專利名稱：一種利用水勢能的粉粒狀物料的遠(yuǎn)程管道輸送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸送、裝卸或分離顆粒狀或粉狀物料用的動力系統(tǒng)，特別是涉及一種用潮汐、河流、湖泊等的自然水的勢能變換以產(chǎn)生負(fù)壓吸力做功的粉粒狀物料的遠(yuǎn)程管道輸送系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)的實踐中，一種典型的輸送顆粒狀和粉狀物料的方法是利用風(fēng)機(jī)(包括羅茨風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī))吸引空氣，再由高速運(yùn)動的空氣攜帶顆粒狀和粉狀物料輸送到一定的位置，通過空氣與物料分離器，將物料從與空氣的混合物中分離出來，從而達(dá)到輸送物料的目的。這種傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)負(fù)壓吸引方法在顆粒狀和粉狀物料，如散糧、散煤、散化肥、散鋁、水泥、粉煤灰等的輸送中得到廣泛的應(yīng)用。
然而，由于風(fēng)機(jī)特性所決定，一般風(fēng)機(jī)的排風(fēng)壓力比較低，大多數(shù)為0.05MPa，少數(shù)雖可達(dá)到0.06MPa，但已導(dǎo)致功率的急速遞升，且噪音極大，實際上很少用到這種功況。而在正常排風(fēng)壓力下，風(fēng)機(jī)吸料口的負(fù)壓能力只能達(dá)到0.02MPa～0.03MPa，這就使得所輸送物料的混合比m較低，一般僅為10～20左右，且輸送距離短，因而使負(fù)壓主動取料的優(yōu)點(diǎn)沒有得到發(fā)揮。此外，由于風(fēng)機(jī)在負(fù)壓吸料做功過程中將風(fēng)的能量直接排入大氣中，因而導(dǎo)致能量的浪費(fèi)。上述傳統(tǒng)的輸送方法還存在噪音及能耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重等缺陷。盡管人們可以做出某些局部的改進(jìn)，但無法從根本上解決上述問題。為此，申請人在中國專利申請00117330中公開了一種換能吸引式動力裝置，該裝置包含有兩個換能罐及一個液泵，兩個換能罐通過管道相連接，液泵與兩個換能罐通過管道相連接，在兩個換能罐的連接管道上各裝有兩只控制閥，兩換能罐罐體上還各裝有一只排氣閥。該裝置雖較好地解決了上述問題，但由于它需使用液泵來實現(xiàn)換能，仍需耗費(fèi)一定的電能，且仍難以避免噪音和機(jī)械故障。
另一方面，自然界中有著豐富的水力資源，包括潮汐、河流、湖泊等，除傳統(tǒng)的澆灌和發(fā)電外，大量水資源并未能充分有效地加以利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在充分有效地利用水力資源，而提供一種利用水勢能的粉粒狀物料的遠(yuǎn)程管道輸送系統(tǒng)，以便更有效，更廉價地輸送、裝卸或分離顆粒狀和粉狀物料，達(dá)到節(jié)能和保護(hù)環(huán)境的目的。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種利用水勢能的粉粒狀物料的遠(yuǎn)程管道輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在江、河、湖泊的堤壩或圍堰外側(cè)設(shè)有兩個密閉水罐，兩水罐上部各連接有一個進(jìn)水管和一個進(jìn)氣管，兩水罐底部各連接有一個排水管，兩進(jìn)水管相連通且與虹吸管、直流管相互連通，所述虹吸管的頂部高于最高水面，其另一端插入江、河、湖泊內(nèi)的水中，所述直流管低于最低水面，其另一端也插入江、河、湖泊內(nèi)的水中，進(jìn)氣管的另一端相互連通，并與粉粒狀物料的遠(yuǎn)程輸送管道連接。
密閉水罐上設(shè)有進(jìn)水控制閥，進(jìn)氣管及排水管上分別設(shè)有氣閥及排水控制閥。
兩個密閉水罐在工作時交替處于注有水和空罐狀態(tài)，并隨著水的勢能做功而不間斷在兩種狀態(tài)間進(jìn)行液位能轉(zhuǎn)換，各閥門也處于相應(yīng)的打開或關(guān)閉狀態(tài)，并同時產(chǎn)生運(yùn)送物料用的負(fù)壓吸力。
