RU104873U1

RU104873U1 - DEVICE FOR SEPARATION OF BULK MIXTURE IN A FLUID

Info

Publication number: RU104873U1
Application number: RU2010147015/03U
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Сухин
Original assignee: Владимир Степанович Сухин
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2011-05-27

Abstract

Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащее бункер с вибролотком, установленный под ним генератор с расположенными одна под другой и под острым углом к вертикали жесткими стенками, шаг и ширина расположения которых увеличивается сверху донизу, связанный с источником подачи воздуха под давлением и охваченный боковыми стенками, а также сборники фракций, отличающееся тем, что конец каждой жесткой стенки по всей ее длине снабжен расположенной к ней под углом дополнительной стенкой, ширина которой меньше расстояния между смежными сверху жесткими стенками, которые расположены со сдвигом по горизонтали, с образованием зазора относительно нижней жесткой стенки и камеры поворота воздушного потока на входе в зазор, при этом камеры поворота и зазоры увеличиваются сверху к низу. A device for separating a granular mixture in a fluid containing a hopper with a vibratory tray, a generator mounted underneath it with rigid walls located one below the other and at an acute angle to the vertical, the pitch and width of which increases from top to bottom, connected with a pressure air supply source and covered side walls, as well as fraction collectors, characterized in that the end of each rigid wall along its entire length is provided with an additional wall located to it at an angle, the width of which is less than the distance top row adjacent rigid walls, which are arranged offset horizontally to define a gap relative to the lower rigid wall of the air flow and rotation chamber at the inlet to the gap, wherein the rotation chamber and the clearances increase from top to bottom.

Description

Полезная модель относится к способам и устройствам для воздушной сепарации сыпучих материалов и может быть использована, преимущественно, в сельском хозяйстве для очистки и сортировки семян злаковых, травяных и других культур, на селекционных станциях, в фермерских хозяйствах, в мукомольном и комбикормовом производстве, а также при производстве строительных материалов, в пищевой, химической, угольной промышленности для обогащения угля и в других отраслях народного хозяйства.The utility model relates to methods and devices for air separation of bulk materials and can be used mainly in agriculture for cleaning and sorting seeds of cereal, grass and other crops, at breeding stations, in farms, in milling and animal feed production, as well as in the production of building materials, in the food, chemical, coal industries for the enrichment of coal and in other sectors of the economy.

Из уровня техники известен пневмосепаратор сыпучих материалов, содержащий горизонтальную сепарационную камеру, оснащенную приемниками готовых фракций, и присоединенный к ней вертикальный трубопровод переменного поперечного сечения, сверху которого расположен бункер для сепарируемого материала. Со стороны бункера к вертикальному трубопроводу примыкает камера осадки, оснащенная отсасывающим вентилятором, перед которым установлена заслонка периодического действия, кинематически связанная с кулачковым механизмом ее поворота. При работе этого пневмосепаратора реализуют следующие последовательные операции: подачу сыпучего материала в зону сепарации, предварительного интенсивного расслоения указанного материала в вертикальном воздушном потоке переменной скорости на легкие и тяжелые частицы с одновременным выделением из них легких примесей и пыли, попадающих в камеру осадки, оснащенной заслонкой периодического действия и отсасывающим вентилятором. Остальные легкие и тяжелые частицы, находясь в вертикальном потоке, постепенно продвигаются к низу, где попадают под действие почти горизонтального сплошного воздушного потока, разделяющего указанные частицы в горизонтальной сепарационной камере на отдельные фракции, которые выводятся в приемники готовых фракций [см. а.с. СССР №1407587 по классу В07В 4/02, опубликованное 07.07.1988 года в Бюл №25].The prior art pneumatic separator of bulk materials containing a horizontal separation chamber equipped with receivers of the finished fractions, and attached to it a vertical pipe of variable cross section, on top of which is a hopper for the separated material. On the side of the hopper, a precipitation chamber adjoins the vertical pipeline, equipped with a suction fan, in front of which a periodic shutter is installed, kinematically connected with the cam mechanism of its rotation. During the operation of this pneumatic separator, the following sequential operations are carried out: feeding bulk material into the separation zone, preliminary intensive stratification of the specified material in a vertical air flow of variable speed into light and heavy particles with the simultaneous release of light impurities and dust from them falling into a precipitation chamber equipped with a periodic shutter action and suction fan. The remaining light and heavy particles, being in a vertical flow, gradually move to the bottom, where they fall under the action of an almost horizontal continuous air flow that separates these particles in a horizontal separation chamber into separate fractions that are output to the finished fraction receivers [see A.S. USSR No. 1407587 in class B07B 4/02, published 07.07.1988 in Bull No. 25].

