Пневматический классификатор

Пневматический классификатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Применение. Изобретение относится к области разделения сыпучих материалов. Сущность изобретения заключается в разделении материала в центробежном воздушном поле. Классификатор включает корпусе пересыпными элементами, полыми вставками и винтообразными пересыпными элементами 1, з.п.ф-лы. 4 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s В 07 В 4/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 4835446/03 (22) 07.06,90 (46) 23.08,92,Бюл.М 31 (71) Уральский политехнический институт им. С.M.Êèðîâà (72) M.Ä.Áàðñêèé, А.B.Êàòàåâ и В.Л.Данилов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1093364, кл. В 07 В 4/00, 1984.

Изобретение относится к устройствам для разделения по крупности дисперсных сыпучих материалов воздушных потоках на два продукта по границе 0,02-0,1 мм и может применяться в химической, металлургической, строительной и других отраслях промышленности, где перерабатываются порошкообразные материалы.

Известен пневматический сепаратор с пересыпным элементом в виде винта; предназначенного для закручивания воздушного потока в разделительной камере.

Недостатком сепаратора является низкое качество разделения. Оно обусловлено тем, что процесс классификации в аппарате происходит в одну стадию (однократно), и дополнительная перечистка продуктов не предусмотрена.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является гравитационный пневматический классификатор, содержащий вертикально установленный корпус круглого поперечного сечения с расположенными внутри него поочередно по высоте выполненными в виде усеченных конусов и винтообразными пере Ы 1755946 А1 (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ КЛАССИФИКАТОР (57) Применение. Изобретение относится к области разделения сыпучих материалов.

Сущность изобретения заключается в разделении материала в центробежном воздушном поле. Классификатор включает корпус с пересыпными элементами, полыми, вставками и винтообразными пересыпными элементами 1, з.п.ф-лы. 4 ил. сыпными элементами, загрузочный и раз- ф грузочный патрубки, патрубки для подвода и отвода воздуха. 8 данном устройстве процесс разделения организован по многостадийному — каскадному принципу, что позволяет достичь более высокой по срав- 2 нению с предыдущим аппаратом эффективности разделения.

Недостатком известного классификатора является низкое качество при разделении мелкодисперсных материалов по границам менее 0,1 мм, обусловленного (Л следующими причинами; О

1. Недостаточное силовое воздействие фь низкоскоростного воздушного потока на О, классифицируемый материал.

Мелкодисперсные сыпучие материалы в диапазоне крупности до 0,1 мм имеют высо. кую склонность к образованию агрегатов д из слипшихся частиц за счет различных коагуляционных факторов. Разделение таких материалов по границе 0,02-0,1 мм в рассматриваемом аппарате происходит при низких скоростях воздушного потока, не превышающих 1.0 м/с. Величина скорости, необходимая для разделения сыпучего материала по заданной границе в восходящем

1755946

50

3 воздушном потоке приближенно равна величине скорости витания частиц граничного размера. Так, напзоимер, для частиц с плотностью 3000 кг/и и с диаметром 0,02-0,1 мм скорость витания составит 0,04-0,9 м/с.

При такой скорости воздушного потока его силовое воздействие на разделяемый материал недостаточно для разбиения агрегатов на отдельные частицы. Это приводит к тому, что агрегаты, содержащие мелкие частицы, благодаря своей большой массе осаждаются в крупный продукт и значительно снижают эффективность разделения.