本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于，它使得有效利用豐富的水力資源，通過水勢能更有效，更廉價地輸送、裝卸或分離顆粒狀和粉狀物料成為可能。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明具有如下顯著特點(diǎn)
一、由于本發(fā)明的系統(tǒng)僅操控進(jìn)出水閥即可運(yùn)行，因此可取消所有的高速運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，基本上不用大量的機(jī)械維修(僅指上述風(fēng)機(jī)和輸送設(shè)備)，涉及該系統(tǒng)的所有應(yīng)用部門，只需閥門的開閉就可完成操作，如同供水用水管、供氣氣管、供壓縮氣氣管等，由于該系統(tǒng)在低負(fù)壓狀態(tài)工作，相對壓縮空氣管道來講，沒有爆炸的危險，更安全和更具操控性。
二、本發(fā)明的系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)壓能是通過管道實現(xiàn)的，所以布置在遠(yuǎn)離供用廠區(qū)10～30公里范圍均可，當(dāng)然供用廠附近有合適的水源且排水位越低越好，可節(jié)約管道鋪設(shè)。
三、本發(fā)明可最大限度地改善工作環(huán)境的粉塵、有害氣體、噪音等帶來的危害。
四、本發(fā)明的應(yīng)用范圍廣，一般在30MM以下的物料均可采用本系統(tǒng)的高負(fù)壓輸送，輸送高度可達(dá)60米左右。
五、本發(fā)明可大量節(jié)約能源，并保護(hù)環(huán)境，由于利用了自然生態(tài)水的勢能做功，一個200萬噸/年生產(chǎn)量的水泥廠，按生產(chǎn)每噸水泥耗電150KW/時計算，最少節(jié)約電30％以上(指粉粒料吸、壓送、通風(fēng)、除塵、分選、研磨、燒焙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)及靜電除塵的耗電)，節(jié)約電費(fèi)近1億度，按0.5元/度計算可節(jié)約費(fèi)用5000萬元。
六、本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于散裝貨輪(散糧、散煤、散化肥、驢粉、散糖、水泥、礦石等)顆粒狀或粉狀料的裝船或卸船；港口、碼頭、倉庫等裝船或卸船；水泥、化工、糧食、飼料等生產(chǎn)線的各輸送環(huán)節(jié)或總體輸送設(shè)備；真空冶金、真空鍍膜、真空保鮮設(shè)備。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1A為一個密閉水罐在某一時刻的工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖、圖1B為另一個密閉水罐在同一時刻的工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明用于水泥廠散裝水泥遠(yuǎn)程輸送實施例示意圖。
具體實施例方式
下列實施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步解釋和說明，對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。
參閱圖1，本發(fā)明的利用水勢能的粉粒狀物料的遠(yuǎn)程管道輸送系統(tǒng)主要包括兩個密閉水罐10、20，兩個密閉水罐由不銹鋼制成，它們設(shè)置在江、河、湖泊等水源的堤壩或圍堰外側(cè)，用于產(chǎn)生負(fù)壓，其容量可根據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)計。在兩水罐上部各連接有一個進(jìn)水管31、32和一個進(jìn)氣管41、42，兩進(jìn)水管在適當(dāng)位置用三通管接頭相連通，然后在其管路上分出兩路，其中一路與虹吸管60連接，虹吸管呈U形，其頂部高于最高水面，它由進(jìn)水管向上經(jīng)堤壩或圍堰頂部再向下插入江、河、湖泊內(nèi)的水中，它通過虹吸作用將水源的水吸入密閉水罐中。