При такой сепарации сыпучих материалов характерна высокая сложность процесса сепарации и низкое качество разделения материала на отдельные фракции, что обусловлено пульсирующим изменением параметров вертикального воздушного потока в трубопроводе и горизонтального воздушного потока в пневмокамере из-за периодичности подключения к трубопроводу отсасывающего вентилятора камеры осадки с помощью заслонки. При открытии заслонки давление указанных потоков воздуха снижается, что приводит к нестабильности процесса сепарации и ухудшает условия разделения материала на фракции. Низкое качество процесса сепарации объясняется тем, что на этапе расслоения легких и тяжелых частиц в вертикальном воздушном потоке возникает так называемый экранирующий эффект, при котором тяжелые частицы увлекают за собой более легкие, и вместе с ними проходят через горизонтальный пневмопоток в сепарационной камере и оказываются в несоответствующих для них фракционных сборниках. При этом конструкция известного пневмосепараторка не способна устранить влияние указанного явления, что подтверждает его несовершенство и является его недостатком. Кроме того, недостатком известного пневмосепаратора следует считать его высокую сложность из-за наличия дополнительной камеры осадки, к тому же оснащенной дополнительными приборами и вентилятором, значительные габаритные размеры, в частности, высота, из-за включение в конструкцию вертикального трубопровода, а также, высокое потребление энергии из-за наличия в конструкции двух вентиляторов, делающих процесс сепарации довольно энергозатратным и, из-за этого, - дорогостоящим.Such separation of bulk materials is characterized by the high complexity of the separation process and the low quality of separation of the material into separate fractions, which is caused by a pulsating change in the parameters of the vertical air flow in the pipeline and the horizontal air flow in the pneumatic chamber due to the periodicity of the connection of the suction fan to the pipeline with a damper. When the damper is opened, the pressure of the indicated air flows decreases, which leads to instability of the separation process and worsens the conditions for the separation of the material into fractions. The low quality of the separation process is explained by the fact that at the stage of separation of light and heavy particles in a vertical air flow, a so-called screening effect occurs in which heavy particles carry lighter particles along with them and pass through a horizontal air stream in the separation chamber and end up in inappropriate for them fractional collections. Moreover, the design of the known pneumatic separator is not able to eliminate the influence of this phenomenon, which confirms its imperfection and is its drawback. In addition, the disadvantage of the known pneumatic separator should be considered its high complexity due to the presence of an additional precipitation chamber, which is also equipped with additional devices and a fan, significant overall dimensions, in particular, height, due to the inclusion of a vertical pipeline in the design, as well as high energy consumption due to the presence of two fans in the design, which makes the separation process rather energy-consuming and, because of this, costly.

Известно также устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащее бункер с питателем, вентилятор, воздуховоды и сепарационную камеру, выполненную из диэлектрического материала в форме прямоугольной вертикальной трубы, оснащенной электродами, расположенными на ее внутренних противоположных стенках, и содержит систему воздушных патрубков, входящих во внутрь нее и оснащенных рассеивающими наконечниками и вентилями для регулирования скорости встречного потока воздуха в межэлектродном пространстве, а также соединенные между собой герметичными коническими сборниками, улавливающими фракции отсепарированного материала. При эксплуатации этого устройства осуществляют гравитационную подачу сыпучего материала с заданной скоростью в зону действия электрического поля и последующее разделение частиц материала в равномерном встречном восходящем воздушном потоке и выведение продуктов разделения, [см. пат. Российской Федерации №2262994 по классам В07В 4/02, В03С 7/12, опубликованный 27.10.2005 года в Бюл. №30].It is also known a device for separating a granular mixture in a fluid containing a hopper with a feeder, a fan, ducts and a separation chamber made of a dielectric material in the form of a rectangular vertical pipe equipped with electrodes located on its inner opposite walls, and contains a system of air nozzles included inside it and equipped with scattering tips and valves for regulating the speed of the oncoming air flow in the interelectrode space, as well as Between themselves airtight conical collectors trapping fractions of the separated material. During operation of this device, a gravitational flow of bulk material is carried out at a given speed into the electric field and the subsequent separation of the particles of material in a uniform counter ascending air flow and removal of separation products, [see US Pat. Russian Federation No. 2262994 for classes B07B 4/02, B03C 7/12, published on 10/27/2005 in Byul. No. 30].

