一种无返料的气体-粉体输送装置

1.本发明涉及气力输送领域，具体涉及一种无返料的气体-粉体输送装置。


背景技术：

2.采用气力输送粉体物料是一种常用的粉体物料输送方式，在进行气力输送时，一般采用螺旋泵气力输送或简易气流输送。其中螺旋泵是利用螺旋杆将粉体送入到泵体内的混合室中，压缩空气从气体进口进入到泵体内的混合室中，在混合室内，完成粉体和气流的混合，气流带动粉体沿管道输送到相应的设备中。由于螺旋杆在送料过程中，填充系数一般只有0.4左右，粉料是以脉冲形式进入到混合室内，由于混合室内压缩空气的高压，极易发生气料倒流现象，即产生返料现象，为了减少返料，一般采用变螺距的螺旋杆，并提高螺旋杆的转速，但这些措施均会使得泵体复杂，且加大了螺旋杆的摩擦，还增加了动力消耗，降低了螺旋泵的使用寿命。
3.简易气流输送是将下料管直接插入到压缩空气管道内，使粉料依靠重力掉落到压缩空气管道内，并被压缩空气带着，但是在下料管的下料口处，由于压缩空气的膨胀性较大，部分压缩空气会向下料管流动，使得部分粉料返回到下料管内，称为返料现象，压缩空气的流速越低，越易于向下料管内流动，造成的返料现象越严重。实际上，无论多高的流速，部分压缩空气总会向下料管内流动，对粉料的向下流动造成影响，但是当管道设定后，压缩空气的流速越高，流向下料管的压缩空气的量就会越低，因此，这种简易气流输送，一般均是采用高压压缩空气，压缩空气的动力费用较高，因此，这种简易气流输送仅适宜于临时使用，不适合长期使用。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提出了一种无返料的气体-粉体输送装置，其包括风机、混合器、下料仓和储料仓，该混合器包括沿水平方向延伸的混料管，在该混料管的上侧安装有一下料管，该下料管位于该混料管的中间部，以该下料管为界，该混料管被分割为进风段和混合段；在该进风段内设置有螺旋板，并在该进风段的背离混合段的一端设置有进风接管，在该混合段的背离进风段的一端安装有扩张管，该扩张管呈锥状，扩张管的小端安装在混合段上，扩张管的大端形成为混合料出口；该下料管的下端形成为下料口，该下料口向下伸入到混料管内；
5.该风机的出口连通该进风接管，该混合料出口经输送管连通储料仓，下料仓底部的出料口经进料管连通下料管。
6.本技术中，该进风接管垂直于该进风段，进风接管沿进风段的切向连通进风段，且进风接管的出口朝向与螺旋板的螺旋方向相同，使压缩空气经进风接管进入到进风段的旋转方向与螺旋板的螺旋方向相同。
7.在本技术中，在进风段内设置了螺旋板，压缩空气在进入到进风段后，在螺旋板的限制下，会形成为螺旋风，并会沿螺旋板所形成的螺旋槽朝混合段方向流动，压缩空气形成
为螺旋风后，会在混料管的中心区域形成一个负压区，并在临近混料管内壁的区域形成一个正压区，当下料口伸入到混料管内后，能够有效地避开该正压区，并进入到负压区内，利用该负压区，能够使下料管内的粉料顺利地进入到混料内，并在负压的作用下，朝正压区移动，并混合到压缩空气中，然后在压缩空气的带动下，经扩张管进入到输送管内，最终进入到储料仓内。
8.利用本技术能够输送0.01-2.5mm之间的粉料，尤其适宜于输送粉煤灰、石灰石以及水泥等粉料。
9.本技术中，取消了螺旋泵中的螺旋杆送料装置，粉料由下料管直接进入到混料管内，使得粉料输送装置简单化。利用本技术，还能够有效地避免现有技术中，采用简易气流输送时，下料口处所存在的返料现象。
10.进一步，该下料口的端面呈倾斜状，且该下料口的端面朝向混料管的下游侧，或该下料口的端面朝向由混料管的下游侧朝螺旋板的螺旋方向的下游侧偏转。
11.设置螺旋板后，压缩空气在混料管内呈螺旋状流动，将下料口的端面设置为倾斜状，并时下料口的端面朝向混料管的下游侧，或者使下料口的端面朝螺旋方向的下游侧偏转，能够使压缩空气撞击到下料口的相反侧，避免或减少压缩空气进入到下料管内的机率，保证下料的顺畅。采用倾斜状的下料口，能够使下料口在高度方向上，有效地利用混料管的中心区域所形成的负压区。将下料口设置为倾斜状，还能够扩大下料口的面积，使粉料能够及时地进入到压缩空气中。
12.具体地，下料口的端面与水平面之间的第一夹角为14-27
