PL155036B1

PL155036B1 - Separator,especially rotary for separating a mix of wood chops and a method for separating wood chops

Info

Publication number: PL155036B1
Application number: PL1987265040A
Authority: PL
Priority date: 1986-04-11
Filing date: 1987-04-07
Publication date: 1991-10-31
Also published as: WO1987006279A1; FI875441A0; FI85035C; FI875441A; PL265040A1; FI85035B; DE3673823D1; IN166541B; CN1009255B; EP0262124B1; KR930002069B1; JPS63501347A; US4742919A; CA1288081C; EP0262124A1; KR880701304A; BR8607140A; CN87102561A; PH23740A

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 155 036

POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr--Int. Cl.⁵ B07B 7/083

Zgłoszono: 87 04 07 (P. 265040)

Pierwszeństwo: 86 04 11 Stany Zjednoczone Ameryki

Zgłoszenie ogłoszono: 88 05 12

Opis patentowy opublikowano: 1992 04 30

Twórca wynalazku: Arne F. Eriksson

Uprawniony z patentu: Beloit Corporation,

Beloit (Stany Zjednoczone Ameryki)

Separator do rozdzielania mieszaniny wielu składników o różnych wielkościach zrębków drewnianych

Przedmiotem wynalazku jest separator do rozdzielania mieszaniny wielu składników o różnych wielkościach zrębków drewnianych, przeznaczony do przygotowywania surowca drewnianego w celulozowniach.

W celulozowniach jest ważne, aby oddzielać przesiew od zrębków drewnianych, gdyż przesiew jest zazwyczaj spalany, ponieważ nie daje przy wytwarzaniu papieru włókien o żądanej długości.

Przesiewacze obrotowe, elektrodynamiczne separatory, przesiewacze wibracyjne i podobne są znane, ale równocześnie kosztowne i charakteryzują się często małą skutecznością.

Celem rozwiązania według wynalazku jest opracowanie obrotowego separatora, który charakteryzowałby się wymaganą skutecznością i zapewniałby możliwość regulacji przy odpowiedniej zdolności rozdzielania oraz znacznie zmniejszonymi względem znanych rozwiązań kosztami zakupu i eksploatacji.

Separator do rozdzielania mieszaniny wielu składników o różnych wielkościach zrębków drewnianych, zawierający zespół koncentrycznie rozmieszczonych komór, zaopatrzonych w otwór wlotowy i wylotowy dla zrębków. Separator ten posiada powyżej tego zespołu zamontowany wirnik z urządzeniem napędowym, jak również zawiera króciec zasypowy mieszaniny zrębków podawanych w obszar wirnika. Zespół komór połączony jest przewodem z wylotem powietrza, sprzężonym z wentylatorem i odśrodkowym oddzielaczem.

W rozwiązaniu według wynalazku wirnik ma powierzchnię obwodową odsuniętą w kierunku promieniowym od powierzchni wewnętrznej skrajnej ściany zespołu koncentrycznie rozmieszczonych komór, a ich otwory wlotowe stanowią przelot otwarty z dołu do góry, przez zewnętrzną komorę dla przepływu strumienia powietrza i z góry na dól przelot otwarty przez wewnętrzną komorę.

Wirnik zawiera gładką górną powierzchnię i stanowi tarczę posiadającą rozmieszczone korzystnie promieniowo na jej powierzchni górnej łopatki ukształtowane łukowato. Tarcza na obwodzie ma rozmieszczone w obszarze jej powierzchni górnej rowki. Tarcza zaopatrzona jest w szczeliny. Każda z komór separatora według wynalazku posiada przynajmniej jedną ściankę

155 036 zbieżną w obszarze dolnym w kierunku osi obrotu wirnika, która kończy się w obszarze otworu wylotowego.

