Насос для твердых частиц высокой плотности

Насосы для твердых частиц высокой плотности представляют собой гидростатические машины, которые вытесняют перекачиваемую среду и, таким образом, создают поток.

Твердые вещества высокой плотности и их транспорт

Твердые вещества высокой плотности 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, тиксотропное , абразивное или клейкое.

Типичными примерами твердых частиц высокой плотности являются бетон , шламы и суспензии .

На промышленных предприятиях многие вещества с высоким содержанием твердых веществ, такие как механически обезвоженные осадки сточных вод, фильтрационные осадки, битуминозно-угольные осадки, отходы и технологические осадки, приходится транспортировать 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.

К механическим конвейерам относятся ленточные , шнековые (червячные) и скребковые . Они подходят практически для всех типов твердых веществ высокой плотности.

Насосы для твердых частиц высокой плотности перемещают шламы и шламы по закрытому трубопроводу. Однако не каждый шлам или суспензия пригодна для перекачивания, в зависимости от:

• Соотношение: Смесь твердых и жидких компонентов должна быть такой, чтобы образовалась пластически деформируемая масса.
• Насыщение: объем порового пространства в осадках должен быть заполнен достаточным количеством жидкого вещества, чтобы частица могла опираться на частицу через пластически вязкую жидкость и чтобы пустоты были заполнены.
• Газовый компонент: Путем закачки газов шламы, которые в природе не содержат газовых компонентов, могут быть доведены до консистенции, пригодной для перекачивания.

Типы насосов для твердых частиц высокой плотности

В зависимости от того, как реализуется принцип вытеснения, различают роторные и поршневые насосы. К ротационным циркуляционным насосам относятся эксцентриковые винтовые насосы, центробежные насосы и трубчатые (перистальтические) насосы. К поршневым насосам относятся плунжерные, диафрагменные и поршневые насосы.

Насосы для твердых частиц высокой плотности, которые можно использовать в самом широком диапазоне ситуаций, представляют собой поршневые (или поршневые) насосы. Они могут быть выполнены в виде одноцилиндровых или двухцилиндровых насосов. В последнем случае мощность передается материалу через нагнетательные поршни, работающие в двухтактном режиме. В то время как один подающий поршень всасывает материал из загрузочного бункера в цилиндр, второй поршень одновременно проталкивает материал в другой подающий цилиндр и в подающий трубопровод.

Виды поршневых насосов

Чтобы сделать насос из поршня, совершающего возвратно-поступательное движение, какой-то механизм обеспечивает однонаправленный поток от впускного отверстия к цилиндру и к выпускному отверстию. Для более жидких жидкостей можно использовать простые обратные клапаны , но для насосов для твердых частиц требуются более сложные механизмы.

• 
  Поршневой насос с перекачивающей трубкой
• 
  Поршневой насос с седельным клапаном
• 
  Шаровой клапан насоса
• 
  Одноцилиндровый поршневой насос

Тип: Поршневой насос с перекачивающей трубкой (двухцилиндровый насос)

Duration: 3 seconds.0:03

Принцип действия поршневого насоса с перекачивающей трубкой

Детали строительства

Наиболее характерным элементом перекачивающего насоса является S-образная «перекачивающая трубка», установленная внутри загрузочного бункера, соединяющая продвигающийся поршень с выпускным отверстием. Другими словами, цилиндр насоса, который в данный момент проталкивает материал, соединен с линией подачи перекачивающей трубкой, а втягивающий (вытягивающий) цилиндр открыт для загрузочного бункера. В конце каждого хода поршня передаточная трубка перемещается к другому поршню с помощью двух переключающих цилиндров. Гидравлический контур используется для синхронизации положения передаточной трубки и движений двух подающих поршней.

S-образная трубка должна быстро поворачиваться и не подвергаться чрезмерному износу. Это достигается с помощью двух плунжерных цилиндров большого размера и так называемой очковой пластины (названной так из-за ее формы), включая уплотнительные кольца.

В поперечном сечении S-образная трубка имеет круглую форму, диаметр которой сужается в направлении потока. Это снижает риск засорения. Уплотнительные поверхности очковой пластины и уплотнительного кольца лежат параллельно поворотному движению S-образной трубки, поэтому они не могут быть повреждены при прорезании или застревании инородных тел.

Особенности эксплуатации

Поршневые насосы с S-образной трубкой подходят для перекачивания бетона и строительных растворов, шламов с содержанием твердых частиц до 50% по весу и колеблющимся гранулометрическим составом, а также для перекачивания 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 данном примере это будет 120 мм (4,724 дюйма).