°
。在上述角度范围内，能够较好地避免压缩空气进入到下料管内，第一夹角太小，无法有效利用混料管的中心区域的负压区。第一夹角太大，下料口的上端会进入到混料管的正压区，虽然下料口朝向混料管的下游侧，但是在正压区，压缩空气在绕过下料管时，同样会进入到下料口内，造成返料，影响粉料的顺利下料。
13.进一步，为保证下料口位于混料管的负压区内，在高度方向上，下料口位于混料管的中间部。
14.进一步，沿混料管的长度方向观察，下料口位于与混料管同轴的一圆形区域内，该圆形区域的直径为混料管的第一内径的50％，且在高度方向上，下料口的最下端向下不超过混料管的中心线。即在高度方向上，以混料管的内腔的最低点为基准，下料口位于混料管的第一内径的50-75％的范围内。
15.该设计能够使下料口保持在负压区内，避免在下料口处产生正压，造成返料，影响下料。使下料口的最下端位于混料管的中心线的上侧，能够减少对压缩空气流动的影响，该设计能够至少保证混料管的中心线的下侧处于畅通状态，减少对压缩空气的干扰。下料管伸入到混料管内，会对压缩空气的流动造成干扰，并增加阻力，该设计能够使粉料从下料口排出后，进入压缩空气的外层区域内，并随压缩空气的螺旋方向继续前行。而当下料口向下超过混料管的中心线后，下料管会完全阻断混料管中心区域压缩空气的流动，造成压缩空气在下料管的周围产生较大的涡流，影响下料口的顺利下料。
16.进一步，该螺旋板的升角为10-25
°
，该下料口呈椭圆状，该混料管的中心线位于第二虚拟平面内，该下料口的长轴位于第二虚拟平面内，该第一虚拟平面和第二虚拟平面均沿竖直方向延伸；沿竖直方向观察，第一虚拟平面和第二虚拟平面之间具有第二夹角，使下
料口的朝向相对于混料管的下游侧朝螺旋板的螺旋方向的下游侧偏转，该第二夹角为0-15
°
。该第二夹角优选为6-15
°
。
17.该设计能够使下料口的朝向与混料管内压缩空气的流动方向更加趋向于一致，虽然螺旋板的升角较小，但是由于在螺旋板的中轴线区域内具有一个柱状的空腔，使得混料管内的压缩空气流动的实际升角要较螺旋板的升角大，使下料口仅仅朝螺旋板的螺旋方向的下游侧偏转一个小的角度，即可较好地避免压缩空气对下料口造成大的冲击，以保证下料的顺畅。
18.进一步，在混料管的上侧固定安装有一外套管，该外套管沿竖直方向延伸，该下料管自由地插入到该外套管中、并伸入到混料管内，在该下料管上固定安装有一把手，该把手经进料管与外套管之间的缝隙密封地向外伸出，推动该把手，能够使下料管在外套管内转动。
19.在进行设计时，仅仅能够依照螺旋板的升角来进行模拟，所获得的数据与实际的运行有一定的偏差，但该偏差受管径、压缩空气的流速以及压力等因素影响，完全模拟实际运行具有较高的难度，设置外套管后，可以在运行过程中，对下料管进行转动，对下料口的朝向进行调整，以获得最佳的下料效果。
20.具体地，为避免下料管对混料管内的压缩空气的流动造成较大的影响，该下料管的第二内径为混料管的第一内径的30-60％。进一步优选为第二内径为第一内径的40-50％。
21.进一步，外保证在混料管内的中心区域形成稳定的负压区，混料管内，压缩空气的流速为8-12m/s，压力为0.025-0.035mpa。在上述流速和压力范围内，不但能够在混料管内的中心区域产生较大的负压，以利于下料，并且能够顺利地对粉料进行输送。
附图说明
22.图1是本发明的一实施例的结构示意图。
23.图2是混合器的结构示意图。
24.图3是图2中a-a向的视图。
25.图4是图2中b-b向的视图。
26.图5是图2中c-c向的视图。
27.图6是图2中e-e向的视图。
28.图7为混料管的局部立体图。
29.图8为图2中f部分的局部放大图。
具体实施方式
30.参阅图1-图8，一种无返料的气体-粉体输送装置，其包括风机11、混合器20、下料仓41和储料仓32，该混合器20包括沿水平方向延伸的混料管21，在该混料管的上侧安装有一下料管22，该下料管22位于该混料管的中间部，以该下料管22为界，该混料管被分割为进风段211和混合段212。在该进风段211内设置有螺旋板25，并在该进风段的背离混合段的一端设置有进风接管27，该进风接管27垂直于该进风段，进风接管沿进风段的切向连通进风段，且进风接管的出口朝向与螺旋板的螺旋方向相同，使压缩空气经进风接管进入到进风