Использование в известном техническом решении встречного восходящего воздушного потока обеспечивает достаточно тонкую и качественную сепарацию частиц сыпучих материалов. Однако недостатком такого процесса является то, что формирование данного воздушного потока является принудительным, следовательно, связано с необходимостью использования сложной системы его настройки. Для качественного разделения, в зависимости от конкретного состава сепарируемой смеси, надо одновременно отрегулировать скорость воздушного потока, напряженность электрического поля и объем подачи частиц из бункера. Ввиду отсутствия единой автоматической системы управления процессом, существенно повышаются энерго- и трудозатраты на эксплуатацию данной устройства. Кроме того, следует отметить, что функция разделения частиц в электрическом поле является абсолютно бесполезной, поскольку частицы сепарируемой смеси - диэлектрики. Основным же недостатком известного устройства является то, что оно имеет слишком сложную конструкцию, в которой присутствует большое количество взаимоувязанных деталей и узлов, часто мелких и высокотехнологичных, а также использование двух видов энергетических ресурсов для осуществления процесса сепарации (например, питатель бункера, регулирующий вентиль, блок питания вентилятора и т.д.).The use in a known technical solution of the counter ascending air flow provides a sufficiently thin and high-quality separation of particles of bulk materials. However, the disadvantage of this process is that the formation of this air flow is forced, therefore, is associated with the need to use a complex system for its adjustment. For high-quality separation, depending on the specific composition of the separated mixture, it is necessary to simultaneously adjust the air flow rate, electric field strength and the amount of particle feed from the hopper. Due to the lack of a unified automatic process control system, energy and labor costs for the operation of this device are significantly increased. In addition, it should be noted that the function of separating particles in an electric field is absolutely useless, since the particles of the separated mixture are dielectrics. The main disadvantage of the known device is that it has a too complicated design, in which there are a large number of interconnected parts and assemblies, often small and high-tech, as well as the use of two types of energy resources for the separation process (for example, a hopper feeder, a control valve, fan power supply, etc.).

Известным также является устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащее бункер с вибролотком, установленный под ним генератор струй с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки, увеличиваются сверху к низу, при этом генератор связан с источником подачи воздуха под давлением и охвачен боковыми стенками, а под соплами расположены сборники фракций. С помощью этого устройства осуществляют сепарацию сыпучей смеси в текучей среде, включающую гравитационную подачу частиц, аэродинамическое монотонно растущее воздействие на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выведение готовых фракций, при этом воздействие каскадом плоских струй происходит в режиме свободного знакопеременного силового сканирования с ростом амплитуды и угла сканирования [см. пат. Украины №45881 по классу В07В 4/02 опубликованный 15.04.2002 года в Бюл. №4].Also known is a device for separating a granular mixture in a fluid containing a hopper with a vibratory tray, a jet generator mounted underneath with flat nozzles located one below the other and at an acute angle to the vertical, the height of the cross sections of which, step and installation angle, increase from top to bottom while the generator is connected to a source of air supply under pressure and is covered by the side walls, and fraction collectors are located under the nozzles. Using this device, a loose mixture is separated in a fluid, including a gravitational feed of particles, a monotonically increasing aerodynamic effect on them at a sharp angle to the vertical by a cascade of flat jets and the removal of finished fractions, while the cascade of flat jets is exposed to in the mode of alternating force scanning with increase in amplitude and scanning angle [see US Pat. Of Ukraine No. 45881 for class B07B 4/02 published on April 15, 2002 in Bull. No. 4].