Тип: Поршневой насос с седельными клапанами (двухцилиндровый насос)

Duration: 4 seconds.0:04

Принцип работы поршневого насоса с седельными клапанами

Детали строительства

Вместо обратных клапанов, управляемых перекачиваемой жидкостью, стальной корпус насоса с седельным клапаном содержит четыре седельных клапана с гидравлическим приводом, один всасывающий и один нагнетательный клапан на каждый поршень. Всасывающий и нагнетательный клапаны синхронизированы с гидравликой нагнетательных поршней – это гарантирует, что содержимое нагнетательного цилиндра всегда будет равно перекачиваемому объему. Как только «всасывающий» поршень достигает своего конечного положения, соответствующий всасывающий или нагнетательный клапан одновременно закрывается или открывается. Если в напорной линии имеется избыточное давление, всасывающий клапан закроется первым. Это предотвращает выталкивание перекачиваемой среды из напорной линии обратно в бункер.

Особенности эксплуатации

Насосы с седельным клапаном подходят для особо равномерной перекачки сред с содержанием твердых частиц до 50%, а также для перекачивания под высоким давлением пастообразных промышленных сред, например, шламов. Так как в этом двухцилиндровом насосе используются клапаны. он ограничен размерами зерен 8 мм не более .

Выбор типа клапана зависит от транспортируемых твердых частиц высокой плотности. Для материалов, содержащих зерна с содержанием твердых веществ до 50%, требуется металлическое седло клапана с острыми краями. При наличии маловязких, довольно водянистых мелких шламов выбором будет эластомерное уплотнение клапана большой площади.

В одном из вариантов гидравлического управления клапан открывается пассивно под действием толчка среды. В этом случае выпускной клапан имеет функцию обратного возврата, которая предотвращает обратный поток из напорной линии. В то же время твердые частицы высокой плотности предварительно уплотняются до давления, близкого к давлению в линии, прежде чем откроется выпускной клапан. Это означает, что можно избежать ударов труб, вызванных пульсациями давления.

Тип: Шаровой насос (двухцилиндровый насос)

В этом стиле используются шаровые обратные клапаны для обеспечения направления потока.

Детали строительства

Во время хода всасывания нагнетательного поршня среда всасывается через открытый всасывающий шаровой клапан. В то же время шаровой клапан на напорной линии вдавливается в седло клапана под действием разрежения, возникающего в результате всасывания (автоматические клапаны). Параллельно с этим второй нагнетательный поршень совершает ход давления и проталкивает среду через нагнетательный шаровой клапан в нагнетательную линию. Всасывающий шаровой клапан под действием давления нагнетательной линии вдавливается в свое гнездо и тем самым перекрывает соединение со всасывающим патрубком насоса.

Особенности эксплуатации

Двухцилиндровый насос с шаровым клапаном подходит для диапазона низкого и среднего давления для перекачивания высокожидких и пастообразных сред при условии, что они могут всасываться через отверстия клапана, например, растворы, минеральные и канализационные осадки.

Насос с шаровым краном практически нечувствителен к агрессивным и мелкоабразивным средам, поскольку шаровые краны не нужно открывать или закрывать снаружи.

Тип: Одноцилиндровый поршневой насос

Детали строительства

В одноцилиндровом поршневом насосе среда «забрасывается» из подающего желоба в нагнетательный цилиндр и через цилиндр в нагнетательную линию при прямом ходе. В зависимости от уровня нагнетательного давления в трубе и свойств потока среды напорный фланец насоса оснащается плоским шиберным клапаном или пластинчатым обратным клапаном, чтобы предотвратить обратный поток материала на обратный ход. Выбор нагнетательного поршня зависит от перекачиваемого материала: для свободно текучих сред требуются пертурбанные уплотнительные элементы, а для громоздких материалов, которые приходится измельчать во время перекачивания, требуются закаленные режущие кромки.

Особенности эксплуатации

Одноцилиндровый насос подходит для сыпучих материалов сложного грубого состава – например, древесной щепы, органических отходов, опасных отходов или измельченной бумаги. Если такой ненасыщенный материал необходимо транспортировать на большие расстояния, одним из возможных подходов является гибридная система подачи. Здесь в линию подачи подается сжатый воздух. Он вдавливает пробку материала в трубу. По мере расширения сжатого воздуха транспортируемый материал разрыхляется и отделяется. По мере увеличения расстояния от точки впрыска воздуха то, что первоначально представляло собой серию пробок, постепенно превращается в непрерывный воздушный поток. Требуемое количество воздуха и соответствующий диаметр трубы зависят от типа и количества транспортируемого материала.

Тип: Одноцилиндровый поршневой насос со смещенным от центра трехходовым поворотным затвором.

