Насосы для твердых частиц с высокой плотностью представляют собой гидростатические машины, которые вытесняют перекачиваемую среду и тем самым создают поток.
Твердые тела высокой плотности и их перенос [ править ]
Твердые вещества с высокой плотностью представляют собой смеси жидких и твердых компонентов; Примеры включают фермерское зерно, тушеную свинину и т. д. Каждый из них имеет свои типичные физические и химические характеристики, такие как удельный вес, содержание твердых веществ, максимальный размер частиц, а также их поведение, например, тиксотропно , абразивно или адгезивно.
Типичными примерами твердых тел с высокой плотностью являются бетон , шламы и суспензии .
На промышленных предприятиях многие вещества с высокой долей твердых веществ, такие как механически обезвоженный осадок сточных вод, фильтровальный кек, битуминозный угольный осадок, отходы и технологический осадок, должны транспортироваться на относительно большие расстояния на свалки или мусоросжигательные заводы.
В принципе, такие большие расстояния можно преодолеть с помощью механического конвейерного оборудования или насосов для твердых частиц высокой плотности.
Типы механических конвейеров включают ремни , винты (WORM) и скребки . Они подходят почти для всех типов твердых тел высокой плотности.
Насосы для твердых частиц высокой плотности перемещают шлам и шламы по замкнутому трубопроводу. Однако не каждый ил или шлам можно перекачивать, в зависимости от:
- Соотношение: смесь твердых и жидких компонентов должна быть такой, чтобы приводить к пластически деформируемой массе.
- Насыщение: объем порового пространства в илах должен быть заполнен достаточным количеством жидкого вещества, чтобы частица могла опираться на частицу через пластически вязкую жидкость, а пустоты заполнялись.
- Компонент газа: путем нагнетания газов шлам, которые в природе не содержат газового компонента, можно довести до консистенции, которую можно перекачивать.
Типы насосов для твердых тел высокой плотности [ править ]
В зависимости от того, как реализуется принцип вытеснения, можно различать роторные и поршневые насосы. К ротационным циркуляционным насосам относятся эксцентриковые винтовые насосы, центробежные насосы и перистальтические насосы с прессованной трубкой. Поршневые насосы включают плунжерные, диафрагменные и поршневые насосы.
Насосы для твердых частиц высокой плотности, которые могут использоваться в самом широком диапазоне ситуаций, представляют собой поршневые (или поршневые) насосы. Они могут быть реализованы как одноцилиндровые или двухцилиндровые насосы. В последнем случае мощность передается материалу через нагнетательные поршни, работающие в двухтактном режиме. В то время как один нагнетательный поршень всасывает материал из загрузочного бункера в цилиндр, второй поршень одновременно толкает материал в другом нагнетательном цилиндре и в линию подачи.
Типы поршневых насосов [ править ]
Тип: поршневой насос с перекачивающей трубкой (двухцилиндровый насос) [ править ]
Детали строительства [ править ]
Наиболее характерным элементом насоса с перекачивающей трубкой является так называемая перекачивающая труба S, установленная внутри подающего бункера. Задача перекачивающей трубки - контролировать поток твердых частиц с высокой плотностью - иными словами, цилиндр насоса, который в настоящее время толкает материал, соединен такой трубкой с линией подачи. В конце каждого хода поршня (или рядом с ним) S-образная трубка, которая соединена с нагнетательной линией, переключается на другой нагнетательный цилиндр с помощью двух переключающих цилиндров. Гидравлический контур используется для синхронизации положения передаточной трубки и движений двух нагнетательных поршней.
Трубка S должна быстро поворачиваться и не подвергаться чрезмерному износу. Это достигается с помощью двух плунжерных цилиндров большого размера и так называемой очковой пластины (названной так по форме) с уплотнительными кольцами.
В поперечном сечении S-образная трубка имеет круглую форму с диаметром, сужающимся в направлении потока. Это снижает риск засорения. Уплотняющие поверхности очковой пластины и уплотнительного кольца расположены параллельно поворотному движению S-образной трубки, поэтому они не могут быть повреждены при прорезании или застревании посторонних предметов.
Этот насос не требует обратных клапанов.
Рабочие особенности [ править ]
Поршневые насосы с S-образной трубкой подходят для бетона и строительного раствора, для шламов с содержанием твердых частиц до 50% по весу и изменяющимся гранулометрическим составом, а также для транспортировки летучей золы , угля или минералов в суспензии.
Большое поперечное сечение отверстий в очковой пластине означает, что при диаметре нагнетательного цилиндра, например, 200 мм (7,874 дюйма) можно перекачивать твердые частицы высокой плотности со средним размером зерна до 80 мм (3,150 дюйма). . Максимальный диаметр отдельных инородных тел может достигать 60% диаметра линии подачи - в этом примере это будет 120 мм (4,724 дюйма).
