и охлажденного транспортного агента направляется в трубопровод 3.If necessary, to ensure the issuance and transportation of bulk material opens the shutter 4 and the valve 13. Compressed air from the line 6 enters the vortex tube 7, where it is thermodynamically exfoliated into hot and cold flows. Part of the compressed air in the form of a cold stream with condensed moisture from the channel 9 of the vortex tube 7 enters the inlet 23 of the passage channel 20 for the cold stream of the housing 18 of the thermoelectric generator 17, where it contacts the "cold" ends 28 of the set of differential thermocouples 21 and after the exit 24 of the passage channel 20 for cold flow through a gas pipeline 16 enters the oil and water separator 15 to separate condensate and then goes as a dried and cooled transport agent to the pipeline 3.

Одновременно другая часть сжатого воздуха из канала горячего потока 8 вихревой трубы 7, насыщенная загрязнениями в виде твердых частиц (пыли, ржавчины и т.д.) и капельной влаги, поступает на вход 26 проходного канала 19 для горячего потока корпуса 18 термоэлектрического генератора 17, где контактирует с «горячими» концами 29 комплекта дифференциальных термопар 21, и после выхода 27 проходного канала 19 для горячего потока по газопроводу 10 через эжектор 5 и фильтр 11, где очищается, через коммутационную установку 12 - к аэрационным соплам 2.At the same time, another part of the compressed air from the hot stream channel 8 of the vortex tube 7, saturated with contaminants in the form of solid particles (dust, rust, etc.) and droplet moisture, enters the inlet 26 of the passage channel 19 for the hot stream of the casing 18 of the thermoelectric generator 17, where it contacts the "hot" ends 29 of the set of differential thermocouples 21, and after the exit 27 of the passage channel 19 for hot flow through the gas pipeline 10 through the ejector 5 and the filter 11, where it is cleaned, through the switching unit 12 - to the aeration nozzles 2.

В процессе термодинамического расслоения сжатого воздуха в вихревой трубе 7 температура горячего потока на выходе из канала 8 достигает 100°С и более, а температура холодного потока на выходе из канала 9 понижается до 0°С (см., например Меркулов В.П. Вихревой эффект и его применение в технике. Самара, 2002. 387 с.). Это позволяет при использовании в качестве термопар, например хромель-копеля, получать термо-ЭДС до 6,96 мВ (см., Иванова Г.М. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергоатомиздат, 1984. 230 с.), а создание комплекта дифференциальных термопар 21 обеспечивает напряжение на выходе из термоэлектрического генератора 17 в пределах 12÷36 В (см., например, Технические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник / под. общ. ред. В.М.Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1980. 560 с.).In the process of thermodynamic separation of compressed air in a vortex tube 7, the temperature of the hot stream at the outlet of channel 8 reaches 100 ° C and more, and the temperature of the cold stream at the outlet of channel 9 decreases to 0 ° C (see, for example, Merkulov V.P. Vikhreva effect and its application in technology. Samara, 2002. 387 p.). This allows, when used as thermocouples, such as chromel-copel, to obtain thermo-EMF up to 6.96 mV (see, Ivanova GM Thermotechnical measurements and instruments. M: Energoatomizdat, 1984. 230 p.), And the creation a set of differential thermocouples 21 provides a voltage at the output of a thermoelectric generator 17 within 12 ÷ 36 V (see, for example, Technical fundamentals of heat engineering. Thermotechnical experiment. Reference / under the general editorship of V.M.Zorin. M: Energoatomizdat, 1980.560 s.).

В результате при использовании теплового потенциала термодинамически расслаиваемого сжатого воздуха в вихревой трубе 7 (перепад температур между значениями для горячего и холодного потоков) наблюдается генерация электрической энергии, которая используется как в качестве источника для дежурного освещения, так и для питания оборудования автоматизации контроля процесса пневматической транспортировки сыпучего материала.As a result, when using the thermal potential of thermodynamically delaminated compressed air in a vortex tube 7 (temperature difference between the values for hot and cold flows), generation of electric energy is observed, which is used both as a source for emergency lighting and for supplying automation equipment for controlling the pneumatic transportation process bulk material.