2, Смешивание уже разделительных мелких и крупных фракций между собой, 8 процессе работы классификатора восходящий воздушный поток, движущийся вдоль корпуса, закручивается винтообразными пересыпными элементами. При этом крупная фракция сыпучего материала, со- 20 держащая наиболее массивные и инерцион- ные частицы, за счет действия центробежных сил, сообщаемых закрученных воздушным потоком, отводится к стенке корпуса и осаждается вдоль нее к пересыпному конусу. Мелкая фракция, состоящая из легких частиц. остается в воздушном потоке и вместе с ним движется вверх к вышерасположенному конусу, При прохождении через отверстие этого конуса восходящий поток мелкой фракции встречается с нисходящим потоком крупной фракции из верхней части корпуса, осаждающая крупная фракция в отверстии нижерасположенного конуса встречается с потоком мелкой фракции из нижней части, 8 результате выделенные из каждой ступени мелкая и крупная фракция s отверстиях усеченных конусов смешиваются с поступающими с других ступеней разделения продуктами, что приводит к снижению остроты сепарации;

Цель изобретения — повышение эффективности разделения мелкодисперсных материалов за счет интенсификации силового воздействия воздушного потока на классифицируемый материал и разграничения эон движения разделенных мелких и крупных фракций.

Поставленная цель остигается тем. что д пневматический классификатор. содержащий установленный вертикально цилиндрический корпус, и расположенные внутри корпуса с чередованием относительно друг друга по высоте пересыпные элементы вин- 55 тообразной формы и i форме усеченных конусов, патрубок для вывода мелкой фракции и патрубок для подачи воздуха и вывода крупной фракции, размещенные соответственно э верхней и нижней частях корпуса, загрузочный патрубок, установленный в средней части корпуса, снабжен полыми вставками большего и меньшего диаметра, расположенными соосно внутри корпуса между пересыпными элементами в форме усеченных конусов с чередованием относительно друг друга, каждая вставка выполнена из цилиндрической обечайки и соединенного с ее нижним торцом своим меньшим основанием конфузора, при этом каждый элемент винтообразной формы размещен внутри каждой цилиндрической обечайки вставки большего диаметра, а загрузочный патрубок соединен с одной из цилиндрических обечаек вставки большего диаметра. ,Благодаря такой компоновке элементов в классификаторе образуются два канала: центральный — внутри вставок, и периферийный — около стенок корпуса. Элементы в виде усеченных конусов, периодических перекрывающие периферийный канал, и конфузоры вставок, концентрирующие восходящий воздушный поток, способствуют тому, что большая часть потока направляется в центральный канал, и скорость движения воздуха в нем намного превышает скорость в шахте классификатора — прототипа. Кроме того, уменьшение площади поперечного сечения каналов вставок по направлению движения потока (переход от конфузора к цилиндрической обечайке), оказывает дополнительное ускоряющее действие. В результате силовое воздействие воздушного потока на находящиеся в нем частицы материала повышается, Данный эффект усиливается при закручивании высокоскоростного потока винтообразными элементами и периодическим изменением траектории его движения при сгибании вставок. Центробежные силы, сообщаемые материалу закрученным воздушным потоком и эффект раскрытия потока на выходе из вставок способствуют тому, что крупные (тяжелые) частицы материала отбрасываются в периферийный канал и осаждают вдоль стенок корпуса, Мелкие {легкие) частицы материала остаются в центральном канале и восходят вместе с воздушным. потоком, Соосное расположение вставок и их поверхно. сти препятствуют смешиванию разделенных мелких и крупных фракций В каждой паре вставок, расположенной между соседйими элементами в виде усеченных конусов, диаметр вышерасположенной вставки меньше диаметра нижерасполо. женной. Это исключает попадание крупных частиц материала, отбрасываемых на периферию закрученным потоком, в центральный канал и препятствует засорению

20

35

50

I мелких фракций, Конкретное соотношение диаметров вставок зависит от условий задачи разделения (вида сыпучего материала, его гранулометрического состава, требуемой границы и остроты сепарации) и определяется экспериментально. Опытные испытания классификатора показали, что высокая острота сепарации достигается в диапазоне отношений диаметров от 1,4 до

4,0, При значениях меньше 1.4 диаметр вышерасположенной вставки мало отличаются от диаметра нижерасположенной, что приводит к загрязнению мелкого продукта крупными частицами. При отношении диаметра более 4,0 внутренний канал вышерасположенной вставки по сравнению с корпусом и большей вставкой имеет малую площадь поперечного сечения и, следовательно, высокое аэродинамическое сопротивление, что препятствует прохождению через него воздушного потока и нарушает режим работы аппарата.