段的旋转方向与螺旋板的螺旋方向相同。
31.在该混合段212的背离进风段211的一端安装有扩张管23，该扩张管23呈锥状，扩张管23的小端安装在混合段212上，该扩张管的大端形成为混合料出口231。该下料管的下端形成为下料口221，该下料口221向下伸入到混料管21内。扩张管的锥角β为25
°
。
32.该风机11的出口经送风管10连通该进风接管27，该混合料出口231经输送管31连通储料仓32，下料仓底部的出料口经进料管44连通下料管22。在送风管10上安装有安全阀12、压力表13以及调节阀15。
33.本实施例中，下料仓底部的出料口安装有一下料阀组42，该下料阀组包括由上向下依次连接在一起的8字盲板阀421、插板阀422和第一调节阀423。其中的8字盲板阀421用于开启或关闭出料口，插板阀422用于检修时封闭出料口，第一插板阀用于对下料仓的出料量进行调节。
34.该下料阀组的下侧连接有一缓冲仓43，缓冲仓底部的出口连接到进料管44的顶部，在进料管44上安装有第二调节阀45。该缓冲仓用于对物料进行缓冲，并利用第二调节阀对进入到下料管的物料量进行二次调节。
35.该下料口221的端面呈倾斜状，具体在本实施例中，下料口的端面与水平面之间的第一夹角α为25
°
。
36.沿混料管21的长度方向观察，下料口221位于与混料管21同轴的一圆形区域210内，该圆形区域210的直径d为混料管21的第一内径d的50％，且在高度方向上，下料口的最下端222向下不超过混料管的中心线200。
37.本实施例中，该螺旋板25的升角为12
°
，该下料口呈短轴沿水平方向延伸的椭圆状，请参阅图5和图7，该混料管的中心线200位于第一虚拟平面310内，该下料口的长轴227位于第二虚拟平面320内，该第一虚拟平面310和第二虚拟平面320均沿竖直方向延伸；沿竖直方向观察，第一虚拟平面310和第二虚拟平面320之间具有第二夹角θ，该第二夹角θ为14
°
，使下料口的朝向相对于混料管的下游侧朝朝螺旋板的螺旋方向的下游侧偏转。附图中，第一箭头510的指向为混料管的下游侧，第二箭头520的指向为下料口的朝向，第三箭头530的指向为螺旋板的螺旋方向的下游侧，第四箭头540表示混料管内压缩空气的螺旋方向，图7中，为显示清楚，取消了外套管。可以理解，在其他实施例中，在要求较低的情况下，该第二夹角θ还可以为0
°
，即使下料口朝向混料管的下游侧。可以理解，在其他实施例环状，根据压缩空气不同的流速和压力，第二夹角θ还可以为6
°
或10
°
。
38.在本实施例中，在混料管21的上侧固定安装有一外套管24，该外套管沿竖直方向延伸，在外套管24的顶部安装有第一法兰241。
39.该下料管22自由地插入到该外套管24中、并伸入到混料管内，在下料管22的顶部固定安装有一环状凸缘225，该环状凸缘225沿下料管的径向外突出，在该环状凸缘的外周面上安装有一把手226，该把手由环状凸缘225的外周面沿下料管的径向外突出。
40.进料管44的下端安装有第二法兰441，第二法兰441经螺栓可拆卸地安装在第一法兰241上，其中环状凸缘225被紧密地夹持在第一法兰和第二法兰之间，把手226向外超出第一法兰的外周面以及第二法兰的外周面，即把手经进料管与外套管之间的缝隙密封地向外伸出。推动该把手，能够推动下料管在外套管内转动，从而调节下料口的朝向，在转动下料管时，最好将螺栓上的螺母略微拧松，以便于顺利地转动下料管，在完成下料管的转动后，
再将螺栓拧紧。为提高密封性，可以在第一法兰和第二法兰之间垫设密封气圈，或者在第一法兰与环状凸缘，以及第二法兰与环状凸缘之间均垫设密封圈。在本实施例中，是在第一法兰与环状凸缘，以及第二法兰与环状凸缘之间均垫设密封圈。下料管的第二内径与进料管的第三内径相同。
41.本实施例中，下料管采用76*3的钢管制作，混料管采用159*4的钢管制作，使得下料管的第二内径为70mm，混料管的第一内径d为151mm，扩张管23的大端的内径为420mm，进风段211和混合段212的长度均为1.08m。
