气动输送装置的制作方法

本发明涉及一种可操作为气动输送散装材料的装置。更具体的，本发明涉及一种可操作为气动输送散装材料的装置，其传输速度能够根据需要调整。

背景技术：

在许多不同行业中，输送系统被用作物料搬运设备。输送装置例如是带式输送机、链式输送机、振动输送机和环链式输送机。气动输送是通过管道在气流中，例如空气或氮气中，输送散装材料的过程。

当气动输送系统将材料，例如燃料或原材料，输送至经常需要调节气动输送进料速度的工序时，气动输送系统可能的响应时间受限于材料多快能穿过管道。当输送距离通常超过例如200m，平均输送速度为10m/s时，位于200m输送管道末端的工序处的输送速率开始增加平均需要20秒。如果管道开端处的传输速率，由于受到进料装置如何操作的物理限制，从最低进料速度增大至最高进料速度还需要例如30秒，那么实际上，在该工序中通常需要例如50秒来实现最大进料速度。

其他因素，比如传输系统中在这样距离下的压力能够提升多快，管道堵塞的风险，或者更高的速度产生额外的磨损或材料损伤，会进一步限制气动输送系统直接喂料给连接在输送管道末端的工序可能的响应时间。

为了解决这些问题，通常将大量(通常为以最大输送量输送30分钟至几个小时)材料直接存储在邻近该工序的进料点。然而，由于尺寸和存储在进料点的成本；或者由于缺少空间而不能实现，尤其是复杂的工序；或者在已经存在并且其设计和构造不容易改变或调整的处理装置，这通常会做出妥协。

期望提供一种改进的气动输送系统；其至少减轻了一个或多个上述问题。

期望提供一种改进的气动输送系统，其与典型的气动输送装置相比可以更快速地增大或减少进料速度，而不需要在工序进料点处直接存储相对大量的材料。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供一种可操作为将材料从供应源输送至工序处的气动输送装置，所述气动输送装置包括：

压缩装置，其可操作为通过至少一个导管供应和输送气动介质；

供应源，其可操作为将材料排放到气动输送系统中；

至少一个容器，其布置成接收来自供应源的材料并将材料排放到至少一个导管中；

过滤接收器，其设置为接收来自至少一个导管的材料和气动介质，并且可操作为分离材料和气动介质，使得预定体积或重量以及小体积或重量的材料可以同时存储并从过滤器接收器排出到相邻工序，其中，形成于装置连接至工序处的工序连接件在1m到15m的水平或垂直范围内；

排出装置，其可操作为在3秒至30秒的时间范围内将其进料速度从最小进料速度增大到最大进料速度，以便以满足工艺需求的方式将材料排出到工序。控制系统，其可操作为控制材料和气动介质的排出速度，使得材料基本上连续地沿着导管被输送到该过滤接收器；以及

控制系统，其能够根据闭环控制方法改变向气动输送管道的进料速率，以测量并随后将存储在过滤接收器中的材料的量保持和/或恢复到固定重量或体积。

在根据本发明第一方面的气动输送系统中，过滤接收器相对于进料速度具有小的存储量，通常存储量小于最大进料速度下1-2分钟的量。过滤接收器在材料排放到通常紧邻的工序之前提供输送系统的最后阶段。照此，过滤器接收器有助于装置快速增大或减小从系统到工序的进料速度，其变化速率远远超过仅由气动输送系统可能获得的进料速度的变化速率，并且不需要在气动输送管道的末端存储大量的材料。因此，根据本发明的第一方面的气动输送系统，允许气动输送系统的应用具有这样的工序，该工序至少不时地要求材料进料速度的快速变化，例如在30秒或更短时间内从最小进料速度到最大进料速度或从最大进料速度到零，并且不能够邻近该工序直接存储大量材料。