Результатом такой сепарации является низкое качество разделения сыпучей смеси на фракции, особенно частиц со значительной разницей по массе и по плотности. Данный недостаток заключается в следующем: знакопеременный и свободный режим работы каскада струй неотвратимо приводит к периодическому, нестабильному во времени и пространстве возникновению зон давления и разряжения с появлением прямых и обратных течений. В зоне обратных течений происходит втягивание частиц (особенно легких) в движение, обратное направлению основного потока, что приводит к частичному смешиванию уже разделенного материала. Нестабильность во времени этого явления, в конечном итоге, приводит к размыканию (разрыву) каскада струй в любом случайном месте, что приводит к срыву генерации, в результате чего кардинально снижается качество сепарации. Поэтому недостатком известного устройства является несовершенство генератора каскада струй, в частности, сопел, конструкция которых не может устранить появление обратных течений воздуха в сепарационной камере, что и приводит к снижению качества сепарации.The result of this separation is the low quality separation of the granular mixture into fractions, especially particles with a significant difference in mass and density. This disadvantage is as follows: alternating and free operation of the cascade of jets inevitably leads to the periodic, unstable in time and space, the appearance of pressure and vacuum zones with the appearance of forward and reverse flows. In the reverse flow zone, particles (especially light ones) are drawn into motion in the opposite direction to the main flow, which leads to partial mixing of the already separated material. The instability in time of this phenomenon, ultimately, leads to the opening (rupture) of the cascade of jets in any random place, which leads to a breakdown of generation, as a result of which the quality of separation is drastically reduced. Therefore, a disadvantage of the known device is the imperfection of the generator of the cascade of jets, in particular, nozzles, the design of which cannot eliminate the appearance of reverse air flows in the separation chamber, which leads to a decrease in the quality of separation.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащее бункер с вибролотком для гравитационной подачи смеси в зону сепарации, под которым установлен струйный генератор, с расположенными одно под другим и под острым углом к вертикали соплами с жесткими стенками примыкающими к ним сверху по всей ширине, а также шаг и ширина расположения сопел увеличивается сверху к низу, и генератор связан с источником подачи воздуха под давлением и охвачен боковыми стенками, которые одновременно образуют сепарирующую камеру со сборниками фракций, расположенными под ней. Кроме того, размер ширины жесткой стенки составляет не менее три размеров высоты поперечного сечения сопла примыкания, а соотношение шага установки сопел к высоте поперечного сечения верхнего относительно к нему сопла составляет не менее четырех. Процессная и конструктивная сущность эксплуатации этого устройства заключается в следующем. Сначала осуществляют гравитационную подачу частиц, затем аэродинамическое монотонно растущее воздействие на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и, далее, выведение готовых фракций. При этом перед аэродинамическим воздействием на частицы смеси, течение каждого струи переводят в режим развитой турбулентности путем расширения струй по вертикали до слияния их друг с другом со сбойной или близкой к ней формой течения и образования в начале каждого межструйного пространства всех смежных струй не менее двух циркуляционных зон, отличных по величине [см. Международную заявку № WO 2010056220 по классам В07В 11/00, В07В 4/02, В07В 4/00, опубликованную 20.05.2010 года].The closest in essence and the effect achieved, taken as a prototype, is a device for separating a granular mixture in a fluid medium containing a hopper with a vibrating tray for gravitational feeding of the mixture into the separation zone, under which the jet generator is installed, located one under the other and at an acute angle vertically nozzles with rigid walls adjacent to them from above over the entire width, as well as the pitch and width of the nozzles increases from top to bottom, and the generator is connected to a source of air supply under pressure and It is surrounded by side walls, which simultaneously form a separation chamber with fraction collectors located under it. In addition, the width of the rigid wall is at least three sizes of the cross-sectional height of the adjacent nozzle, and the ratio of the nozzle installation step to the cross-sectional height of the upper nozzle relative to it is at least four. The process and constructive nature of the operation of this device is as follows. First, a gravitational supply of particles is carried out, then a monotonically increasing aerodynamic effect on them at an acute angle to the vertical by a cascade of flat jets and, further, the removal of finished fractions. In this case, before the aerodynamic impact on the particles of the mixture, the flow of each jet is transferred to the regime of developed turbulence by expanding the jets vertically until they merge with a faulty or close to it form of flow and the formation at the beginning of each inter-jet space of all adjacent jets of at least two circulation jets zones of different size [see International application No. WO 2010056220 for classes B07B 11/00, B07B 4/02, B07B 4/00, published on 05/20/2010].

Основным недостатком известного устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде является наличие в его конструкции плоскогоризонтальных сопел генератора. Известно, что сопло, как технологическое устройство, предназначено для разгонки жидкостей или газов до заданной скорости и придания потоку определенного направления. В результате использования в конструкции известного устройства плоско-горизонтальных сопел, каскад воздушных струй выходит слишком мощным и быстрым, поэтому зона развитой турбулентности сдвигается в середину сепарирующей камеры и имеет короткую ширину, поэтому в ней полное разделение смеси на фракции не успевает произойти полностью. Следовательно часть сыпучей смеси, сначала около сопел разгоняется сплошными струями до большой скорости и, потом частично насквозь проскакивает через зону развитой турбулентности, оставаясь неотсепарированной - их просто сносит мощными воздушными потоками, и они хаотично оседают в разных сборниках. Это приводит к не контролированному образованию смешанных фракций. Следовательно, наличие указанных сопел с жесткими стенками никоим образом не способствует повышению качества сепарации, даже, напротив, ухудшает, и неоправданно усложняет конструкцию сепаратора.The main disadvantage of the known device for separating granular mixture in a fluid is the presence in its design of a flat horizontal nozzle of the generator. It is known that the nozzle, as a technological device, is designed to accelerate liquids or gases to a given speed and give the flow a certain direction. As a result of the use of plane-horizontal nozzles in the design of the known device, the cascade of air jets is too powerful and fast, therefore, the zone of developed turbulence shifts to the middle of the separating chamber and has a short width, therefore, the complete separation of the mixture into fractions does not have time to fully occur. Therefore, part of the granular mixture, first near the nozzles, is accelerated by continuous jets to a high speed and then partially slips through the developed turbulence zone, remaining unseparated - they are simply demolished by powerful air currents and they randomly settle in different collectors. This leads to uncontrolled formation of mixed fractions. Therefore, the presence of these nozzles with rigid walls in no way contributes to improving the quality of separation, even, on the contrary, worsens, and unreasonably complicates the design of the separator.

