用于实现气动产品输送系统中从入口管到出口管的方向改变的连接肘管的制作方法

本发明大体上涉及气动输送系统，更具体地，涉及用于气动管道的配件，以允许在其中输送的材料方向的改变。

背景技术：

输送注入到包含在管道或管子内的高速空气流中的固体颗粒在工业上是众所周知的。稀相速度往往超过60英里每小时，使用多达1磅的空气来每分钟移动多达5磅的产品通过管道。稀相系统的典型空气压力范围为8-12psig。利用低压阻力实现高的空气速度和低的产品颗粒数，但这大大提高了对于被输送的产品颗粒的破坏。该破坏发生在直管段中，但每当方向变化施加在输送系统上时都会大大地增加。

密相系统每磅空气移动更多的产品，但以较低的速度和较高的压力行进。通常，系统的操作压力将不超过45psig。不管输送系统是在稀相还是密相下运行，产品颗粒在运输过程中遭受相当大的破坏，特别是当使用方向上的变化时。为了实现方向的变化，使用了连接肘管，其半径是管道直径10倍的。然而，高速和离心力的结合造成了大部分的破坏，特别是对热敏塑料化合物。

在气动输送系统中使用的连接肘管(elbow fitting)通常在弯头(elbow)弯曲部分处遭受磨损，该弯头弯曲部分与进入连接肘管中的产品流相一致，不管该连接肘管是短半径弯头还是长半径清扫连接肘管。流入连接肘管中的颗粒冲击了弯头的弯曲表面并被重新定向。跳跃的产品颗粒形成了湍流区域，其减缓了通过该系统的颗粒运送速度，往往会造成堵塞。此外，跳跃的颗粒和连接肘管的外表面周围的产品颗粒的运动产生了摩擦，使得该配件的表面摸上去是热的。该热量可对输送的产品有不利的影响，特别是当该产品热敏感时，例如塑料颗粒，在其上颗粒的边缘会熔化并粘附到管道上。

在1983年6月14日颁发给Hammertek公司的美国专利号4387914中发现了一个已知的克服在气动输送系统中改变方向的问题的尝试。在Hammertek的专利中，连接肘管形成有涡流开口，其基本上与来自管道直段的输入产品流对准。该涡流部分通过提供腔室模拟了阻塞的“T”型配件，其中产品颗粒的松散球缓慢旋转，以偏转输入的产品，而不会对配件造成过度磨损。

1994年2月22日颁发给Waeschle Maschinenfabrik GmbH的美国专利号5288111中教导了另一种已知的克服在气动输送系统中改变方向的上述问题的尝试。在Waeschle的专利中，成角度设置的挡板位于扩大的弯头部内，其具有比运送输入产品的管道的横截面更大的横截面面积。扩大的弯头横截面的尺寸从入口管朝向内弯头侧通过向内扩大而增加。扩大部分的外弯头侧限定了与所述入口管的线性关系，以引导产品颗粒流与该挡板接合，该挡板定向为相对于入口管的轴线为55-65度。因此，扩大的弯头横截面并不旨在提供沿所述连接肘管的外侧的材料流。因此，由于输入的产品流的直接影响，引起了挡板上的过度磨损。

1986年6月17日颁发给Cubeco,Inc.的Richard H.Cook的美国专利号4595319以及1988年3月29日颁发给The Goodyear Tire and Rubber Company的Edwin L.Haines的美国专利号4733889中教导了用于气动输送系统的其它偏转板连接肘管。这两个专利提供了扩大的弯头横截面以及倾斜设置的偏转板或弯头外侧的相应线性偏转部分。在1986年8月19日颁发给Fuller Company的Robert E.Metzger的美国专利号4606556中，阶梯偏转板定位在外弯头侧以提供减少磨损的连接肘管。因为该阶梯或肋的磨损，材料的额外厚度将允许配件的更长寿命。在1991年2月26日颁发给General Resource Corporation的Josef Pausch的美国专利号4995645中，提供了在输入颗粒的冲击区的开口扩大区域，以形成产品的积累，与产品颗粒的传入流相一致。弯头部以15度的张角扩大，以在与积累的材料撞击后提供改进的产品流。