Задвижка указанного типа имеет вращающийся элемент внутри вращающейся клапанной камеры, при этом центр клапанной камеры смещен относительно центральной линии перекачивающего цилиндра, а перекачивающий цилиндр и нагнетательная труба находятся на одной оси. Кроме того, величина смещения определяет толщину уплотняющей части вращающегося элемента, поскольку она имеет разрез, эквивалентный диаметру перекачивающего цилиндра. В этом изобретении исключается конструкция поворотного клапана со сквозным отверстием, а также вводится сменная режущая кромка для вращающегося элемента. Кроме того, этот клапан обеспечивает минимальное вытеснение бетона во время работы и устранение мертвых зон. Кроме того, симметричная конструкция вращающегося элемента и камеры клапана позволяет конечному пользователю ремонтировать клапан, используя обычные средства механической обработки, такие как обычный токарный станок. Это невозможно с S-образным клапаном или каменным клапаном. Этот клапан изобрели Амит и Ананд Гохале.

Детали поршневых насосов для твердых частиц высокой плотности

Основные части:

• загрузочный бункер
• Приводной цилиндр, нагнетательный цилиндр и гидравлическая система
• печати
• электрическое и контрольное оборудование

и - в зависимости от типа:

• передаточная трубка
• клапаны

а также периферийные компоненты, такие как:

• бункер (с раздвижными рамами/без них)
• шнековые конвейеры, допрессовое оборудование
• трубопровод
• впрыск воздуха
• инжекция пограничного слоя
• системы гашения давления (пульсации)

Выбор насоса для твердых частиц

Особый вид среды «твердые вещества высокой плотности» и широкий спектр применения требуют разных принципов конструкции и, следовательно, типов насосов. Следующая таблица позволяет сделать предварительный выбор в зависимости от характеристик носителя:

Тип	Средний (твердые частицы высокой плотности)
	водянистый	жесткий	громоздкий	с инородными телами
Насос перекачивающего типа	+	+ +	-	+
Седельный клапан насоса	+ +	+	-	-
Шаровой клапан насоса	+	тот	-	-
Одноцилиндровый насос	-	+ +	+ +	+ +
+ + очень подходит, + подходит, o с оговорками, - не подходит

Приложения

Перекачивание твердых частиц с высоким содержанием твердых частиц открывает ряд возможностей в технологическом процессе. Двухцилиндровые поршневые насосы с масляно-гидравлическим приводом и S-образной передаточной трубкой уже много лет используются в гражданском строительстве для транспортировки бетона. Эта технология нашла дальнейшее применение в различных отраслях промышленности.

Очистные сооружения

Механически обезвоженный осадок сточных вод можно закачивать непосредственно в печи по трубопроводной сети. Это позволяет избежать прямого контакта со шламами и предотвращает загрязнение и распространение запахов.

Управление отходами (Опасные отходы)

Опасные и легковоспламеняющиеся вещества подвергаются физической, химической и биологической обработке с целью сокращения отходов. Благодаря преимуществам трубопроводной транспортировки такие материалы обычно транспортируются насосами для твердых частиц высокой плотности.

Горное дело

Реальное прокладывание туннелей (другими словами, а не открытым способом) в последние годы заметно возросло. доставлять шахтную воду Необходимо , грунт и отходы к входу в туннель.

Граничные условия

Транспортные маршруты

При планировании и разработке конвейерных установок необходимо учитывать различные аспекты. Сюда входят требования к пространству, доступность в случае технического обслуживания или очистки, а также горизонтальный или вертикальный путь транспортировки для выгрузки материала.

Защита окружающей среды (снижение шума и запаха)

Из-за характера материала и способа транспортировки следует ожидать появления неприятного запаха. Выбор подходящего метода транспортировки может снизить загрязнение окружающей среды.

Расход энергии

При транспортировке насосами для твердых частиц высокой плотности необходимо преодолеть три силы:

1. Расстояние транспортировки (см. рекорд бетононасоса )
2. Трение между материалом и трубопроводом, особенно в местах изгибов и редукционных соединений.
3. Внутренняя сила трения, вызванная деформацией материала.

Пример расчета:

• Приостановка транспортировки
• Линия подачи 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 весу

Потребление энергии = ок. 50 Втч (180 кДж) на тонну транспортируемого материала и на километр (280 БТЕ на длинную тонну или 250 БТЕ за короткую тонну на милю).

См. также

• Бетононасос
• Транспортировка навозной жижи
• Гидравлический транспорт твердых частиц

Ссылки

• Вольфганг Зей: Насосы для густого вещества: устройство и применение . Verlag Moderne Industrie, Ландсберг/Лех, 1995 (Технологическая библиотека; Том 113) ISBN   3-478-93127-4 .