Загрузочный патрубок классификатора соединен с внутренней полостью обечайки одной из вставок с винтообразным пересыпным элементом.. При такой загрузке исходный материал сразу попадает в высокоскоростной воздушный поток и содержащиеся в нем агрегаты разрушаются, что повышает эффективность разделения

Вставки установлены в шахте классификатора с возможностью вертикального перемещения вдоль ее оси. Это позволяет регулировать скорости воздушных потоков в каналах шахты и определять необходимые режимы работы для конкретного сыпучего материала и границы разделения.

На фиг.1 схематически представлен общий вид классификатора; на фиг,2 — конструкция подвижного крепления вставок; на фиг.3 и 4 — схемы движения воздуха и фракций материала в аппарате.

Пневматический классификатор (фиг.1) состоит из вертикально установленного цилиндрического корпуса 1, внутри которого расположены пересыпные элементы 2, представляющие собой усеченные конуса.

Между каждыми двумя соседними элементами 2 соосно шахте 1 установлены две по-. лые вставки 3 и 4. Нижерасположенная вставка 3 содержит две части; верхнюю— цилиндрическую обечайку 5, и нижнюю— конфузор 6, примыкающий к обечайке 5своим меньшим основанием. Внутри обечайки

5 установлен винтообразный пересыпной элемент 7, выполненный из радиально расположенных лопастей 8 с регулируемым угломм на клона (а) к вертикали.

Вышерасположенная вставка 4 состоит из аналогичных обечайки 9 и конфузора 10 с диаметром, в 1,4-4,0 раза меньшим, чем у вставки 3. Загрузочный патрубок 11 подачи исходного материала присоединен к обечайке 5 одной из вставок 3. Патрубок 12, расположенный внизу шахты 1, предназначен для подачи воздуха и разгрузки крупного продукта разделения. Патрубок 13, установленный над шахтой 1, служит для вывода из аппарата мелкого продукта вместе с воздушным потоком.

Устройство регулирования расположения вставок 3 и 4 по высоте (фиг.2) включает в себя оси 14, на внешнем конце которых закреплены рукоятки 15, а на внутреннем— рычаги 16, шарнирно соединенные с вставками 3 и 4.

Классификатор также снабжен пылеулавливающим устройством для выделения мелкого продукта из воздушного потока и сборным бункером крупного продукта (на фиг.1 не показаны).

Пневматический классификатор мелкодисперсных материалов работает следующим образом (фиг.3,4).

Воздушный поток поступает в шахту 1 аппарата через патрубок 12,При прохождении пересыпных элементов 2 и вставок 3 и

4 поток разделяется на части (фиг.3), Одна часть- В1, движется по внутреннему каналу вставки 3 к винтообразному пересыпному элементу 7, а другая — В2, проходит через зазор Ь между конфузором 6 и конусом 2 и направляется s кольцевой канал, образованный стенкой корпуса 1 и обечайкой 5 вставки 3. Количественное соотношение потоков В1 и В2 зависит от величины зазора Ь и аэродинамического сопротивления внутреннего канала вставки 3, которое в свою очередь определяется диаметром d j обечайки 5 и углом а наклона лопастей 8 винтообразного элемента 7. Чем больше диаметр d > обечайки 5, меньше угол а и зазор Ь, тем больше поток В1, и наоборот.

Регулирование зазора Ь осуществляется следующим образом. Посредством рукояток 15 оси 14 поворачиваются в одну сторону на одинаковый угол. При этом рычаги 16, шарнирно соединенные с вставками

3 и 4, поднимают или ойускают их, не нарушая соосного расположения.