Obudowa separatora według wynalazku posiada dodatkowo górną ścianę, na której zamontowane jest urządzenie napędowe. W obszarze środkowej części wirnika ma usytuowany króciec zasypowy. Wirnik jest osadzony na wale sprzężonym z urządzeniem napędowym. Urządzenie napędowe korzystnie zawiera silnik o zmiennej prędkości obrotowej. Wirnik ma zmienne regulowane położenie wysokościowe względem komór, a otwór wylotowy z komory wewnętrznej jest wprowadzany do przewodu powietrznego połączonego z wentylatorem. Przewód powietrzny zawiera przepustnice powietrza. Poniżej otworu wylotowego z komory wewnętrznej posiada drugi otwór wylotowy, pod którym usytuowany jest przenośnik.

Separator według wynalazku w innej postaci wykonania posiada wirnik w postaci tarczy, której powierzchnia obwodowa jest odsunięta w kierunku promieniowym od powierzchni wewnętrznej skrajnej ściany zespołu koncentrycznie rozmieszczonych komór. Zabudowany w komorach przewód jest połączony szczelnie ze ścianką komory i otworem spustowym oraz z wytwarzającym ciąg powietrza wentylatorem. Przewód usytuowany jest nad otworem spustowym, a ponad przewodem osadzony jest na wale wirnik, na powierzchnię którego skierowany jest wylot zasilającego króćca zasypowego zrębków rozdzielanych siłą odśrodkową do komór jako produkt i przesiew.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku na przykładach wykonania, na którym fig. 1 przedstawia układ rozdzielający, zawierający separator, wentylator i cyklon, w przekroju pionowym, fig. 2 - wirnik z fig. 1, w widoku z góry, fig. 3 - inną postać wykonania wirnika w przekroju pionowym, fig. 4 - wirnik z fig. 3, w widoku z góry, fig. 5 - wirnik z fig. 3 i 4, w przekroju z boku, fig. 6 - separator zawierający wirnik w kolejnej postaci wykonania, w przekroju pionowym, fig. 7 - szczegół wirnika z fig. 6, w widoku z góry, fig. 8 - szczegół wirnika wzdłuż linii VIII-VIII z fig. 7.

Na figurach 1 i 2 przedstawiono układ rozdzielający, zawierający separator 10 połączony z cyklonem 12 za pośrednictwem wentylatora 14.

Separator 10 zawiera obudowę utworzoną za pośrednictwem ścianki bocznej 16, zbieżnej do dołu ścianki 18 i ścianki górnej 56. Poprzeczka 20 podpiera wewnętrzną pierwszą ściankę 22 oddaloną od drugiej ścianki 18, tworzącej zewnętrzną komorę 24 i wewnętrzną komorę 26. Ścianka 18 w części dolnej ma uformowany otwór spustowy 28 usytuowany nad przenośnikiem 30. Wewnętrzna pierwsza ścianka 22 w obszarze dolnego końca ma ukształtowany otwór spustowy 32 połączony z przewodem 34 powietrznym posiadającym na wlocie otwór 36 o zmiennym przekroju regulowanym przepustnicą 60, stanowiącą układ z wentylatorem 14 połączonym z cyklonem 12 zawierającym wylot 62.

Wirnik 38 jest zamontowany obrotowo w obszarze powyżej komory 26, natomiast górną powierzchnię ma gładką. Jak to uwidoczniono na fig. 2, wirnik 38' zawiera tarczę 40 zaopatrzoną w wiele łukowo ukształtowanych łopatek 42. Wirnik 38 (fig. 1) lub 38' (fig. 2) jest zmontowany na obrotowym wale 44 podpartym w łożysku 46 zabudowanym na poprzeczce 20. Wał 44 jest sprzężony z urządzeniem napędowym przez skrzynkę przekładniową 48 z silnikiem 50 i przekładnią 52 na paski klinowe lub inne rozwiązanie napędu. Silnik 50 może mieć korzystnie regulowaną prędkość obrotową za pomocą regulatora 64 regulacji siły odśrodkowej wytwarzanej przez silnik.

