CN1004070B - 负压气力输送的吸石机 - Google Patents
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Abstract
负压气力输送的吸石机。本发明涉及气力管道输送机。本发明的吸石机采用负压气力输送形式（即吸引式输送），设计了合理形状的转动吸嘴，输料管的弯曲部分制作成大尺寸的方形管，水平物料分高器增加垂直档板，并在卸料器中设置上下闸板结构。本发明的吸石机能耗小、适用范围广，效率高，可适用于石粒、矿石、轻质粒状物料的输送。
Description
本发明涉及气力管道输送机。
在产业部门中，以粉粒状物料作为原料或产品的很多，为了使在装卸、运输中节省劳动力，改善劳动条件，近年来国内外广泛地采用气力管道输送形式。但现行的气力输送装置仅是应用于轻质、细粒物料和形状较规则的物料，如谷类、豆类、水泥、石灰粉、化肥、塑料颗粒制品等的输送（见〔日〕狞野武著：《粉粒状物料输送装置》）。又如US3876258为松散物料的吸引式气动的装置，但其结构繁杂。对于重质、粗粒子和形状非规则的物料气力输送装置未见报道。
石粒和矿石等重粒子的重量远较豆类、化肥等大得多，并且其形状非常不规则，其大小差异也很悬殊，一般的气力输送装置是不能胜任的。本发明的目的是为了解决重质、粗粒子和形状非规则的石粒和矿石等的输送问题，使基建工程、码头、水运和矿山建设中的原料输送能实现机械化，改善劳动条件，提高效率和经济效益。
在本发明的负压气力输送的吸石机中，为了使重质粗粒子（石粒、矿石等）能够作上升运动和输送，关键在于设计合理形状的吸嘴和控制气流的压力，使入口气流得到充分加速，致使石粒在动压力和大气压（吸嘴内为负压）作用下从吸嘴向上运动进入输料管。并且在水平物料分离器的设计中，为使两相流（空气和石粒）中的重粗粒子能在重力作用下分离，而为了能收集较小的石粒及石米，在水平物料分离器中设置了垂直挡板。为了减少吸石机在运转过程中石粒对输料管壁的经常碰撞而造成的输料管壁的磨损，特别是输料管的弯管部分的磨损，在本发明的吸石机中输料管的弯管部分设计成较大尺寸的方形管，来降低石粒的上升速度，减少其对管壁的磨损，并于易磨损的部分除了采用耐磨的材料制作外，还做成可拆换形式。吸石机的卸料器中设置有上下两闸板，依靠控制***使两闸板循环周期性地开启和封闭动作，从而实现了在真空气源条件下进行卸料，不仅卸料方便，而且保证了整个吸石机真空工作状态的稳定。因整个吸石机是处于负压（真空）状态下工作，故机器的各部分都得实行真空密封。
下面参照附图对负压气力输送的吸石机的各部件进行说明。
图一为负压气力输送的吸石机的整体结构示意图。负压气力输送的吸石机由转动吸嘴〔2〕，输料管〔3〕、水平物料分离器〔4〕、卸料器〔5〕扩散式旋风除尘器〔6〕、排气管〔7〕、罗茨风机〔8〕、消声装置〔9〕、吸石机活动承载体〔13〕组成。其中伸缩机构〔1〕、俯仰机构〔10〕、旋转机构〔11〕，为控制输料管〔3〕作上下、左右、前后的三个自由度移动的调节机构;控制***〔12〕为控制卸料器〔5〕中的上下闸板作循环周期性开启和封闭之用;消声装置〔9〕为减少吸石机在运转时产生的噪音而设计的部件;扩散式旋风除尘器〔6〕由进气管、圆筒体、倒锥体、受尘斗、反射屏和排气管组成，当含尘粒、粉状物随同气体高速进入除尘器时，在离心力作用下，粉状物被抛至器壁经受尘斗而排出，吸石机安置在活动承载体〔13〕上，使吸石机能适应物料位置的变化和石粒堆〔14〕协调动作。吸石机活动承载体于码头可做成活动船体，在矿山等陆地应用可做成活动大平板车。〔15〕为皮带输送机。