在1991年6月18日颁发给Gregory R.Brotz的美国专利号5024466中，连接肘管在外弯头侧形成有扩大的箱型部分，其中定位筛网以接合产品颗粒。扩大的箱型部分连接到真空系统以保持颗粒抵靠筛网构件，以形成产品的积累区域，输入产品颗粒冲击到其中。所捕获的产品颗粒保留在筛网上，直到充分磨损以由其它的产品颗粒来代替。虽然Brotz专利的结构提供了产品层来吸收输入产品颗粒的冲击，并从而减少对弯头外侧的磨损，但Brotz装置不考虑沿外弯头侧移动的材料流。

因此，人们希望提供用于气动输送或运输系统的连接肘管，以提高配件的外弯头侧上的磨损特性，并提高移动通过该配件的产品的流动特性。

技术实现要素：

本发明的一个目的是通过提供用于气动输送系统的连接肘管来克服已知现有技术的上述缺点。

本发明的另一目的是提供一个配件，用于在气动产品输送系统的流路中制造方向变化。

本发明的一个特征是该连接肘管沿配件的外侧扩大，以提供产品颗粒的堆积层。

本发明的一个优点是输入产品颗粒沿连接肘管的外侧冲击进入移动较慢移动的堆积层中。

本发明的又一目的是提供用于密相气动输送系统的连接肘管，而不使用偏转板来接合产品颗粒的输入流。

本发明的另一目的是提供连接肘管，其将从与在气动输送系统中的产品颗粒的输入流的接合经历最小的磨损。

本发明的另一个优点是吸收了输入产品粒颗粒的冲击，而不会对连接肘管的结构部件造成重大磨损。

本发明的另一特征是产品颗粒的堆积层沿连接肘管的外侧以比输入颗粒流的速度更慢的速度移动。

本发明的又一特征是在连接肘管外侧上的产品的移动堆积层不断提供了用于输入产品颗粒的新鲜冲击区。

本发明的另一优点是在产品的移动堆积层中的产品颗粒不经受因为堆积层的移动而来自输入颗粒冲击的过度磨损，从而最小化了在产品流中冲击灰尘的生成。

本发明的又一特征是弯头结构沿连接肘管外侧从入口管扩大，并沿连接肘管外侧至出口管收缩。

本发明的又一特征是沿配件的外侧定位该连接肘管的扩大和收缩为堆积层的形成做好准备，同时允许堆积层在出口管处重新进入产品流中。

本发明的又一优点是该连接肘管的扩大结构建立了沿该连接肘管外侧的产品的缓慢移动堆积层。

本发明的另一优点是产品的缓慢移动堆积层使得连接肘管外侧上的磨损最小化。

本发明的又一特征是连接肘管的形状提供了理想空气动力学形状，用于空气和产品流通过该配件。

本发明的另一优点是由沿连接肘管外侧的摩擦产生的热量是最小的，并消除了由于与连接肘管的接合而导致的塑料颗粒的熔化。

本发明的另一优点是产品的移动堆积层均匀分布在扩大的三角形配件构造上，以提供大约90度向上朝向出口管的得到的反射力。

本发明的又一特征是该连接肘管的扩大部分形成了三角形形状。

本发明的又一优点是该连接肘管提供了用于气动产品输送系统的方向变化，具有最小的压力阻力和产品磨损。

本发明的另一优点是阻力的减少导致了降低的能量需求，来用于对通过气动输送系统的产品流施加方向的改变。

本发明的另一特征是用于连接肘管外侧的扩大形状利用了重力和伯努利定律以减少积累的产品层的速度。

本发明的又一特征是提供连接肘管构造，可用于形成对于产品流的90度方向改变或45度方向改变。

本发明的又一优点是连接肘管的阶梯特征在输入产品流停止后形成了对连接肘管的有效清除。

本发明的又一目的是提供用于气动产品输送系统的连接肘管，其结构耐用、制造便宜、维护轻松、组装方便并且使用简单有效。

根据本发明，这些和其它目的、特征和优点通过提供用于气动产品输送系统的连接肘管来实现，其中该配件沿连接肘管的外侧从入口管扩大，来使得积累的产品颗粒层形成，以便以比输入产品流的速度更低的速度来移动，同时建立了用于朝向出口管偏转输入的产品颗粒的移动接触表面，具有最小的压力阻力和产品消耗。积累的产品颗粒通过在连接肘管的外表面上结合有阶梯而从连接肘管排出，以形成伯努利效应，导致所述积累的产品颗粒在产品颗粒的输入流停止后进入气流。在堆积层中的颗粒在连接肘管的操作期间由输入流补充。