Следующим существенным недостатком известного устройства является то, что весь набор сопел с жесткими стенками генератора расположен в одной вертикальной плоскости. Учитывая тот факт, что жесткие стенки установлены под острым углом к вертикали, их шаг и угол увеличиваются сверху к низу, между вертикальной стенкой генератора и каждой из вышеуказанных прямоугольных жестких стенок образуются «карманы», куда попадают частицы сыпучей смеси, тяжелые примеси и т.д. Со временем это приводит к заполнению этими веществами указанных «карманов». Ввиду ощутимых размеров таких накоплений (ширина жестких стенок увеличивается сверху к низу), возникает необходимость в периодической остановке работы сепаратора и вычищать его, для того, чтобы избежать его перегрузки и ухудшения условий формирования каскада струй. Эта процедура является неудобной и достаточно длительной, поскольку устройство нужно разбирать, а также экономически неоправданной, потому что вынужденный «простой» негативно отражается на общей производительности устройства. Кроме того, в целом несовершенным является и конструкция самих сопел с жесткими стенками, которые достаточно сложно изготавливать и закреплять параллельно в генераторе.Another significant drawback of the known device is that the entire set of nozzles with rigid walls of the generator is located in one vertical plane. Given the fact that rigid walls are installed at an acute angle to the vertical, their pitch and angle increase from top to bottom, “pockets” are formed between the vertical wall of the generator and each of the above rectangular rigid walls, where particles of the granular mixture, heavy impurities, etc. d. Over time, this leads to the filling of these "pockets" with these substances. In view of the perceptible size of such accumulations (the width of the hard walls increases from top to bottom), it becomes necessary to periodically stop the separator and clean it in order to avoid overloading and worsening conditions for the formation of a cascade of jets. This procedure is inconvenient and quite lengthy, since the device needs to be disassembled, as well as economically unjustified, because the forced "idle time" negatively affects the overall performance of the device. In addition, the design of the nozzles themselves with rigid walls, which are quite difficult to manufacture and fix in parallel in the generator, is generally imperfect.

Предложенное изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении производительности процесса воздушной сепарации сыпучей смеси в текучей среде, в упрощении конструкции устройства с одновременным повышением качества сепарации за счет получения более мощного режима турбулентности путем увеличения размеров зон развитой турбулентности за счет формирования дополнительных циркуляционных зон, способных индуцировать микровихри, и улучшения аэродинамических параметров устройства, за счет изменения конструкции генератора каскада струй.The proposed invention is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the productivity of the process of air separation of a granular mixture in a fluid, in simplifying the design of the device while improving the quality of separation by obtaining a more powerful turbulence mode by increasing the size of the zones of developed turbulence due to the formation of additional circulation zones, capable of inducing microvortices, and improving the aerodynamic parameters of the device, by changing Design generator jets cascade.

Указанный технический результат достигается тем, что в в известном устройстве для реализации предложенного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащем бункер с вибролотком, установленный под ним генератор, с расположенными одна под другой и под острым углом к вертикали жесткими стенками, шаг и ширина расположения которых увеличивается сверху к низу, и связанный с источником подачи воздуха под давлением и охваченный боковыми стенками, а также сборники фракций, согласно предложения, конец каждой жесткой стенки по всей ее длине снабжен расположенной к ней под углом дополнительной стенкой, ширина которой меньше расстояния между смежной сверху жесткой стенкой, которые установлены с сдвигом по горизонтали, с образованием зазора относительно нижней жесткой стенки, и камеры поворота воздушного потока на входе в зазор, при этом камеры поворота и зазоры увеличиваются сверху к низу.The specified technical result is achieved by the fact that in the known device for implementing the proposed method for the separation of the granular mixture in a fluid containing a hopper with a vibratory tray, a generator installed under it, with rigid walls located one below the other and at an acute angle to the vertical, pitch and width which increases from top to bottom, and connected with the air supply source under pressure and covered by the side walls, as well as fraction collectors, according to the proposal, the end of each rigid wall along its entire length the line is provided with an additional wall located to it at an angle, the width of which is less than the distance between the rigid wall adjacent to the top, which are mounted horizontally offset to form a gap relative to the lower rigid wall, and an air flow rotation chamber at the entrance to the gap, while the rotation chamber and gaps increase from top to bottom.