Skrzynia przekładniowa 48 ma korzystnie regulowane w pionie położenie za pomocą śrub lub występów zmieniających wysokość w pionie wirnika 38 oraz zmieniając przez to miejsce opadania oddzielonego materiału.

Usytuowana poprzecznie na wlocie do przewodu 34 przepustnica 60 zastosowana jest do regulacji strumienia powietrza.

Podczas działania separatora mieszanina zrębków drewnianych i przesiewu jest podawana do separatora za pośrednictwem króćca zasypowego 58 i kierowana do obszaru w środkowej części wirnika 38, za pośrednictwem którego ta mieszanina siłą odśrodkową jest wyrzucana. Zrębki drewniane, które mają mniejszy stosunek powierzchni do ciężaru niż przesiew, przemieszczane są wzdłuż strzałki A i zbierane w komorze 24. Przesiew natomiast przemieszczany jest wzdłuż strzałki B i zbierany w komorze 26. Przesiew i mączka drzewna są zbierane w komorze 24 oraz przemieszczane w strumieniu C powietrza do komory 26.

155 036

Zrębki drewniane są kierowane do dołu przez otwór spustowy 28 w ściance 18 i wyładowywane na przenośnik 30 do dalszej przeróbki. Natomiast przesiew jest zbierany w strefie niskociśnieniowej komory 26 w wyniku działania strumienia C powstającego za pośrednictwem przepływu powietrza przez przewód 34, stąd z otworu wylotowego 32 przesiew w strumieniu powietrza wprowadzony jest do cyklonu 12 sprzężonego z wentylatorem 14. Ostatecznie przesiew jest odbierany z cyklonu 12 wylotem 62.

Na figurach 3,4 i 5 przedstawiono drugi przykład rozwiązania według wynalazku, w którym wirnik 64 jest zmontowany na obrotowym wale 44 podpartym w łożysku 46 zamontowanym na poprzeczce 28. Wirnik 64 ma postać wklęsłej konstrukcji spawanej, której dolna powierzchnia jest usytuowana pod kątem na przykład 0,5°, uwidocznionym na fig. 4 i 5, wirnik ma powierzchnię 66 z rowkami 68, które są rozmieszczone w kierunku jego obwodu. Rowki mogą mieć na przykład głębokość 0,477 cm i szerokość również 0,477 cm. Celem zastosowania rowków jest zbieranie możliwie najwięcej przesiewu, stąd rozmieszczenie rowków zapewnia im długość większą niż długość tych samych rowków usytuowanych promieniowo. Na przesiew znajdujący się w rowkach, wywierane są dwie siły tarcia, jedna skierowana do dołu, a druga wzdłuż ścianki bocznej odpowiedniego rowka. Jedna siła składowa skierowana do dołu i druga wzdłuż ścianki rowka, wywierają wpływ na zmniejszenie prędkości promieniowej pojedyńczej cząstki. Przesiew w tej sytuacji łatwo spada do komory 26. Wyniki doświadczalne wskazują znaczenie rowków zwiększających skuteczność separatora.

Rowki strącają również przesiew przyczepiony do zrębków drewnianych, które spełniają funkcję zabezpieczania rowków przed zatykaniem.

Przepływ powietrza z wentylatora przez obrotowy separator zbiera najmniejsze przemieszczane cząstki, zmniejsza się też droga przemieszczania przesiewu i jego transportu do komory 26.

Na figurach 6, 7 i 8 przedstawiono inny przykład wykonania separatora według wynalazku, zawierającego wirnik w postaci tarczy 70 osadzonej na wale 44. Na fig. 7 i 8 uwidoczniono parę pierścieni 72 i 74 połączonych ze sobą przez wiele oddalonych od siebie żeber 76. Płyta 78 jest połączona z pierścieniami 72, 74 śrubami 80, a na powierzchni czołowej ma rozmieszczone szczeliny 82. W tej konstrukcji jest możliwe wytworzenie podciśnienia powyżej wirnika za pomocą żeber lub łopatek wentylatorowych 76 usytuowanych poniżej wirnika. Kierunek obrotu wirnika jest przeciwny do kierunku obrotów wirnika mającego rowki. Należy zauważyć, że komora 26 na fig. 6 ma wymiary takie, że znajduje się jedynie pod wirnikiem i w tym przykładzie przesiew jest sortowany przez szczeliny 82.