附图说明

考虑本发明的以下详细公开内容，本发明的优点将是显而易见的，特别是当结合附图时，其中：

图1是结合本发明原理的具有阶梯特征的90度连接肘管的透视图；

图2是从配件的入口部分看过去的图1所示的连接肘管的正视图；

图3是从配件的出口部分看过去的图1所示的连接肘管的正视图；

图4是图1所示的连接肘管的侧视图；

图5是图1所示的连接肘管的横截面图，沿着配件的中心线轴线，对应于图3的线5-5；

图6是类似于图3的连接肘管的可替代实施方式的正视图，但结合有附接凸缘，用于将连接肘管连接到气动产品输送系统的出口管；

图7是图6所示的连接肘管的侧视图；

图8是连接肘管的横截面图，沿着配件的中心线轴线，对应于图6的线8-8；

图9是连接肘管的可替代两件式实施方式的侧视图，其具有可更换的耐磨构件，形成结合本发明原理的连接肘管的外部；

图10是从配件的入口部分看过去的图9所示的连接肘管的前视图；

图11是从配件的出口部分看过去的图9所示的连接肘管的俯视图；

图12是图9所示的连接肘管的分解侧视图，可更换的耐磨构件与主体部分分离。

具体实施方式

现在参见图1-5，可最佳地看到用于气动产品输送系统的结合本发明原理的90度连接肘管。连接肘管10连接到常规的入口管12和出口管13，以提供在管道12、13内的产品行进路径的方向改变。尽管本发明旨在用于稀相气动系统，但结合本发明原理的连接肘管10也可用于密相气动系统。通常情况下，密相气动系统将管道填充产品颗粒，并且注入足够量的空气来使产品移动通过管道12、13。因此，大量的产品颗粒以显著速度移动通过管道12、13。改变方向通常导致产品颗粒摩擦配件内侧的磨损，这也由摩擦产生了热量，可熔化通过气动系统输送的塑料颗粒。

该连接肘管10优选地由耐用的金属材料制成，例如钢，或优选地不锈钢，并且包括入口部分16和出口部分17，其每一个的尺寸设置成以已知的方式与入口管12和出口管13相配合，例如通过已知的压紧联轴节(未示出)。在入口部分16和出口部分17之间，连接肘管10包括入口过渡段18和类似的出口过渡段19，分别连接到入口部分16和出口部分17上。最后，弯曲扩大部分15与入口和出口过渡段18、19互连。

入口和出口过渡段18、19在入口和出口部分16、17的圆形横截面以及弯曲扩大部分15的大致三角形横截面构造之间超出。弯曲扩大部分15的三角形状一般延伸通过弯曲扩大部分15，除非需要从一个方向弯曲到弯曲扩大部分15的顶点21上的另一个方向。优选地，最好参见图2，弯曲扩大部分15的三角形横截面的三角形状具有三个弯曲顶点26，其通过直线部分与相邻的顶点26连接，其中之一限定了底部27，所述底部具有的宽度大于所述入口和出口部分16、17的直径。

通过连接肘管10的中心线轴线查看横截面图，如图3所示，可以看出连接肘管10的内侧21从入口管12通过弯曲区域24直线地延伸至运行到出口管13的另一直线。连接肘管10的外侧25通过从入口部分16向下延伸通过入口过渡段18到达弯曲扩大部分15来提供用于连接肘管10的扩大横截面区域。

重力和离心力定律将迫使产品颗粒向外进入该扩大区域30，以沿连接肘管10的弯曲扩大部分15的外侧25提供积累的颗粒的料浆层。由于弯曲扩大部分15的扩大横截面区域，伯努利定律要求产品颗粒的速度相比于行进通过圆形入口部分16的产品颗粒的速度将减慢。积累颗粒的这一层，由虚线29表示，提供了用于离开入口部分16的输入颗粒的移动冲击区，然后其可向上朝向出口管13偏转，以实现对输送产品的方向改变。

积累的产品颗粒沿着弯曲扩大部分15的外侧25的缓慢移动层29还防止了配件10的温度升高，这通常归因于摩擦，而摩擦来自输入颗粒对配件10的外侧的冲击。因此，颗粒将不会由于温度升高而损坏。