图二为转动吸嘴的示意图。转动吸嘴的设计是吸石机的关键，因石粒是随空气通过转动吸嘴被吸入输料管的，因此相对来说吸嘴是吸引式输料装置的供料器。为使石粒能在输料管内上升输送，吸嘴的气流应保持有一定的速度，空气从风量调节器〔21〕通过内吸管〔22〕与外转动套管〔23〕（为直筒管）之间的缝隙环形区域进入，进气风量的大小通过改变风量调节器〔21〕的入口流阻来进行调节，少部分气流从吸嘴的底部四周进入，为了使石粒与气流混合形成具有一定流速的两相射流束，石粒从射流束中得到动量开始运动，与气流充分混合形成石粒流被输送，故内吸管〔22〕与外转动套管〔23〕之间的间隙应选择恰当，并且内吸管的底部做成具有一定角度的喇叭张口，内吸管的底部与外转动套管的底部安装成保持有一定的高度差d，使内外套管的间隙形成最佳的环形通道，提高吸引效率和使气流匀加速进入。本发明的吸石机采用转动式吸嘴，即通过蜗轮传动机构〔24〕使外转动套管〔23〕相对于内吸管〔22〕（固定）作圆周运动，外转动套管的转速为45～90转/分，外转动套管的底部外侧装有两把以上均匀分布的松料刀〔25〕，在吸石机工作的松料刀〔25〕随外转动套管转动使周围的石粒不断地向心松动，辅助石粒进行输料管。
图三为输料管的示意图。负压气力输送的吸石机的输料管与转动吸嘴〔2〕、水平物料分离器〔4〕相连接（见图一）。输料管由直管〔31〕、与直管喇叭接口〔32〕、弯曲方形管〔33〕、与水平物料分离器的喇叭接口〔34〕组成。由于石粒和空气的两相射流从转动吸嘴沿着输料管的直管部分上升输送，然后要变成水平方向运动进入水平物料分离器，石粒和气流是作曲线运动，这就会使石粒经常与管道壁发生碰撞和摩擦，从而造成管壁极易磨损。为此必须使石粒和空气的两相流减速来减低对管壁的磨损程度，但两相流的流速太低又不能带动石粒进入水平物料分离器，故其流速的控制、气流与弯曲方形管管壁的作用角度的选取应当恰当。因此，在输料管的弯曲部做成方形，并扩大其尺寸，并在其易磨损的部分除了采用耐磨的材料来制作外，还做成可折换的盖板〔35〕。
图四为水平物料分离器的示意图。水平物料分离器由进口管〔41〕、气流出口管〔42〕、箱体〔43〕、石料出口〔44〕和垂直挡板〔45〕组成。为了使两相流的流速在分离器内更为降低，进口管〔41〕设计成渐扩管形式，出口管〔42〕设计为渐缩的长方形管，分离器的箱体做成由上向下渐缩的大长方形箱体〔43〕。气流与石粒混合的两相流从气流进口管〔41〕水平方向进入，由于容器截面积的突然扩大，两相流的流速突然降低，石粒的重力、气流动压力及流体阻力作用下被分离而垂直沉降。为了使较小的石粒不易随气流飞跃到出口和中等石粒能垂直地沉降到石料出口〔44〕，减少对箱体后壁的撞击，在水平物料分离器中设置垂直档板〔45〕，档板安装在箱体靠近气流出口的一侧，选取的最佳位置上，并且其高度应能遮挡住气流出口长方形孔的高度，才能达到有效地使轻小石粒与空气分离沉降，而且档板的上部由双层材料组成，以增加其抗撞击能力。