Предложенное техническое решение предусматривает сепарацию в более мощном, в сравнении с прототипом, турбулентном режиме, который характеризуется увеличенной общей зоной турбулизации, образованной благодаря делению одной из циркуляционных зон на две, почти последовательные, а также благодаря возникновению множества зон микровихрей. Технологически это обеспечивает резкое изменение направления воздушных струй при выходе их из генератора, а конструктивно - в результате образования в полости генератора камер поворота указанных струй перед их выходом наружу и формированием щелевых зазоров непосредственно для их прохождения. Достижение указанного технического результата стало возможным, прежде всего, благодаря комплексу аэродинамических усовершенствований устройства для сепарации. В предложенном устройстве для сепарации выходные отверстия генератора соединены с жесткими стенками, расположенными с сдвигом по горизонтали и, соответственно, оснащенные дополнительным стенками, расположенными под углом к ним таким образом, что позволяют сформировать вышеупомянутые камеры поворота (резкого изменения направления) воздушного потока, а также щелевые зазоры, для прохождения сформированных вследствие этого воздушных струй. При этом деление каждой верхней (смежной с выходящей струей) циркуляционной зоны происходит за счет отражения указанной струи от расположенной сверху под углом к траектории ее движения жесткой стенки и, соответственно, сталкивания ее с циркуляционной зоной, под воздействием чего последняя разделяется на два последовательных в направлении течения струи циркуляционные зоны, суммарная длина которых увеличивается и между ними возникает зона встречных течений, выполняющих функцию зоны индуцирования многочисленных микровихрей. Вследствие этого увеличивается общий размер, в частности ширина, зон турбулизации и они приближены к генератору, возрастает дальнобойность турбулентного течения, что позволяет в несколько раз повысить интенсивность процесса сепарации, утолщать слой сепарируемой смеси без риска ухудшения качества готового продукта. Наличие камер поворота также разрешает «внешнюю» проблему в конструкции сепаратора: благодаря взаимному размещению жестких стенок, смещенных по горизонтали, и дополнительных стенок, которые практически полностью (за исключением щелевых зазоров) закрывают межструйные пространства, на внешних рабочих поверхностях сепаратора не накапливаются сепарированные частицы. Кроме того, отказ от использования сопел существенно упрощает конструкцию предложенного устройства для сепарации, а также устраняет возможность смешивания разных фракций - главным образом, благодаря отсутствию ускоренного прямолинейно направленного воздушного потока из сопла, - и обеспечивает стабильность турбулентного режима.The proposed technical solution provides for separation in a more powerful, compared with the prototype, turbulent mode, which is characterized by an increased common turbulization zone formed by dividing one of the circulation zones into two, almost sequential, as well as due to the emergence of many zones of microvortices. Technologically, this provides a sharp change in the direction of the air jets when they exit the generator, and structurally as a result of the formation of rotation chambers of these jets in the cavity of the generator before they exit and the formation of gap gaps directly for their passage. The achievement of the specified technical result was made possible, first of all, thanks to a complex of aerodynamic improvements of the separation device. In the proposed device for separation, the outlet openings of the generator are connected to rigid walls located horizontally offset and, accordingly, equipped with additional walls located at an angle to them in such a way that they allow the aforementioned cameras to rotate (abrupt change of direction) of the air flow, as well as slotted gaps for the passage of air jets formed as a result of this. In this case, the division of each upper (adjacent to the outgoing jet) circulation zone occurs due to the reflection of the indicated jet from the rigid wall located at an angle to the trajectory of its movement and, accordingly, its collision with the circulation zone, under the influence of which the latter is divided into two consecutive ones in the direction stream flows are circulation zones, the total length of which increases and a zone of countercurrent flows arises between them, performing the function of the zone of induction of numerous microvortices. As a result, the overall size, in particular the width, of the turbulization zones increases and they are close to the generator, the range of the turbulent flow increases, which allows several times to increase the intensity of the separation process, to thicken the layer of the separated mixture without risk of deterioration of the quality of the finished product. The presence of rotation chambers also solves the “external” problem in the design of the separator: due to the mutual placement of rigid walls that are horizontally offset and additional walls that almost completely (except for slotted gaps) cover inter-jet spaces, separated particles do not accumulate on the outer working surfaces of the separator. In addition, the rejection of the use of nozzles significantly simplifies the design of the proposed device for separation, and also eliminates the possibility of mixing different fractions - mainly due to the absence of an accelerated rectilinearly directed air flow from the nozzle - and ensures the stability of the turbulent mode.

Таким образом, вся совокупность существенных признаков предложенного технического решения относительно предложенного устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде обеспечивает достижение технического результата.Thus, the entire set of essential features of the proposed technical solution regarding the proposed device for the separation of the granular mixture in a fluid ensures the achievement of a technical result.

Дальнейшая сущность полезной модели поясняется иллюстративным материалом, на котором изображено следующее: фиг.1 - схема устройства для осуществления заявленного способа; фиг.2 - сечение генератора для пояснения процесса формирования циркуляционных зон (черными окружностями показаны зоны образования микровихрей). На фигурах 1 и 2 стрелками показаны направления движения воздушных потоков. На фиг.2 штрихпунктирной линией показано изменение направления течения струи.The further essence of the utility model is illustrated by illustrative material, which shows the following: figure 1 - diagram of a device for implementing the inventive method; figure 2 - cross section of the generator to explain the process of formation of the circulation zones (black circles show the zone of formation of microvortices). In figures 1 and 2, the arrows show the direction of movement of the air flow. Figure 2 dashed-dotted line shows the change in the direction of flow of the jet.