Тип: Поршневой насос с седельными клапанами (двухцилиндровый насос) [ править ]
Детали строительства [ править ]
Стальной корпус насоса с седельным клапаном содержит четыре седельных клапана с гидравлическим управлением, два всасывающих и два нагнетательных клапана для двух гидроцилиндров. Всасывающий и нагнетательный клапаны синхронизированы с гидравликой нагнетательных поршней - это гарантирует, что содержимое нагнетательного цилиндра всегда равно перекачиваемому объему. Как только «всасывающий» поршень достигает своего конечного положения, соответствующий всасывающий или нагнетательный клапан одновременно закрывается или открывается. Если в нагнетательной линии будет избыточное давление, сначала закроется всасывающий клапан. Это предотвращает перекачиваемую среду из вытесняются из линии спины давления в бункер.
Этот насос не требует обратных клапанов.
Рабочие особенности [ править ]
Насосы с седельным клапаном подходят для особо равномерного перекачивания сред с содержанием твердых частиц до 50% и для перекачивания под высоким давлением пастообразных промышленных сред, таких как шламы. Поскольку в этом двухцилиндровом насосе используются клапаны, он подходит для зерна размером не более 8 мм.
Выбор типа клапана будет зависеть от транспортируемых твердых частиц с высокой плотностью. Для материалов, содержащих зерна с содержанием твердых частиц до 50%, требуется металлическое седло клапана с острой кромкой. В случае маловязких, довольно водянистых мелких шламов лучшим выбором будет эластомерное уплотнение клапана с большой площадью.
В одном из вариантов гидравлического управления клапан открывается пассивно за счет тяги среды. В этом случае выпускной клапан имеет функцию невозвратной, который предотвращает обратный поток из линии высокого давления. В то же время твердые частицы с высокой плотностью предварительно уплотняются, чтобы приблизиться к давлению в линии, прежде чем открывается нагнетательный клапан. Это означает, что можно избежать детонации трубы в результате пульсаций давления.
Тип: Шаровой кран (двухцилиндровый) [ править ]
Детали строительства [ править ]
Во время такта всасывания нагнетательного поршня среда всасывается через открытый всасывающий шаровой клапан. В то же время шаровой клапан на линии нагнетания вдавливается в седло клапана за счет разрежения, возникающего в результате всасывания (автоматические клапаны). Параллельно с этим второй нагнетательный поршень совершает рабочий ход и проталкивает среду через нагнетательный шаровой клапан в нагнетательную линию. Всасывающий шаровой клапан вдавливается в гнездо под действием давления в линии нагнетания и, таким образом, закрывает соединение с впуском насоса.
Рабочие особенности [ править ]
Двухцилиндровый насос с шаровым клапаном подходит для перекачивания жидких и пастообразных сред в диапазоне от низкого до среднего давления, при условии, что они могут всасываться через отверстия клапана - например, растворов, минеральных и сточных вод.
Насос с шаровым краном практически нечувствителен к коррозионным и абразивным средам, поскольку шаровые краны не нужно открывать или закрывать снаружи.
Тип: Одноцилиндровый поршневой насос [ править ]
Детали строительства [ править ]
В одноцилиндровом поршневом насосе среда «забивается» из загрузочного желоба в нагнетательный цилиндр и цилиндром в нагнетательную линию при прямом ходе. В зависимости от уровня давления нагнетания в трубе и характеристик потока среды нагнетательный фланец насоса будет оснащен плоским золотниковым клапаном или пластинчатым обратным клапаном, чтобы предотвратить обратный поток материала на обратный ход. Фактически выбранный нагнетательный поршень будет зависеть от материала, который будет перекачиваться: для свободной текучей среды требуются уплотнительные элементы возмущающего действия, в то время как объемные материалы, которые необходимо измельчать во время перекачивания, означают, что требуются закаленные режущие кромки.
Рабочие особенности [ править ]
Одноцилиндровый насос подходит для сыпучих материалов с неудобным грубым составом, например, древесной щепы, органических отходов, опасных отходов или измельченной бумаги. Если такой ненасыщенный материал должен транспортироваться на большие расстояния, одним из возможных подходов является гибридная система подачи. Здесь сжатый воздух нагнетается в нагнетательную линию. Он вдавливает заглушку материала в трубу. Когда сжатый воздух расширяется, транспортируемый материал разрыхляется и отделяется. По мере увеличения расстояния от точки нагнетания воздуха то, что изначально было серией пробок, постепенно превращается в непрерывный воздушный поток. Необходимое количество воздуха и соответствующий диаметр трубы зависят от типа и количества транспортируемого материала.