图五为卸料器的示意图。卸料器的作用是把水平物料器内的石料排出由皮带输送机输送和转运。由于卸料器的上部与水平物料分离器连接而内通负压气源，下部卸料器口〔54〕又是大气压，会出现气压差而造成石粒靠其自重无法沉降排出，从而滞留的现象。因此，在本发明的吸石机的卸料器中采用双层闸门的设计。由电子时间程序控制器、两位四通电磁阀及动力油缸组成的控制***〔53〕，使上下闸门〔51〕和〔52〕能循环周期地开启和封闭，即当上闸门〔51〕开启时，下闸门〔52〕封闭，使只粒靠自重降落到卸料器体〔55〕内;当上闸门〔51〕封闭时，下闸门〔52〕开启，石料降落到皮带输送机〔15〕的皮带上，这样既使石粒能顺利地沉降，又保持吸石机的真空状态，减少吸石机的动力负荷。
本发明的负压气力输送的吸石机的技术性能指标如下：
1.输送方式：负压气流吸引式输送;
2.石粒特征尺寸Ds（石粒特征尺寸Ds定义为：Ds＝Vs/Fs，Vs为石粒体积，Fs为石粒迎风面面积）;30毫米，最大可达50毫米;
3.输送石粒的高度H：8米;
4.石粒的比重：2.7吨/米3
5.最大吸石量：35吨/小时（包括清仓时间）
45吨/小时（不包括清仓时间）;
6.输料管的气流速度：54米/秒;
7.气流流量：3000米3/小时;
8.动力功率：40千瓦
根据资料（北京钢铁学院热工、水力学教研组编译，《气力输送装置》，人民交通出版社，1974年出版第222页中表7-5）提供的日本吸引式气力输送装置，当输送小麦100米时，输送量30吨/小时;动力功率为75千瓦，而本发明的负压气力输送的吸石机输送石粒35吨/小时（包括清仓时间）120米时，其动力功率为60千瓦（包括皮带机的动力功率）。从输吨位石粒所耗动力功率来看，日本的吸引式输送小麦装置输送每吨小麦消耗的动力功率为2.5千瓦，而本发明的负压气力输送的吸石机，输送每吨石粒所消耗的动力功率为1.714千瓦。
本发明的负压气力输送的吸石机用于基建工程、码头、矿山等的石粒和矿山等重质物料的输送，对于本发明的吸石机只要适当调节罗茨风机的气流量可以适用于谷类、豆类、化肥、颗粒塑料等小轻粒状的输送。本发明的吸石机具有能耗小、适用范围广、效率高的特点。
Claims (3)
1、一种由转动吸嘴〔2〕、输料管〔3〕、物料分离器〔4〕、卸料管〔5〕、皮带输送机〔15〕、承载体〔11〕组成的负压气力输送的吸石机，其特征是转动吸嘴〔2〕的外转动套管〔23〕为直筒管式，内吸管〔22〕的底部做成具有一定角度的喇叭形、底部与外转动套管的底部保持有一定的高度差，内外管间形成最佳环形气流通道，外转动套管通过蜗轮传动机构〔24〕使其相对内吸管作圆周转动，外转动套管上有风量调节器〔21〕，松料刀〔25〕对称地安装在外转动套管的底部外侧。
2、如权利要求1所述的吸石机，输料管〔3〕由直管〔31〕、喇叭接口〔32〕、〔34〕、弯曲方形管〔33〕组成，其特征是弯曲方形管〔33〕为弯曲的方形管道;它的中心线为曲线，其曲率半径和曲线弧长度选取为最佳值。弯曲方形管的尺寸比直管〔31〕大，它上面有可折换的盖板〔35〕。
3、如权利要求1所述的吸石机，物料分离器〔4〕由进口管〔41〕、气流出口管〔42〕、箱体〔43〕、石料出口〔44〕组成，其特征为进口管〔41〕为渐扩管形状。出口管〔42〕为渐缩长方形管，箱体〔43〕为由下而上渐缩的大长形箱，箱体内装有垂直档板〔45〕，档板安装在箱体靠近气流出口的一侧，选取的最佳位置上，挡板的高度超过气流出口长方形管的高度某一数值;它的上部由双层材料组成。
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