Устройство для осуществления предложенного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде состоит из бункера 1 с вибролотком 2 для гравитационной подачи частиц в зону сепарации. Под вибролотком 2 установлен струйный генератор 3, представляющий собой замкнутый объем с набором выходных щелевых отверстий 4 преимущественно прямоугольного сечения. Высота сечения выходных щелевых отверстий 4 и интервал между ними увеличиваются сверху донизу. К краям выходных щелевых отверстий 4 под углом к вертикали и с сдвигом по горизонтали присоединены прямоугольные жесткие стенки 5. Концы жестких стенок 5 снабжены дополнительными стенками 6, которые расположены под углом к ним и совместно с ними образуют камеры поворота воздушного потока 7 и щелевые отверстия 4 для прохождения сформированной воздушной струи. Размеры камер поворота 7 и щелевых отверстий 4, соответственно, увеличиваются сверху донизу. К генератору 3 со стороны щелевых отверстий 4 прилегают сборники фракций 8. Генератор 3 связанный с источником подачи воздуха под давлением Р, а его боковые края охвачены боковыми стенками 9.A device for implementing the proposed method for separating a granular mixture in a fluid medium consists of a hopper 1 with a vibratory tray 2 for gravitational feeding of particles into the separation zone. Under the vibratory tray 2, a jet generator 3 is installed, which is a closed volume with a set of exit slotted holes 4 of predominantly rectangular cross-section. The height of the cross section of the exit slit holes 4 and the interval between them increase from top to bottom. Rectangular rigid walls 5 are attached to the edges of the exit slit openings 4 at an angle to the vertical and with a horizontal shift. The ends of the hard walls 5 are provided with additional walls 6, which are located at an angle to them and together with them form chambers of rotation of the air flow 7 and slit openings 4 for the passage of the formed air stream. The dimensions of the rotation chambers 7 and the slotted holes 4, respectively, increase from top to bottom. Fraction collectors 8 are adjacent to the generator 3 from the side of the slit openings 4. The generator 3 is connected to the air supply source under pressure P, and its side edges are covered by the side walls 9.

Смесь, подлежащая сепарации, из бункера 1 с помощью вибролотка 2 гравитационно подают в зону сепарацию. На частицы указанной смеси, находящихся в свободном падении, воздействуют под острым углом к вертикали каскадом струй (показаны пунктирными кривыми линиями) в режиме развитой глубокой турбулентности, которая обеспечивается сбойным течением струй и функционированием циркуляционных зон. Указанные струи формируют из генерируемых воздушных потоков, предварительно изменяя направление движения последних с помощью камер поворота 7 и выводя сформированные струи через щелевые отверстия 4. При выходе из щелевого отверстия 4 каждую струю вертикально сжимают, в результате чего достигается ее сталкивание с ближайшей циркуляционной зоной и, соответственно, деление последней на две последовательных в направления течения струи циркуляционные зоны с образованием зоны встречных течений - зоны индуцирования многочисленных микровихрей. После прохождения частицами смеси каскада струй и зоны развитой турбулентности осуществляют вывод готовых фракций.The mixture to be separated from the hopper 1 using a vibrating tray 2 is gravitationally fed into the separation zone. Particles of this mixture, which are in free fall, are subjected at an acute angle to the vertical by a cascade of jets (shown by dashed curved lines) in the regime of developed deep turbulence, which is ensured by the faulty flow of jets and the functioning of the circulation zones. These jets are formed from the generated air flows, previously changing the direction of movement of the latter with the help of rotation chambers 7 and outputting the formed jets through the slot holes 4. When leaving the slot hole 4, each jet is vertically compressed, as a result of which it collides with the nearest circulation zone and, accordingly, the division of the latter into two circulation zones consecutive in the direction of the jet stream with the formation of the zone of countercurrent flows - the zone of induction of numerous microvortices her. After the particles pass through a mixture of a cascade of jets and a zone of developed turbulence, the finished fractions are withdrawn.

В полости генератора 3 под действием источника подачи воздуха возникает воздушный поток. При попадании его в камеры поворота 7 формируются воздушные струи с резко измененным направлением движения, которые выходят сквозь щелевые отверстия 4. Сыпучая смесь из бункера 1 с помощью вибролотка 2 под действием сил гравитации проходит сквозь образовавшийся каскад струй, в процессе чего происходит очистка смеси от посторонних примесей и разделения ее частиц на фракции, после чего разделенные частицы опускаются в соответствующие сборники фракций 8.In the cavity of the generator 3 under the action of the air supply source, an air flow occurs. When it enters the rotation chambers 7, air jets are formed with a sharply changed direction of movement that exit through the slotted holes 4. The bulk mixture from the hopper 1 with the help of a vibrating tray 2 under the influence of gravity passes through the formed cascade of jets, during which the mixture is cleaned of extraneous impurities and the separation of its particles into fractions, after which the separated particles are lowered into the respective collections of fractions 8.