Rozwiązania z fig. 3 - 5 i 6 - 8 mogą być również stosowane w połączeniu z przewodem 34, którym przepływ powietrza przechwytuje przesiew przemieszczany ostatecznie do miejsca przeznaczenia.

Separator ten przeznaczony jest do oddzielania jednej frakcji materiału (zrębków drewnianych) od jednego lub wielu innych składników mieszaniny. Materiał jest wprowadzany do środka poziomego wirnika i jest wyrzucany siłami odśrodkowymi do dwóch lub więcej sekcji. Jedna sekcja wypełnia materiał pożądany zbierany w strefie zewnętrznej, podczas gdy inna sekcja jest wypełniona materiałem odrzucanym lub przesiewem, który jest zbierany w strefie wewnętrznej. W celu regulacji układu powietrze jest dostarczane w przeciwprądzie do materiału. Urządzenie ma wiele zalet w porównaniu z innymi układami i charakteryzuje się niskimi kosztami eksploatacyjnymi, jak również nie zatykaniem szczelin oraz bardzo dużą wydajnością.

Skuteczność rozdzielania separatora wynosi 75% przy niewielkiej stracie wydajności. Wydajność i skuteczność jest jednak równa lub nawet przekraczała osiągi znanych separatorów. Przez zastosowanie strumienia powietrza skuteczność oddzielania wynosi 88%. Inaczej mówiąc separator pracuje dobrze bez wprowadzenia strumienia powietrza, a wyjątkowo dobrze, gdy stosuje się przepływ strumienia powietrza.

W jednym z przykładów wykonania separatora według wynalazku, wirnik ma specjalnie rozmieszczone rowki zapewniające oddzielanie mączki drzewnej od zrębków drewnianych. Zarys tych rowków jest przedstawiony na fig. 4. Rowki zapewniają maksymalnie oddzielanie przesiewu od mączki, a ze względu na dwie siły trące, a także możliwie maksymalnie zwiększenie prędkości cząstek zanim one opuszczą wirnik. W tym celu zastosowano kierunek obrotu wirnika w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara z fig. 4. Ze względu na energię cząstek i na

155 036 przepływ powietrza, cząstki wejdą do wewnątrz lub na zewnątrz wewnętrznego stożka. Rowki same się oczyszczają w wyniku przemieszczania dużych cząstek. Jeśli jest konieczne, możliwe jest umieszczenie łamacza w osi tego urządzenia. W celu zwiększenia pojemności jest również możliwe zastosowanie drugiego podajnika materiału usytuowanego przeciwnie do podajnika z fig. 1, którym jak to omówiono powyżej jedynie połowa wirnika jest wykorzystana na jeden obrót urządzenia z fig. 1.

Jak wymieniono powyżej przepływ powietrza przez separator ma duże znaczenie z wielu względów. Przede wszystkim ważne jest zbieranie najmniejszych cząsteczek.W tym przypadku jako najmniejsze cząsteczki uważa się cząsteczki mające średnicę mniejszą od 0,4 cala (10 mm), takie jak pył. Ponadto, przepływ powietrza ma duże znaczenie z tego względu, że wpływa, a nawet uniemożliwia przejście mniejszych frakcji materiału wzdłuż tej samej krzywej batalistycznej, zwłaszcza frakcje większe w celu przeprowadzenia rozdzielania. Przepływ powietrza ma również znaczenie dla transportu małych frakcji w kierunku żądanego miejsca przeznaczenia oraz zapewnienia pneumatycznego oczyszczenia materiału pożądanego zwłaszcza w przeciwprądzie.