过滤接收器形成材料缓冲器，该材料缓冲器可操作为收集材料，将气动传送介质(气体例如空气)与材料分离并将材料供给至最终工序。过滤接收器将被布置成接收来自连续气动输送系统的材料，使得在直接到工序的进料速度快速变化之后保持和/或恢复恒定重量或料位。当工序需求突然以超过气动输送系统可匹配的速率增加时，接收器中存储的材料的体积将下降，并且控制系统将随着时间逐渐增加向气动输送管道的输送速率，使得向管道的输送速率最终超过了工序的实际需求。以这种方式，存储在过滤接收器中的材料的重量和/或体积将在预定义的时间段内增加并且恢复到所需的稳态目标点。此外，控制系统将控制到气动输送管道的进料速率的增大速率，使得过滤器接收器体积或重量不会降低到预定最小水平以下，以便确保来自过滤器接收器的排出装置在整个运行范围内可预见地运行，并且该工序不会突然缺乏材料进料。为了确保这种情况，据发现，过滤器接收器的存储容积必须是向气动输送管道进料的容器的容积的大约1/2到1/8。提供这样的过滤器接收器导致向工序的材料波动减少或消除，该材料波动通常源于气动输送，并且另外的好处是材料被更平稳地且可预见地供给到工序。

以最小波动或无波动传送材料具有很多工艺益处，并且照此的向工序的平稳传送可造成，例如工序中化学或其它反应的改进，或排出气体的下游处理或清洁的改进。此外，使用过滤器接收器使得来自气动输送系统材料的速度受到阻滞，从而允许材料以低速进入工序。材料低速进入具有的优点是，例如，使由于冲击或腐蚀引起的磨损最小化，或使由与速度相关的磨耗所产生的粉尘最小化，或增加输送的材料在工序中的停留时间。由此在许多情况下提高了整个工序的有效性和/或效率。

根据本发明的气动输送系统可以例如防止或减少粉尘排放，因为气动输送系统包括完全封闭的物料搬运，如果需要的话全封闭爆炸防护；方便的设备定位，其特别由相对于总输送速率而言小体积的接收容器所促进，和少数的活动件。因此，与其他方案相比，该系统表现为低维护系统。

控制系统将包括电子微处理器逻辑控制(或类似的，例如气动逻辑)。逻辑控制和/或称重系统和/或体积测量系统将可操作为测量/监测到过滤接收器的材料的传送速率，以测量过滤接收器中的重量或料位的变化速度，并且将可操作为调节到过滤器接收器的输送速率，使得根据需要，通过使用闭环控制方法增大、减小或保持向气动输送管道的进料速度来在接收器中实现材料的目标重量或料位。控制系统可以包括通过电动或气动旋转操作的多个机械进料装置、电机变速驱动器和/或位置传感器。机械进料装置可以设置在供应源和至少一个容器之间。机械进料装置可以设置在至少一个容器的出口处。

一个或多个进料装置可以设置在过滤接收器的出口上。进料装置可操作为在3秒至30秒或更短的时间范围内将材料的进料速度从最小进料速度增加到最大进料速率。

过滤接收器可包括过滤装置和/或旋流分离装置和/或管道装置，以便将所输送材料与传送介质例如空气或氮气相分离。

至少一个容器可包括加压容器。或者，至少一个容器可包括非加压容器。

至少一个容器和过滤接收器可包括重量/质量或料位传感器，其中容器可操作为在容器中包含预定重量和/或料位的材料时接收和/或排出材料。至少一个容器将可操作为控制材料的重量和/或料位的变化率。

该系统还可以包括布置为与源容器相连的多个容器，其中材料可以从源容器排出并且由第一容器接收，随后该材料从第一容器排出到第二容器，根据达到材料的预定重量和/或料位，第二容器可操作为将材料排放到管道中，以使用气动介质经由管道输送。

或者，该系统还可进一步包括平行布置的多个容器，其中第一容器和第二容器各自与源容器连通，第一容器布置成接收从源容器排出的材料并将材料排放到管道，第二容器被布置成接收从源容器排放的材料并将材料排放到管道中，其中第一容器和第二容器交替地接收和排放材料，其中当第一容器接收来自源容器的材料时，第二容器将材料排放到管道，并且当第二容器正在接收来自源容器的材料时，第一容器将材料排放到管道。第一和第二容器都可以同时接收来自源容器的材料，但是材料从第一和第二容器到管线的排放是分开并交替地进行的，目的是保持连续的输送。