Тип: Одноцилиндровый поршневой насос со смещенной от центра трехходовой поворотной задвижкой [ править ]
Задвижка указанного типа имеет вращающийся элемент внутри камеры вращающегося клапана, при этом центр камеры клапана смещен с центральной линией цилиндра нагнетания, а цилиндр нагнетания и нагнетательный трубопровод находятся на одной оси. Кроме того, величина смещения определяет толщину уплотнительной части вращающегося элемента, поскольку она имеет сечение, эквивалентное диаметру насосного цилиндра. В этом изобретении исключается конструкция поворотного клапана со сквозными отверстиями, а также вводится сменная режущая кромка для вращающегося элемента. Кроме того, этот клапан обеспечивает минимальное вытеснение бетона во время работы и устраняет мертвые зоны. Кроме того, симметричная конструкция вращающегося элемента &камера клапана позволяет конечному пользователю ремонтировать клапан с использованием обычных средств механической обработки, таких как обычный токарный станок. Это невозможно с S-образным или качающимся клапаном. Этот клапан изобрели Амит и Ананд Гохале.[1]
Детали поршневых насосов для твердых частиц [ править ]
Основные части:
- загрузочная воронка
- приводной цилиндр, нагнетательный цилиндр и гидравлическая система
- уплотнения
- электрическое и контрольное оборудование
и - в зависимости от типа:
- передаточная трубка
- клапаны
а также периферийные компоненты, такие как:
- бункер (с / без раздвижных рам)
- винтовые конвейеры, допечатное оборудование
- трубопровод
- нагнетание воздуха
- закачка в пограничный слой
- системы гашения давления (пульсации)
Выбор насоса для твердых частиц [ править ]
Особый вид твердых частиц средней «высокой плотности» и широкий спектр применений требуют различных принципов конструкции и, следовательно, типов насосов. Следующая таблица позволяет сделать предварительный выбор в зависимости от характеристик среды:
| Тип | Средний (твердые тела с высокой плотностью) | |||
|---|---|---|---|---|
| водянистый | жесткий | громоздкий | с инородными телами | |
| Насос перекачивающего типа | + | + + | - | + |
| Насос седельного клапана | + + | + | - | - |
| Насос с шаровым клапаном | + | о | - | - |
| Одноцилиндровый насос | - | + + | + + | + + |
| + + очень подходит, + подходит, o с оговорками, - не подходит | ||||
Приложения [ править ]
Перекачивание твердых частиц с высоким содержанием твердых частиц предлагает ряд возможностей в технологическом проектировании. Двухцилиндровые поршневые насосы с масляно-гидравлическим приводом и S-образной перекачивающей трубкой уже много лет используются в гражданском строительстве для транспортировки бетона. Эта технология получила дальнейшее применение в различных отраслях промышленности.
Очистные сооружения [ править ]
Осадок сточных вод, подвергнутый механическому обезвоживанию, можно закачивать непосредственно в печи по трубопроводной сети. Это позволяет избежать прямого контакта со шламом и предотвращает загрязнение и выделение запаха.
Управление отходами (опасные отходы) [ править ]
Опасные и легковоспламеняющиеся вещества обрабатываются физически, химически и биологически, чтобы уменьшить количество отходов. Благодаря преимуществу транспортировки по трубопроводу, насосы для твердых веществ высокой плотности обычно транспортируют такой материал.
Горное дело [ править ]
Реальные туннелирования (иными словами, а не отдельные) за последние годы заметно увеличились. Необходима подача шахтной воды , почвы и хвостов ко входу в тоннель.
Граничные условия [ править ]
Транспортные маршруты [ править ]
При планировании и обработке конвейерных установок необходимо учитывать различные аспекты. Сюда входят требования к пространству, доступность в случае технического обслуживания или очистки, а также горизонтальный или вертикальный транспортный маршрут для разгрузки материала.
Защита окружающей среды (уменьшение шума и запаха) [ править ]
Из-за природы материала и способа транспортировки следует ожидать неприятного запаха. Выбор подходящего метода транспортировки может снизить загрязнение окружающей среды.
Расход энергии [ править ]
При перекачивании с помощью насосов для твердых веществ высокой плотности необходимо преодолеть три силы:
- Расстояние подачи (см. Рекорд бетононасоса )
- Трение между материалом и трубопроводом, особенно в изгибах и переходных соединениях.
- Внутренняя сила трения, вызванная деформацией материала.
Пример расчета:
- Приостановка перевозки
- Линия нагнетания диаметром 200 мм (8 дюймов) (DN200)
- Твердые вещества высокой плотности с содержанием минералов или углерода в виде смеси крупнозернистого и мелкозернистого материала.
- Максимальный размер частиц 50 мм (1,969 дюйма)
- Содержание сухих веществ до 80 процентов по массе
Потребление энергии = прибл. 50 Вт · ч (180 кДж) на тонну транспортируемого материала и на километр (280 британских тепловых единиц на длинную тонну или 250 британских тепловых единиц на короткую тонну на милю).
См. Также [ править ]
- Бетононасос
- Транспортировка жидкого навоза
- Гидравлический транспорт твердых частиц
Ссылки [ править ]
- ^ https://patents.google.com/patent/WO2018104952A1/en?inventor=Anand+Arun+Gokhale
- Вольфганг Зей: Dickstoffpumpen: Aufbau und Anwendung . Verlag Moderne Industrie, Landsberg / Lech 1995 (Die Bibliothek der Technik; Bd.113 ) ISBN 3-478-93127-4 .