42.本实施例中，混料管内，压缩空气的流速为10m/s，压力为0.03mpa，压缩空气在混料管内形成螺旋风，利用fluent软件对混料管内的压缩空气进行模拟，在混料管内，距离混料管内壁2mm处的切向流速能够达到302m/s，由于螺旋风所生产的离心作用，使得在距离混料管内壁2mm处产生0.66mpa的正压，而在距离混料管的中心线3mm处产生-0.57mpa的负压，使得在混料管内的径向方向上至少产生1.23mpa的压差，利用该压差使得从下料管内排出的粉料能够沿径向朝混料管的内壁方向流动，并与压缩空气混合，从而避免在下料口处产生负压。
43.本实施例用于0.5-1mm的石灰石粉料的输送。

技术特征：
1.一种无返料的气体-粉体输送装置，其特征在于，包括风机、混合器、下料仓和储料仓，该混合器包括沿水平方向延伸的混料管，在该混料管的上侧安装有一下料管，该下料管位于该混料管的中间部，以该下料管为界，该混料管被分割为进风段和混合段；在该进风段内设置有螺旋板，并在该进风段的背离混合段的一端设置有进风接管，在该混合段的背离进风段的一端安装有扩张管，该扩张管呈锥状，扩张管的小端安装在混合段上，扩张管的大端形成为混合料出口；该下料管的下端形成为下料口，该下料口向下伸入到混料管内；该风机的出口连通该进风接管，该混合料出口经输送管连通储料仓，下料仓底部的出料口经进料管连通下料管。2.根据权利要求1所述的气体-粉体输送装置，其特征在于，该下料口的端面呈倾斜状，且该下料口的端面朝向混料管的下游侧，或该下料口的端面朝向由混料管的下游侧朝螺旋板的螺旋方向的下游侧偏转。3.根据权利要求2所述的气体-粉体输送装置，其特征在于，下料口的端面与水平面之间的第一夹角为14-27
°
。4.根据权利要求2所述的气体-粉体输送装置，其特征在于，在高度方向上，下料口位于混料管的中间部。5.根据权利要求2所述的气体-粉体输送装置，其特征在于，沿混料管的长度方向观察，下料口位于与混料管同轴的一圆形区域内，该圆形区域的直径为混料管的第一内径的50％，且在高度方向上，下料口的最下端向下不超过混料管的中心线。6.根据权利要求5所述的气体-粉体输送装置，其特征在于，该螺旋板的升角为10-25
°
，该下料口呈椭圆状，该混料管的中心线位于第二虚拟平面内，该下料口的长轴位于第二虚拟平面内，该第一虚拟平面和第二虚拟平面均沿竖直方向延伸；沿竖直方向观察，第一虚拟平面和第二虚拟平面之间具有第二夹角，使下料口的朝向相对于混料管的下游侧朝螺旋板的螺旋方向的下游侧偏转，该第二夹角为0-15
°
。7.根据权利要求2所述的气体-粉体输送装置，其特征在于，在混料管的上侧固定安装有一外套管，该外套管沿竖直方向延伸，该下料管自由地插入到该外套管中、并伸入到混料管内，在该下料管上固定安装有一把手，该把手经进料管与外套管之间的缝隙密封地向外伸出，推动该把手，能够使下料管在外套管内转动。8.根据权利要求1所述的气体-粉体输送装置，其特征在于，该下料管的第二内径为混料管的第一内径的30-60％。9.根据权利要求1所述的气体-粉体输送装置，其特征在于，混料管内，压缩空气的流速为8-12m/s，压力为0.025-0.035mpa。

技术总结
本发明公开了一种无返料的气体-粉体输送装置，其包括风机、混合器、下料仓和储料仓，混合器包括沿水平方向延伸的混料管，在该混料管的上侧安装有一下料管，以下料管为界，混料管被分割为进风段和混合段；在进风段内设置有螺旋板，并在进风段的端部设置有进风接管，在混合段的端部安装有扩张管；下料管的下端形成为下料口，下料口向下伸入到混料管内；该风机的出口连通该进风接管，扩张管经输送管连通储料仓，下料仓底部的出料口经进料管连通下料管。本申请取消了螺旋杆送料装置，粉料由下料管直接进入到混料管内，使得粉料输送装置简单化，利用本申请能够有效地避免下料口处所存在的返料现象。返料现象。返料现象。


技术研发人员：姜姝 苏徐辰 孙见君 宋志伟 方树鹏 刘士华 邱化慧
受保护的技术使用者：江苏中科瑞博科技有限公司 南京林业大学
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/3/8