该弯曲扩大部分15优选地形成有弯曲外侧25，或者为了制造方便起见，可由一对通过弯曲部分39互连的线性部分36，37来形成。线性部分36，37不垂直而是通过大约100度的角度偏转来设置，其与通过入口管12的输入产品流的线大约成80度。由于积累的产品颗粒层29沿外侧25用于将输入颗粒朝向出口管13偏转，外侧25不需要作为偏转板，其需要相对于入口管12的轴线成55-65度设置。

出口过渡段19提供了从弯曲扩大部分15的三角形状到出口部分17的圆形形状的平滑过渡。因此，积累的产品颗粒层29被引导回出口管13，以提供通过连接肘管的连续颗粒流，包括沿着所述配件的外侧25的移动堆积层29。

如可在图6-8中看到，用于连接肘管的该构造可提供有常规的安装凸缘40，其具有一系列的孔用于部署连接该连接肘管10至相应配备的入口和出口管12，13的紧固件。本领域技术人员还将认识到，可形成连接肘管来实现产品颗粒的45度偏转，而不是附图中所示的90度弯头。

虽然上述的连接肘管10特别适合用于密相或稀相气动产品运输系统，但本领域技术人员将认识到，用于实现料浆产品运输系统的方向改变的相同原理也适用。如上所述的连接肘管10提供了较低阻力，以实现在通过该系统的产品颗粒流中的方向改变。因此，实现方向改变所需的能量比已知的长半径弯头要低。对于长半径连接肘管已知的由于摩擦损失和冲击对输送产品的损坏将显著减少。因此，具有较低能量成本的优异结果与本发明相关联。

所述连接肘管10的外表面25的向下扩大优选通过在入口过渡段18 的陡阶梯35来实现。该阶梯35具有倾斜角，如最佳地在图4和7中看到的，其基本上大于所述入口部分的标称零度的倾斜角以及弯曲扩大部分15的底部构件27的大约10度的倾斜角。阶梯35的形成产生了伯努利效应，允许积累的产品颗粒层可沿弯曲扩大部分15的外表面形成，但利用进入连接肘管10的产品颗粒的输入流的停止产生了压力差，其吸引来自堆积层29的颗粒进入通过连接肘管10的气流。因此，当气动输送系统停止输送产品颗粒时，通过该系统的用于清除系统中的产品颗粒的最终空气流也将有效地从连接肘管清除颗粒。

如果不形成阶梯35，可以相信进入入口部分16清除配件10的剩余产品颗粒的空气流将沿着外扩大表面25的底板36经过积累的固体而通过，并撞击配件10的后壁33，引起积累的固体表面上的高压状态，防止它们从配件10清除。

通过改变配件10的底面25来沿着预期的堆积层29的线延伸底部入口部分16，同时向外打开配件10的侧面，以形成弯曲扩大部分15至某个点，在该点上可结合有锐减或阶梯35，向上引导吹扫空气流进入主空气流中，该主空气流通过入口16进入配件10中。结果是减小了压力并形成了相对于积累的颗粒29的压力差，其允许它们清除返回到主空气流中并从配件10排出。锐减或阶梯35结合到配件10的底面上显著地改善了清洗性能。

现在参见图9-12，可最佳地看出结合本发明原理的90度连接肘管的另一个实施方式。该连接肘管旨在用于气动产品输送系统，仅通过连接到常规的入口管(未示出)和出口管(未示出)来利用输送的稀相和中间相提供用于气动系统内的产品行进路径的方向改变。

该连接肘管110优选地由耐用的金属材料，例如铝、铸铁、不锈钢形成，并包括入口部分116和出口部分117，其每一个的尺寸设置成以已知的方式与所述入口管(未示出)和出口管(未示出)配合，例如通过已知的压紧联轴节(未示出)。在入口部分116和出口部分117之间，连接肘管110包括入口过渡段118和类似的出口过渡段119，其分别连接该入口部分116和出口部分117。最后，弯曲扩大部分112与该入口和出口过渡段118，119互连。