Aby móc zbierać najmniejsze cząsteczki, cały pożądany materiał wprowadzany jest w przeciwprądzie do strumienia powietrza z małą prędkością, w której większość powietrza wlotowego przechodzi przez odbierany materiał. Najmniejsze cząsteczki, które mogą być łatwo transportowane w strumieniu powietrza o małej prędkości będą zbierane w przeciwprądzie między zewnętrznym i wewnętrznym stożkiem separatora. Wirnik będzie wytwarzał wir powietrza i najmniejsze cząsteczki będą miały tendencję unosić się ku górze w postaci obłoku pyłu, a w niektórych przypadkach postępować za materiałem, pożądanym jeśli nie było przeciwprądu, który zbierałby najmniejsze cząsteczki i transportował je do komory usuwającej.

Poniżej zostanie rozważone zakłócenie przepływu małych frakcji. W próżni długość drogi cząstek jest niezależna od ich wymiaru i wynika z zależności:

Vo² · sin la V = _ g

gdzie V jest długością drogi w metrach, Vo jest prędkością początkową w m/sek, a jest kątem nachylenia w stopniach, a g jest przyspieszeniem ziemskim w metrach/sek².

Jednakże jest znane, że mała prędkość powietrza może mieszać małe cząsteczki z małą energią i zamiast przechodzić wzdłuż zwykłej krzywej balistycznej małe cząsteczki mogą przechodzić po różnych drogach na przykład wzdłuż sinusoidy. Z tego powodu należy oddzielać jedną lub więcej frakcji od innych frakcji, gdy stosuje się siłę odśrodkową razem ze strumieniem powietrza.

Jak to również wspomniano powyżej, jest pożądane transportowanie małych frakcji do żądanego miejsca. Frakcja przesiewu - mączki drzewnej jest transportowana przenośnikiem pneumatycznym, który zapewnia niski koszt inwestycyjny, szczelny układ przeciwpyłowy i łatwość wprowadzania zmian. Z tego też powodu jest korzystne zastosowanie przepływu powietrza z separatorem obrotowym, aby przenosić najmniejszą frakcję do żądanego miejsca, ponieważ cały pożądany materiał będzie przechodził przez strumień powietrza przechodząc przez separator, nawet małe cząsteczki, które przylegają do dużych cząsteczek nawet wilgotnych i podobnych, mogą być oddzielone.

W innym rozwiązaniu można wykonać więcej niż dwie współosiowe komory do oddzielania więcej niż dwóch składników mieszaniny. Również, jak to omówiono powyżej, można zastosować więcej niż jedno zasilenie tak, aby zwiększyć wydajność oraz można zastosować łamacz, na przykład w środku separatora.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Separator do rozdzielania mieszaniny wielu składników o różnych wielkościach zrębków drewnianych, zawierający zespół koncentrycznie rozmieszczonych komór, zaopatrzonych w otwór wlotowy i wylotowy dla zrębków oraz posiada powyżej tego zespołu zamontowany wirnik z urządzeniem napędowym, jak również zawiera króciec zasypowy mieszaniny zrębków podawanych w obszar wirnika, przy czym zespół komór połączony jest przewodem z wylotem powietrza,