该系统可以包括一个或多个通风口，其中每个通风口可以由控制系统控制，使得当一个或多个通风口打开时，系统至少一部分的压力可以释放，并且当一个或多个通风口关闭时，至少在部分的系统的中，压力会增大或保持。

根据本发明的设备提供了一种方法，该方法快速提高或降低来自系统末端的进料速度，其变化速率远大于仅由气动输送系统可能获得的进料速度的变化速率。因此，在接近工序连接的存储空间量受到限制，或者由于多个原因在工序入口点具有非常小的存储量是有利的情况下，根据本发明的设备允许气动输送系统的应用具有这种工序，该工序可不时地要求材料进料速度快速变化，通常在30秒或更短时间范围内从最小进料速度到最大进料速度。这些原因可以包括成本效益、空间限制、维修和/或维护要求、或安全相关原因，例如爆炸防护或通风、或潜在危险物质的储存。

应当理解，为了提高气动输送系统中的输送速率，并且还在该方法所需的功能范围内将输送保持在最佳条件下，可能必须提供比在稳态条件下所必需的气动传送介质更多的气动传送介质(例如气体或空气)进入该系统。因此，在速率变化期间，进料速率的快速增大可能需要大量额外的空气流/能量，以避免输送管线中的材料堵塞。当输送管线如本发明所述接收来自加压容器的材料时，这是尤其重要的。这是因为输送管线压力的任何变化也必然发生在加压容器中，使整个系统的压力增大速率由于总体积增加减慢，因此除非提供额外的增压空气使进料速度可以增大的速率降低。通过利用所描述的装置，当速率增加时，气动输送系统从压缩装置所需的附加峰值能量或峰值气体流量的量显著减少或消除，带来压缩装置功率消耗减少和/或电动机尺寸减小的益处。

本发明使用具有相对非常小体积的呈过滤接收器形式的中间储存站。通过利用该系统，减少了该工序所需的用以应对短时间内高速材料进料速度变化和/或增大的气流量的任何额外容量，这可能对生产、购买、安装和操作工序本身的成本具有显着影响。然而，如果气动输送系统被设置成直接供料给工序，即排除接收容器，则工序本身将需要额外的容量来处理用于输送材料的气动传送介质，因为将所输送介质与气动介质分离的设备不再存在。这对于许多工序来说可能是一个重大的劣势。

如果气动输送系统直接供料给工序，则气动输送系统必须克服接收过程中的任何压力，从而增加气动输送材料所需的功率。通过利用根据本发明的设备，工序中的压力可以借助于上述一个或多个进料装置与输送系统隔离，具有降低输送功率消耗的优点。

如果气动输送系统直接供给工序，则必须在工序的设计中考虑气动系统对工序加压的可能性；从而潜在地将接收过程置于局部压力调节及其相关后果的范围内。通过使用根据本发明的设备，气动输送系统中的压力可以与工序隔离，有助于潜在地消除过程本身的压力设计的考虑或要求。

本发明的另一方面提供一种增大或减少来自气动输送装置的进料速率的方法，该方法包括将材料从供应源传送到工序，以及利用气动输送装置，包括：

将材料从供应源排放到气动输送系统中；

从所述供应源接收材料并将材料排放到至少一个导管中；

使用压缩装置通过至少一个管道供应和输送气动介质；

从至少一个导管排出材料和气动介质；在具有相对非常小体积的过滤接收器处接收材料和气动介质；

分离材料和气动介质，使得材料可以从过滤接收器排出到工序；

将材料从过滤接收器排出到工序；以及

控制材料和气动介质的排放速率，从而基本上沿着导管将材料连续地输送到过滤器接收器。

气动输送装置可以如第一方面中所限定。

通过调节到气动输送管道的进料速度和进料速度的变化速率来保持过滤器接收器中的目标重量和/或料位，以及/或恢复到目标重量和/或体积，气动输送管道随后将材料输送到过滤接收器。

该方法还可包括控制材料从过滤接收器排放到工序的进料速度，其中控制包括在预定范围内增大、减少或保持进料速度。

附图说明

现将参照附图，仅通过示例来描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的气动输送系统的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的气动输送系统的示意图；和