入口和出口过渡段118，119在入口和出口部分116，117的圆形横截面以及弯曲扩大部分112的大致三角形横截面构造之间超出。弯曲扩大部分112的三角形状一般延伸通过弯曲扩大部分112，除非需要从一个方向弯曲到弯曲扩大部分112的顶点115上的另一个方向。优选地，最好参见图9，弯曲扩大部分112的三角形横截面的三角形状具有三个弯曲顶点，其通过直线部分与相邻的顶点连接，其中之一限定了底部114，其具有的宽度大于所述入口和出口部分116，117的直径。

重力和离心力定律将迫使散装产品颗粒向外流经该连接肘管110进入该扩大区域112，以沿连接肘管110的弯曲扩大部分112的外侧125提供积累的颗粒的料浆层。由于弯曲扩大部分112的扩大横截面区域，相比于入口部分116，伯努利定律要求产品颗粒的速度相比于行进通过圆形入口部分116的散装材料产品颗粒的速度将减慢。积累颗粒的这一层提供了用于离开入口部分116的输入散装材料颗粒的移动冲击区，然后其可向上朝向出口管113偏转，以实现对输送产品的方向改变。

积累的产品颗粒沿着弯曲扩大部分112的外侧125的缓慢移动层129还防止了配件110的温度升高，这通常归因于摩擦，摩擦来自输入散装材料颗粒对配件110的外侧的冲击。因此，散装材料将不会由于温度升高而损坏。

该弯曲扩大部分112优选地形成有弯曲外侧125，或者为了制造方便起见可由一对通过弯曲部分129互连的线性部分126，127来形成。线性部分126，127不垂直，而是通过大约100度的角度偏转来设置，其与通过入口部分116的输入产品流的线大约成80度。由于积累的产品颗粒层沿外侧125用于将输入散装材料产品颗粒朝向出口部分117偏转，外侧125不需要作为偏转板，其需要相对于入口部分116的轴线成55-65度设置。

出口过渡段119提供了从弯曲扩大部分112的三角形状到出口部分117的圆形形状的平滑过渡。因此，积累的产品颗粒层被引导回出口管(未示出)，以提供通过连接肘管的连续颗粒流，包括沿着所述配件的外侧125的移动堆积层。

虽然上述的连接肘管110特别适合用于密相或稀相气动产品运输系统，但本领域技术人员将认识到，用于实现料浆产品运输系统的方向改变的相同原理也适用。如上所述的连接肘管110提供了较低阻力，以实现在通过该系统的散装材料产品颗粒流中的方向改变。因此，实现方向改变所需的能量比已知的长半径弯头要低。长半径连接肘管中已知的由于摩擦损失和冲击对输送产品或连接肘管的损坏将显著减少。因此，具有较低能量消耗的优异结果与本发明相关联。可实现连接肘管110的可移除构件140的交换，而不用从输送系统去除整个连接肘管110，因此可节省成本。

所述连接肘管110的外表面125的向下扩大优选通过在入口过渡段118的陡阶梯130来实现的。该阶梯130具有倾斜角，如最佳地在图9中看到的，其显著大于所述入口部分116的标称零度的倾斜角以及弯曲扩大部分112的底部直线部分127的大约10度的倾斜角。阶梯130的形成产生了伯努利效应，允许积累的产品颗粒层可沿弯曲扩大部分112的外表面形成，但在进入连接肘管110的散装材料产品颗粒的输入流停止时产生了压力差，其将沿着外表面125吸引来自堆积层的颗粒进入通过连接肘管110的气流。因此，当气动输送系统停止输送产品颗粒时，通过该系统清理系统中的产品颗粒的最终空气流也将有效地清洁来自连接肘管110的颗粒。

如果不形成阶梯130，可以相信进入入口部分116清除配件110的剩余产品颗粒的空气流将沿着外扩大表面125的底板126经过积累的固体并撞击配件110的后壁127，引起积累的固体表面上的高压状态，防止颗粒从连接肘管110清除。

通过改变连接肘管110的底面126来沿着预期的堆积层的线延伸底部入口部分116，同时向外打开配件110的侧面，以形成弯曲扩大部分112至某个点，在该点上可结合有锐减或阶梯130，向上引导吹扫空气流进入主空气流中，该主空气流通过入口部分116进入配件110中。结果是减小了压力并形成了相对于积累的颗粒的压力差，其允许它们清除返回到主空气流中并从配件110排出。锐减或阶梯130结合到连接肘管110的底面上显著地改善了清洗性能。