進(jìn)水管的另一路與直流管70相互連通，直流管低于最低水面并與進(jìn)水管沿同一水平面設(shè)置，它橫穿堤壩或圍堰并插入江、河、湖泊內(nèi)的水中，使得水源的水可直接經(jīng)該管流入密閉水罐。在兩水罐底部各連接有一個排水管51、52。所述進(jìn)氣管41、42的另一端用三通接頭相互連通，并與粉粒狀物料的遠(yuǎn)程輸送管道80連接，遠(yuǎn)程輸送管道則可連接粉粒狀物料的裝卸、分離或除塵等裝置。
本發(fā)明的系統(tǒng)的負(fù)壓產(chǎn)生需通過閥門進(jìn)行控制，為此，在密閉水罐10上裝有進(jìn)水控制閥11，在密閉水罐20上裝有進(jìn)水控制閥12，在與密閉水罐10連接的進(jìn)氣管41上裝有氣閥43，在與密閉水罐20連接的進(jìn)氣管42上裝有氣閥44，且在排水管51、52上分別設(shè)有排水控制閥53、54。該系統(tǒng)中的所有的閥可以采用氣動或液壓進(jìn)行控制。其控制方法可采用現(xiàn)有成熟的自動控制方法進(jìn)行程序控制，通過控制相應(yīng)的電磁閥指示氣缸或液壓缸執(zhí)行。
兩個密閉水罐10、20在工作時交替處于注有水和空罐狀態(tài)，并隨著水的勢能做功而不間斷在兩種狀態(tài)間進(jìn)行液位能轉(zhuǎn)換，各閥門也處于相應(yīng)的打開或關(guān)閉狀態(tài)，并同時產(chǎn)生運(yùn)送物料用的負(fù)壓吸力。
圖1A示出了一個密閉水罐在某一時刻的工作狀態(tài)，圖1B示出了另一個密閉水罐在同一時刻的工作狀態(tài)，本發(fā)明的工作原理可結(jié)合該系統(tǒng)的工作過程加以理解。其工作過程如下首先參見圖1A，先打開閥12將密閉水罐20注滿水，并關(guān)閉閥11；關(guān)閉閥44并打開閥43；打開閥53并關(guān)閉閥54。此時，進(jìn)水控制閥12、氣閥43、排水控制閥53均為開啟狀態(tài)，而氣閥44、進(jìn)水控制閥11、排水控制閥閥54均為關(guān)閉狀態(tài)。過程開始時，密閉水罐20注滿水，而密閉水罐10則是空罐，因此密閉水罐20的水對密閉水罐10的空罐狀態(tài)具有水位能。排水控制閥53打開后不間斷地排水，使得密閉水罐20的水位能逐漸轉(zhuǎn)移到密閉水罐10。在此轉(zhuǎn)換過程中，通過開啟的氣閥43對遠(yuǎn)程輸送管道80產(chǎn)生高負(fù)壓吸力做功。
參見圖1B，上述過程完成后，將進(jìn)水控制閥12、氣閥43、排水控制閥53關(guān)閉，同時將氣閥44、進(jìn)水控制閥11、排水控制閥閥54開啟，由于排水和進(jìn)水過程是連續(xù)的，因此密閉水罐20的水位能又轉(zhuǎn)移回密閉水罐10，同時所產(chǎn)生的負(fù)壓吸力則不間斷地對遠(yuǎn)程輸送管道80做功。
由上述工作過程可見，兩只密閉水罐是在發(fā)生相互水位能轉(zhuǎn)移時做功，并且是在水位能做功的同時發(fā)生位能轉(zhuǎn)換，因而使這一過程得以連續(xù)進(jìn)行。很明顯，在循環(huán)過程中都是具有位能較高的密閉水罐的水轉(zhuǎn)移到低位能的換能罐，這一方面可使具有位能的水做功，另一方面可保持均衡的流量。
圖2示出了本發(fā)明用于水泥廠散裝水泥遠(yuǎn)程輸送的一個實例，本例中兩個密封水罐10、20容積各為2000立方米，合計為4000立方米，在1個小時內(nèi)將二個倉容水通過排水口排放完畢，二個密封水罐的負(fù)壓力為0.1Mpa，即儲備或具有4000立方米0.1Mpa的負(fù)壓能。按排水的功率換算為109KW/小時，若用水泵抽光上述二罐水，水泵效率按0.85計算，則水泵電機(jī)耗功為128.24KW。如用6分鐘時間將上述水罐密封狀態(tài)下排空，則利用水的勢能變換按1個小時計算(連續(xù)排水)則勢能水做功1090KW/小時，可替代1282.4KW水泵電機(jī)的耗功。按每度電0.5元計，每小時節(jié)約電費(fèi)641.2元，每天節(jié)省電費(fèi)15388.8元(24小時運(yùn)作)，若常年運(yùn)作節(jié)省電費(fèi)561.6912萬元。若用0.6分鐘排空上述密封水罐里的水，則一小時將排空400,000立方米，此勢能水做功合計10900KW/小時，替代12824KW水泵電機(jī)的工作，每年節(jié)省電費(fèi)5616.912萬元。