图3是根据本发明的一个实施例的气动输送系统的示意图。

具体实施方式

图1示出了气动输送系统100，其中散装材料从储存容器或进料斗1输送到工序2。这种系统的应用实例是将燃料或添加剂(散装材料)输送到例如磨机、炉，反应器容器以及类似物，所有这些都是如图1所示的工序2的实例。

在所示的实施例中，使用加压气动输送系统3、接收容器4和一个或多个机械输送装置6的组合将材料从进料斗1输送到工序2。

如上所述，所示的实施例表示了一种气动输送系统。需要这种气动介质来通过设备输送材料。在本实施例中，气动介质是气体，通常是压缩空气。气体由气体压缩装置8提供。来自气体压缩装置8的流量是可控的。应当理解，流量控制可以通过标准手段控制，标准手段例如可以是使用流动控制阀和流量计，使用方边孔板或使用第拉瓦(delaval)喷嘴，来改变压缩元件的旋转速度。

在所示的实施例中，散装材料从加压容器9经由进料装置10供到气动输送管线11中，进料装置10可操作为控制和/或调节和/或限制从加压容器9到管线11的材料流量。由压缩装置8供应的气动介质(气体)被输送到管线11并且可操作为将散装材料通过管线11输送到接收容器4。在接收容器4内，通过例如过滤和/或旋流分离/离心分离和/或管道分离，将气体(传送介质)从散装物料中分离，使得仅散装材料被输送到最终工序2。

加压容器9在高料位或高重量13和低料位12或低重量13之间操作，以将散装材料经由进料装置10连续地供给到管道11中。

在所示的实施例中，设置中间进料装置14，使得当加压容器9达到低料位或重量时，其可以接收从进料斗1经由中间进料装置14(加压“锁定”容器)的材料。照此，确保材料通过进料装置10和输送管线11连续输送到接收容器4。

中间进料装置或加压“锁定”容器14用于通过在进料料斗1中的压力和加压容器9中的压力之间循环来再填充压力容器9，当进料斗1和加压容器9中的压力相等时并收到基于时间或重量的信号时，材料从进料斗1经由阀15行进到锁定容器14。

随后，当容器14中的压力等于加压容器9中的压力并收到基于时间或重量的信号时，材料从容器14经由阀或进料装置16传递到加压容器9。

气体到系统的传送是可控的，并经由阀17或多个阀17引入容器14和9。阀17还用作排气口，并且在锁定容器14中设置另一排气口18，以控制流过系统的气流量，压力和材料流量。

加压阀17或多个加压阀17的布置可以根据对容器进行符合要求的加压和排出所需的方法来设置。这些方法经常根据被输送的材料的特性而变化。

由逻辑控制器19提供对设备进行填充，排放，再填充，加压和减压(排气)的顺序。

运输的材料在接收容器4内积聚，直到达到目标重量和料位。当达到预定料位时，材料被输送到工序2。在所示的实施例中，材料从接收容器4到过程2的转移经由一个或多个机械进料装置6。

系统100包括控制系统19，其可操作为使用闭环控制方法和过程控制技术，比如是单独的比例法-积分法-导数法或其组合，以监测、调节并保持材料通过系统的进料速率。控制系统可操作为通过改变来自加压容器9的进料速率，并通过调节进料装置10的位置或旋转速度来控制接收容器4中的材料的料位或重量。

当系统，特别是进料装置6,10在稳态条件下运行时，接收容器4中的料位或重量保持恒定并且被称为目标重量，并且在控制系统19的控制下。

图2示出了气动输送系统101，其图示了将材料从进料斗1输送到接收容器4的另一方法。

在图2所示的实施例中，包括两个加压容器9A和9B。在将材料从进料斗1运输到接收容器4的过程中，散装材料从进料斗1经由阀15A传至加压容器9A，然后经由进料装置10A输送到气动输送管线11中，进料装置10A可操作为控制和/或限制和/或调节材料从加压容器9A到管线11的料流。如同图1所示的实施例，加压容器9A在高料位或高重量状态和低料位或低重量状态之间运行，将材料经由进料装置10A连续地供给到管线11中。