对于颗粒沿连接肘管110的所述内表面121的所有运动，即使通过扩大三角形部分112显著降低，但沿连接肘管110的所述外表面125的颗粒移动仍然会引起一些对连接肘管110的磨损，特别是当粗糙的散装材料输送通过该系统时。当在扩大三角形部分112中的磨损变成连接肘管110的性能中的因素时，配件110需要更换。试验已经表明，基本上配件110的外表面125中的所有磨损沿着所述扩大三角形部分112发生，尤其是在弯曲部分129和后壁127上，其中颗粒从所述入口部分116的方向到出口部分117的方向移动时进行方向过渡。

为了便于配件110的磨损部分更换，所述连接肘管110优选地形成为两个部分：本体部分135，其从入口部分116和出口部分117延伸并与其结合；以及可移除的磨损部分140，其包括底板部分126、后壁部分127和与线性底板和后壁部分126，127互连的弯曲部分129。因此，可移除的磨损部分140将遭受大部分的连接肘管110的磨损特性。本体部分135和可移除的磨损部分140之间的分隔线145位于对角线上，其从阶梯130延伸到出口过渡段119。在图10中以虚线所示的垫片139或适当的O形圈(未示出)沿本体部分135和可移除的磨损部分140之间的分隔线145定位，以密封分隔线145。

配件110设置有安装凸缘142，具有形成为本体部分135的第一部分143和形成为可移除的磨损部分140以配合抵靠第一部分143的第二部分144。安装凸缘142的两部分143，144可通过可移除的紧固件(未示出)接合在一起。当夹持在一起时，安装凸缘142的两部分143，144定向精密加工的分隔线145，其对积累的产品颗粒层的移动和定位影响最小，因为颗粒的堆积层将仅接合临近阶梯130和临近后壁127的分隔线145。

为了更换磨损部分140，去除将安装凸缘142的部分143，144夹持在一起的紧固件，并且可移除的磨损部分140可从本体部分135上卸下，而本体部分135保持连接到气动输送系统(未示出)上，以使整个连接肘管110不必从气动输送系统中去除。然后，新的可移除磨损部分140可通过配合安装凸缘142的部分143，144并重新连接该紧固件以沿分隔线145夹持垫片139来安装。由于连接肘管110与气动输送系统的连接没有受到干扰，可以实现磨损部分140的更换，同时最小化对气动输送系统操作的中断。

在连接肘管110上提供可移除的磨损部件140还通过一旦磨损部件140从配件110去除而访问保持在本体部分135内的入口和出口部分116，117而提供了清洁连接肘管110的内部和连接配管的能力。此外，可移除的磨损部件140可由不同于本体部分135的材料构成，以便提高磨损部件140的耐磨性，或提供其它操作上的优点，而不需要整个连接肘管110由与可更换的磨损部件140相同的材料形成。

例如，对于连接肘管110用于矿物质输送的应用，特别是提供连接肘管110内的极端磨损条件的矿物质，可更换的磨损部件140可由碳钢制成，以提供增强的耐磨特性，而本体部分由硬化钢构成。由于碳钢比硬化钢贵得多，仅具有由碳钢形成的可更换磨损部件140的连接肘管110的造价将比需要整个连接肘管由碳钢制成更便宜。如上所述，可更换磨损部件140而不用废弃本体部分135，这在高磨损应用中提供了显著的成本节约。

作为另一个实施例，在卫生应用中使用连接肘管110，例如食品和制药工业用途中，整个连接肘管110将由不锈钢制成；然而，去除可移除磨损部件140的能力允许在使用中清洁整个气动输送线以保持其卫生条件，而不需要拆卸整个输送线。通过去除磨损部件140，操作员为了清洁目的可访问输送线的两个方向。为所述连接肘管提供内部电抛光加工在连接肘管110的内部上形成了接近镜面的光洁度，它几乎消除了连接肘管110内用于材料收集的任何多孔区域。

将会理解的是，已描述和说明来解释本发明性质的细节、材料、步骤和部件安排上的改变将会发生，并且可由本领域技术人员在阅读本发明后在本发明的原理和范围内做出。前面的描述说明了本发明的优选实施方式；然而，基于该描述的概念可在其它实施方式中采用而不脱离本发明的范围。