В качестве вихревой трубы может быть использована любая из известных конструкций, обеспечивающая необходимый расход как транспортирующего агента, так и воздуха, поступающего к аэрирующему приспособлению.As a vortex tube, any of the known structures can be used, providing the necessary flow rate of both the transporting agent and the air supplied to the aeration device.

Соотношение количества холодного и горячего потоков определяется как степенью сырости транспортируемого сыпучего материала, т.е. необходимостью его осушки и ликвидации возможности в этом случае процесса залипания транспортном трубопроводе, так и влажностью сжатого воздуха, транспортирующего данный материал. При нормированной степени сухости сыпучего материала, заданном влагосодержании сжатого воздуха и наличии низкой влажности атмосферного воздуха возможно повышение экономичности устройства для пневматического транспортирования сыпучих материалов путем снижения энергозатрат для получения сжатого воздуха, поступающего к аэрирующим соплам.The ratio of the number of cold and hot flows is determined as the degree of dampness of the transported bulk material, i.e. the need to dry it and eliminate the possibility in this case of sticking of the transport pipeline, and the humidity of the compressed air transporting this material. With a normalized degree of dryness of the bulk material, a given moisture content of compressed air and the presence of low humidity of atmospheric air, it is possible to increase the efficiency of the device for pneumatic transportation of bulk materials by reducing energy consumption to obtain compressed air entering the aeration nozzles.

Открытие крана 14 обеспечивает поступление атмосферного (AT) воздуха в процессе эжектирования в эжектор 5, где осуществляется смешивание его с горячим потоком сжатого воздуха вихревой трубы 7, и полученная смесь, проходя через фильтр 11, обрабатывается до параметров, обеспечивающих улучшение текучих свойств, а значит и высыпание сыпучего материала из емкости 1, куда поступает через коммутационную установку 12 и аэрирующие сопла 2.The opening of the valve 14 ensures that atmospheric (AT) air enters the ejector 5 during ejection, where it is mixed with the hot stream of compressed air of the vortex tube 7, and the resulting mixture, passing through the filter 11, is processed to parameters that improve the flow properties, which means and pouring loose material from the tank 1, which enters through the switching unit 12 and aeration nozzles 2.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что снижение энергозатрат при эксплуатации, особенно в темное время суток, достигается уменьшением использования электрической энергии от посторонних источников, например электрических сетей, путем применения термоэлектрического генератора, работающего на тепловом потенциале вихревой трубы, которая осуществляет термодинамическое расслоение на горячий и холодный потоки сжатый воздух, являющийся транспортирующим агентом сыпучих материалов. При этом комплект дифференциальных термопар позволяет получать напряжение на термоэлектрическом генераторе, обеспечивающее дежурное освещение места расположения устройства для пневматического транспортирования сыпучего материала и/или питания приборов автоматизации и контроля технологического процесса пневмотранспортировки.The originality of the proposed technical solution lies in the fact that the reduction of energy consumption during operation, especially in the dark, is achieved by reducing the use of electrical energy from extraneous sources, for example, electrical networks, by using a thermoelectric generator operating on the thermal potential of the vortex tube, which carries out thermodynamic separation hot and cold flows compressed air, which is a transporting agent of bulk materials. At the same time, a set of differential thermocouples makes it possible to obtain voltage on a thermoelectric generator, providing emergency lighting for the location of the device for pneumatic transportation of bulk material and / or power supply to automation devices and control of the pneumatic transportation technological process.

Claims

A device for pneumatically conveying bulk material, comprising a feed hopper with an aeration device communicated by its discharge opening through a shutter with a transport pipe, and a gas supply line with a vortex tube, an ejector, a filter and an oil separator, gas lines of the aeration device and a transport pipe, characterized in that the vortex pneumatically connected to a thermoelectric generator, made in the form of a housing with passage channels for mountains barley flow and a set of differential thermocouples, while the output of the cold flow of the vortex tube is connected to the inlet of the passage channel for the cold flow of the thermoelectric generator, and the output of this passage channel is connected to the transport pipeline, in addition, the output of the hot flow of the vortex tube is connected to the entrance of the passage channel for the hot flow of the thermoelectric generator, and the output of this passage channel is connected to the aeration device, and the "cold" ends of the differential thermocouples are protected Lena inside the passageway for the cold stream, and their "hot" ends fastened within the flow channel of the hot flow.