在圖2中，遠(yuǎn)程輸送管道80用支管81與水泥的分離除塵及儲料筒82連接，分離除塵及儲料筒82則由管道與水泥成品倉83連接。由本發(fā)明的系統(tǒng)所產(chǎn)生的0.1Mpa的負(fù)壓以500～6000米，200～1000噸/小時的處理能力將水泥成品倉83中的散裝水泥經(jīng)管道84抽吸到分離除塵及儲料筒82中，經(jīng)分離除塵后經(jīng)管道85下料裝船。
權(quán)利要求
1.一種利用水勢能的粉粒狀物料的遠(yuǎn)程管道輸送系統(tǒng)，其特征在于，在江、河、湖泊的堤壩或圍堰外側(cè)設(shè)有兩個密閉水罐(10)、(20)，兩水罐上部各連接有一個進(jìn)水管(31)、(32)和一個進(jìn)氣管(41)、(42)，兩水罐底部各連接有一個排水管(51)、(52)，兩進(jìn)水管相連通且與虹吸管(60)、直流管(70)相互連通，所述虹吸管的頂部高于最高水面，其另一端插入江、河、湖泊內(nèi)的水中，所述直流管低于最低水面，其另一端也插入江、河、湖泊內(nèi)的水中，進(jìn)氣管(41)、(42)的另一端相互連通，并與粉粒狀物料的遠(yuǎn)程輸送管道(80)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水勢能的粉粒狀物料的遠(yuǎn)程管道輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述密閉水罐(10)、(20)上設(shè)有進(jìn)水控制閥(11)、(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用水勢能的粉粒狀物料的遠(yuǎn)程管道輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)氣管(41)、(42)及排水管(51)、(52)上分別設(shè)有氣閥(43)、(44)及排水控制閥(53)、(54)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一條所述的一種利用水勢能的粉粒狀物料的遠(yuǎn)程管道輸送系統(tǒng)，其特征在于，兩個密閉水罐(10)、(20)在工作時交替處于注有水和空罐狀態(tài)，并隨著水的勢能做功而不間斷在兩種狀態(tài)間進(jìn)行液位能轉(zhuǎn)換，各閥門也處于相應(yīng)的打開或關(guān)閉狀態(tài)，并同時產(chǎn)生運(yùn)送物料用的負(fù)壓吸力。
全文摘要
一種利用水勢能的粉粒狀物料的遠(yuǎn)程管道輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在江、河、湖泊的堤壩或圍堰外側(cè)設(shè)有兩個密閉水罐，兩水罐上部各連接有一個進(jìn)水管和一個進(jìn)氣管，兩水罐底部各連接有一個排水管，兩進(jìn)水管相連通且與虹吸管、直流管相互連通，所述虹吸管的頂部高于最高水面，其另一端插入江、河、湖泊內(nèi)的水中，所述直流管低于最低水面，其另一端也插入江、河、湖泊內(nèi)的水中，進(jìn)氣管的另一端相互連通，并與粉粒狀物料的遠(yuǎn)程輸送管道連接。兩個密閉水罐在工作時交替處于注有水和空罐狀態(tài)，并隨著水的勢能做功而不間斷在兩種狀態(tài)間進(jìn)行液位能轉(zhuǎn)換，各閥門也處于相應(yīng)的打開或關(guān)閉狀態(tài)，并同時產(chǎn)生運(yùn)送物料用的負(fù)壓吸力。本發(fā)明可通過水勢能更有效，更廉價地輸送、裝卸或分離顆粒狀和粉狀物料。
文檔編號B65G53/16GK1556020SQ200410015100
公開日2004年12月22日 申請日期2004年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月7日
發(fā)明者周樹源 申請人:周樹源