Из вставки 3 воздушный поток В1 выходит закрученным винтообразным элементом 7. Центральная его часть —. ВЗ направляется во внутренний канал вставки

4, периферийная часть — В4 за счет действия центробежных сил отходит к стенке корпуса

1 и, слившись с потоком В2 образует поток .В5, который движется через кольцевой зазор С между нижней кромкой конуса 2 и

1755946

10 поднимаются вместе с ним, образуя поток мелкой фракции МЗ. Внутри элемента 2 фракция МЗ сливается с потоком фракции

М2 второй стадии разделения. В совокупно25 сти эти две фракции составляют мелкий продукт одного завершенного цикла разделения. При дальнейшем движении вместе с воздухом вверх они попадают в воздушный поток 81 вышерасположенного

30 участка корпуса 1 и направляются на второй цикл разделения, который происходит аналогично первому, Крупная фракция третьей стадии разделения КЗ осаждается вокруг меньшей

35 вставки 4 и в закрученном воздушном потоке 83 сливается с фракцией К1 и осаждается к нижерасположен ному зазору С, где происходит четвертая, последняя стадия разделения цикла. Здесь фракция К1 и КЗ

40 провеиваются воздушным потоком 85. При этом содержащиеся в них случайные мелкие частицы — фракция М4, потоками 85 и 81 возвращается во внутренний канал вставки

3, где транспортируется вверх и вторично

45 пройдя цикл разделения направляется в мелкий продукт. Крупные частицы — фракция К4, представляющая собой крупный продукт цикла, осаждается навстречу потоку 85 в нижерасположенную часть шахты, 50

55 обечайкой 9. Соотношение потоков ВЗ и 84 определяется расстоянием h между вставками, диаметрами dz и бз обечайки 9 и конфузора 10. Чем меньше расстояние h u больше диаметры dz и бз, тем больше поток

84.

При выходе из вставки 4 потоки 84 и 85 сливаются внутри элемента 2, Этим заканчивается первый цикл перераспределения воздушных потоков. т,к. 84+85=-81+82. При дальнейшем восхождении суммарный поток (84+85) снова распределяется на части

81 и 82 и цикл повторяется.

Исходный сыпучий материал по патрубку 11 поступает в нижнюю часть обечайки 5 вставки 3, расположенной в средней по высоте части корпуса 1 (фиг.4), Величины зазора Ь и диаметра d> выбираются такими, чтобы поток 81 обеспечивал транспортирование всех фракций материала вверх, При 2 этом расход 81»82 и поток 81 является высокоскоростным. Попадая в него, сыпучий материал диспергируется, агрегаты иэ слипшихся частиц начинают разрушаться, Эти процессы интенсифицируются при прохождении материала через винтообразный элемент 7, где двухфазный поток контактирует с лопастями 8 и закручивается. Угол наклона лопастей 8 устанавливается на заданную границу разделения и соответствует такому центробежному воздействию, при котором частицы с размером более граничного нэ выходе из вставки 3 отбрасываются к стенке корпуса 1 и осаждаются вдоль нее, образуя поток К1 крупной фракции. Мелкие частицы, для которых сила сопротивления воздушного потока превышает центробежную, увлекаются потоком 84 в канал меньшей вставки 4 и образуют поток М1 мелкой фракции. Так происходит первая стадия разделения. Конструктивные размеры h, dz и бз являются дополнительными параметрами, с помощью которых регулируется граница разделения. Чем больше диаметры бг и бз и меньше расстоянию и, тем большее количество частиц материала вовлекается в поток М1 и тем больше грайица разделения.

Диаметр б2 вставки 4 меньше диаметра

d> большей вставки в1,4-4,Ораза.Данный диапазон, как указывалось выше, установлен экспериментально и соответствует оптимуму по остроте сепарации. Конкретные значения б1 и dz, а также бз определяются исходя из задачи разделения.

Изменение расстояния h осуществляется путем поднимания или опускания вставки 4 аналогично изменению зазора Ь.

На выходе иэ вставки 4 воздушный поток 83, несущий в себе фракцию М1, раскрывается и скорость его резко падает. При этом содержащиеся в Ml случайные крупные частицы осаждаются вокруг обечайки 9, образуя вторичную крупную фракцию К2.