155 036 sprzężonym z wentylatorem i odśrodkowym oddzielaczem, znamienny tym, że wirnik (38) ma powierzchnię obwodową odsuniętą w kierunku promieniowym od powierzchni wewnętrznej skrajnej ściany zespołu koncentrycznie rozmieszczonych komór (24, 26), których otwory wlotowe stanowią przelot otwarty z dołu do góry, przez zewnętrzną komorę (24) dla przepływu strumienia powietrza, i z góry na dół przelot otwarty przez wewnętrzną komorę (26).
2. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że wirnik (38) zawiera gładką górną powierzchnię.
3. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że wirnik (38) stanowi tarczę (40) posiadającą rozmieszczone korzystnie promieniowo na jej powierzchni górnej łopatki (42) ukształtowane łukowato.
4. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że wirnik (38) stanowi tarczę, na obwodzie której są rozmieszczone w obszarze jej powierzchni górnej rowki (68).
5. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że wirnik (38) stanowi tarczę zaopatrzoną w szczeliny.
6. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z komór (24,26) posiada przynajmniej jedną ściankę (18,22) zbieżną ¹ w obszarze dolnym w kierunku osi obrotu wirnika (38), kończącą się w obszarze otworu wylotowego (28, 32).
7. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa posiada dodatkowo górną ścianę (56), na której zamontowane jest urządzenie napędowe (48, 50, 52).
8. Separator według zastrz. 5, znamienny tym, że w obszarze środkowej części wirnika (38) ma usytuowany króciec zasypowy (58).
9. Separator według zastrz. 5, znamienny tym, że wirnik (38) jest osadzony na wale (44) sprzężonym z urządzeniem napędowym (48, 50).
10. Separator według zastrz. 9, znamienny tym, że urządzenie napędowe korzystnie zawiera silnik (50) o zmiennej prędkości obrotowej.
11. Separator według zastrz. 9, znamienny tym, że wirnik (38) ma zmienne regulowane położenie wysokościowe względem komór (24, 26).
12. Separator według zastrz. 5, znamienny tym, że otwór wylotowy (32) z komory (26) jest wprowadzany do przewodu powietrznego (34) połączonego z wentylatorem (14).
13. Separator według zastrz. 12, znamienny tym, że przewód powietrzny (34) zawiera przepustnice powietrza (60).
14. Separator według zastrz. 12, znamienny tym, że poniżej otworu wylotowego (32) z komory (26) posiada drugi otwór wylotowy, pod którym usytuowany jest przenośnik (30).
15. Separator do rozdzielania mieszaniny wielu składników o różnych wielkościach zrębków drewnianych, zawierający zespół koncentrycznie rozmieszczonych komór zamkniętych ścianką górną połączoną z co najmniej jedną ścianką boczną, z wyprowadzoną poprzeczką łączącą pierwszą ściankę ukształtowaną zbieżnie do dołu w postaci komory zakończonej otworem spustowym przesiewu, zaś drugą ściankę ma skierowaną do dołu i połączoną z co najmniej jedną ścianką boczną z zachowaniem dystansu od pierwszej ścianki stanowiącej ukształtowaną zbieżną do dołu komorę odbiorczą zrębków drewnianych, która jest zakończona otworem wylotowym stanowiącym ich spust, ponadto na ściance górnej jest zamontowane urządzenie napędowe z przechodzącym przez ściankę górną obrotowym wałem zawierającym dolny koniec ułożyskowany na poprzeczce, natomiast doprowadzający w obszar wirnika mieszaninę wielu składników zasilający króciec zasypowy zabudowany jest pod kątem na górnej ściance, a przewód z wylotem powietrza sprzężony z wentylatorem i odśrodkowym oddzielaczem połączony jest z zespołem komór, przy czym przenośnik ma usytuowany poniżej otworu zsypowego zrębków z komory, znamienny tym, że wirnik w postaci tarczy (70) ma powierzchnię obwodową odsuniętą w kierunku promieniowym od powierzchni wewnętrznej skrajnej ściany zespołu koncentrycznie rozmieszczonych komór (24,26), w których zabudowany przewód (34) jest połączony szczelnie ze ścianką (18) komory (24) i otworem spustowym (32) oraz z wytwarzającym ciąg powietrza wentylatorem (14), przy czym przewód (34) usytuowany jest nad otworem spustowym (28), a ponad przewodem osadzony jest na wale (44) wirnik na powierzchnię którego skierowany jest wylot zasilającego króćca zasypowego (58) zrębków rozdzielanych siłą odśrodkową do komór (24, 26) jako produkt i przesiew.

155 036

Zakład Wydawnictw UP RP . Nakład 100 egz

Cena 3000 zł