在图2所示的实施例中，两个加压容器9A和9B相继或同时进行装填，但是在不同时候，每个加压容器分别经由进料装置10A、10B单独供料，由此容器9A和9B交替将材料供至管线11。

当第一容器9A达到满和空之间的料位或重量时，进料斗1通过阀15B填充第二容器9B。当第二容器9B在体积、重量和/或时间方面被确定为满的时候，使用一个或多个阀17增大容器9B中的压力，以便使第二容器9B中的压力与容器9A和/或管线11中的压力相等。当容器9B充满并且如上所述压力相等时，材料从第二容器9B经由给料装置10B被输送到管线11。同时，材料停止从第一容器9A经由进料装置10A运输到管线11。

加压阀17或多个加压阀17的布置可以根据对容器进行符合要求的加压和排出所需的方法来设置。这些方法经常根据被输送的材料的特性而变化。

当材料停止从容器9A或9B中排出时，就这一点而言由此使得容器暂时多余，通过适当的通风口18A或18B使多余的容器9A或9B减压，以使容器9A或9B内的压力与进料斗1中的压力均衡，使得容器9A或9B接收来自进料斗的材料。

在图2所示的工艺中，随着容器9A，9B和进料装置10A，10B的交替运行，进料斗1和接收容器4之间的材料输送持续进行，例如，容器9A经由进料装置10A将材料排放到管道11，同时容器9B经由阀15B接收来自进料斗1的材料，直至达到预定的料位/重量，在该料位/重量下，从容器9A的排出终止且从容器9B的排出开始。照此，通过系统控制器19确保材料向管道的连续供给。

控制系统以与图1所描述的方法类似的方式运行。

图3示出了气动输送系统102，其图示出了将材料从进料斗1输送到接收容器4的另一方法。

在图3所示的实施例中，包括非加压容器20。在将材料从进料斗1输送到接收容器4的过程中，散装材料从进料斗1经由阀15传送到非加压容器20，然后经由进料装置21输送到气动输送管道11中，进料装置21可操作为控制和/或限制和/或调节从非加压容器20到管道11的料流。进料装置21还能够在容器20和输送管道11之间形成适当的压力屏障。

材料通过管道11到接收容器4并且到最终工序2的输送与图1、图2和图3中所示的每个实施例是相同的。

如同图1和图2中所示的实施例，系统102连续运行，非加压容器20根据基于重量、料位和时间的信号进行填充，例如当容器20达到低料位或重量时，能被从进料斗1排出经由阀或进料装置15的材料再次填充。

在图1、图2和图3所示的实施例中，接收容器4装备有进料装置6，其有助于将材料从接收容器排放到邻近的工序。

给料装置6设置为可操作的并且能够非常快地，通常在3到30秒的范围内，将进料速度从最小值增大至最大值或，或者从最大速度减小到最小速度0。应当理解的是，因为材料经过输送管线11所花费的时间，也因为用于改变系统例如容器9、9A、9B中的压力所花费的时间，该压力受到压缩装置8的供给能力以及相关联的可用电动机功率的影响，由给料装置6可能获得的增大或减少比由气动输送系统3可能获得的增大或减少快得多。

应当理解的是，进料装置6能够比气动输送系统3更快地响应进料速率的增加或减少。因此，使用控制装置19的系统100、101、102将调整接收容器中的重量和/或料位和/或重量或料位的变化速率，使得接收容器4中的重量和/或料位代表预设的稳态位置。照此，控制系统19可操作为调整系统条件，例如气动系统3的进料速率和进料装置10、10A、10B、21，以确保接收容器4中的材料的重量/料位恢复到或维持在目标水平。

控制系统19设置为监测、调整、控制整个系统100、101、102的部件之间的关系，例如控制设备6、7、10、10A、10B、21的进料速度，以确保连续的材料进料，并且使得从接收容器4排出到工序2的材料在输送和工艺条件方面优化。

虽然上文已经描述了本发明的具体实施方式，但应该理解的是，脱离于所描述的实施例仍可落入本发明的范围内。