Оставшиеся в потоке ВЗ мелкие частицы— вторичная мелкая фракция М2, двигаются вместе с воздухом вверх. Таким образом над вставкой 4 осуществляется вторая стадия разделения — перечистка фракции М1 первой стадии.

Третья стадия разделения — перечистка крупной фракции К2 происходит в кольцевом зазоре С между обечайкой 9 и конусом

2, где осаждающийся материал провеивается восходящим воздушным потоком 85.

Скорость потока 85 регулируется изменением расстоянием h, зазора С, диаметров dz u бз и устанавливается нэ заданную границу разделения экспериментально. Мелкие частицы, содержащиеся в фракции К2, подхватываются воздушным потоком и снова попадает в кольцевой зазор С и подвергается дополнительным циклам разделения.

На протяжении всех циклов потоки мелких и крупных фракций разделены поверхностями вставок. Мелкие фракции восходят вместе с воздушным потоком в центральном канале внутри вставок, а крупные— осаждаются в периферийной зоне около стенок корпуса, Соосное расположение вставок препятствует пересечению потоков"

1755946

10 мелких и крупных фракций и обеспечивает одинаковые условия разделения на каждой стадии (одинаковые скорости потоков и их симметричность относительно оси корпуса, равномерное распределение материала.

Таким образом, вставки исключают перемещение разделенных частиц и позволяют по сравнению с прототипом значительно увеличить эффективность классификации, Многостадийность разделения в воздушных потоках различного направления и их высокая скорость повышает интенсивность"силового воздействия воздуха на мелкодисперсные частицы и также способствуют высоко качестве н ной сепарации.

После прохождения всех циклов разделения мелкий продукт вместе с воздушным потоком через патрубок 13 выводится из классификатора и транспортируется в пылеулавливающег устройство, Крупный продукт через патрубок 12 разгружается самотеком в сборный бункер.

Сравнительные испытания заявляемого устройства и классификатора-прототипа при разделении мелкодисперсного молотого периклаза по границам 0,03-0,08 мм показали, что при одинаковых габаритах и производительности предлагаемый аппарат имеет остроту сепарации по показателю

Здера-Майера Х75/25 на 12-177 выше, чем прототип.

В качестве базового обьекта предлагается классификатор для разделения электротехнического периклазового порошка rio границе 0,06 мм. Применение аппарата предлагаемой конструкции взамен эксплуатируемого позволит на 15; повысить остроа ту сепарации и на 8-10$ увеличить выход готового продукта.

Формула изобретения

1, Пневматический классификатор, 5 включающий установленный вертикально цилиндрический корпус, расположенные внутри корпуса с чередованием относительно друг друга по высоте пересыпные элементы винтообразной формы и в форме

10 усеченных конусов, патрубок для вывода мелкой фракции и патрубок для подачи воздуха и вывода крупной фракции, размещенные соответственно в верхней и нижней частях корпуса, загрузочный патрубок, уста15 новленный в средней части корпуса, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности классификации мелкодисперсных материалов, классификатор снабжен полыми вставками большего и

20 меньшего диаметров, расположенными соосно внутри корпуса между пересыпными элементами в форме усеченных конусов с чередованием относительно одна к другой, каждая вставка выполйена из цилиндриче25 ской обечайки и соединенного с ее нижним торцом своим меньшим основанием конфузора, при этом каждый элемент винтообразной формы размещен внутри каждой цилиндрической обечайки вставки больше30 го диаметра, а загрузочный патрубок соединен с одной из цилиндрических обечаек вставки большего диаметра.

2. Классификатор по п.1. о т л и ч à ю35 шийся тем, что вставки установлены с возможностью вертикального перемещения.

1755946

4Риг. 7 /755946

Фиг. 2

1755946

Vua. 4

Составитель C. Шестакова

Техред М.Моргентал Корректор M. Ткач

Редактор ВтДанко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, улЛ агарина. 101

Заказ 3042 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5