Существенное отличие предложенного устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, от других известных решений в данной отрасли знаний заключается в образовании в зоне турбулизации, в результате резкого изменения направления воздушного струе, дополнительной циркуляционной зоны, способной, в свою очередь, индуцировать зоны микровихрей и именно так увеличивать мощность и повышать стабильность турбулентного режима работы каскада воздушных струй. Указанное отличие обеспечивает высокое качество процесса сепарации и, одновременно, существенное упрощение конструкции устройства. Ни одно из известных устройств для сепарации сыпучей смеси в текучей среде не может одновременно обладать всеми перечисленными свойствами, поскольку вообще не предусматривают механического воздействия на направление движения воздушных струй, увеличения зоны турбулизации, в частности, путем образования дополнительной циркуляционной зоны и автоматического возникновения зон индуцирования микровихрей.A significant difference between the proposed device for separating a granular mixture in a fluid from other known solutions in this field of knowledge is the formation in the turbulization zone, as a result of a sharp change in the direction of the air stream, of an additional circulation zone, which, in turn, can induce microvortex zones, and namely so increase power and increase the stability of the turbulent operation of the cascade of air jets. This difference provides a high quality separation process and, at the same time, a significant simplification of the design of the device. None of the known devices for separating a granular mixture in a fluid can simultaneously possess all of these properties, since they generally do not provide for mechanical influence on the direction of air jets, increase the turbulence zone, in particular, by creating an additional circulation zone and the automatic occurrence of microvortex induction zones .

Таким образом, предложенные в данной полезной модели конструкция устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде приводит к качественно новому техническому результату, в сравнении с известными аналогами.Thus, the design of the device for separating a granular mixture in a fluid proposed in this utility model leads to a qualitatively new technical result, in comparison with the known analogues.

Предложенное устройство не содержат в своем составе никаких элементов или узлов, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, в частности, при производстве воздушных сепараторов, и, следовательно, считается таковым, что отвечают критерию «промышленная применимость».The proposed device does not contain any elements or units that could not be reproduced at the present stage of development of science and technology, in particular, in the manufacture of air separators, and, therefore, is considered such that meet the criterion of "industrial applicability".

В известных источниках научно-технической и другой информации не обнаружено ни одного устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде с указанной в предложении совокупностью существенных признаков, поэтому предложенное техническое решение считается таковым, что отвечает критерию «новизна».In the known sources of scientific, technical and other information, not a single device was found for separating a granular mixture in a fluid with the set of essential features specified in the proposal, therefore, the proposed technical solution is considered such that meets the criterion of "novelty."

Сравнительный анализ предложенной полезной модели с известным техническим решением, взятым за прототип, показал, что резкое изменение направления движения воздушных струй во время формирования их каскада приводит к появлению новых технических преимуществ, в частности таких:A comparative analysis of the proposed utility model with the well-known technical solution taken as a prototype showed that a sharp change in the direction of air jets during the formation of their cascade leads to the appearance of new technical advantages, in particular:

- увеличение количества циркуляционных зон без риска срыва генерации и разрушения сбойной формы течения струй за счет деления одной из функционирующих зон на две под воздействием той же струи с измененной траекторией движения;- an increase in the number of circulation zones without the risk of disrupting the generation and destruction of the faulty form of the flow of jets due to the division of one of the functioning zones into two under the influence of the same jet with a changed trajectory of movement;

- возникновение по этой же причине дополнительных аэродинамических эффектов в виде зон микровихрей, способных дополнительно повысить мощность и размеры турбулентного потока;- the occurrence for the same reason of additional aerodynamic effects in the form of zones of microvortices that can further increase the power and size of the turbulent flow;

- избежание возможности смешивания обработанных частиц разных фракций, а также упрощение конструкции устройства, за счет отсутствия сопел с жесткими стенками;- avoiding the possibility of mixing treated particles of different fractions, as well as simplifying the design of the device due to the absence of nozzles with rigid walls;

- упрощение технологии сепарации по этой же причине;- simplification of separation technology for the same reason;

- существенное улучшение аэродинамических параметров устройства и автоматическое устранение проблемы накопления частиц на его внешних рабочих поверхностях за счет наличия камер поворота.- a significant improvement in the aerodynamic parameters of the device and the automatic elimination of the problem of accumulation of particles on its external working surfaces due to the presence of rotation chambers.

Экономический эффект от внедрения полезной модели в производство, в сравнении с использованием прототипа, получают за счет увеличения выхода качественного продукта и снижения стоимости устройства.The economic effect of the introduction of a utility model in production, in comparison with the use of the prototype, is obtained by increasing the yield of a quality product and reducing the cost of the device.

После описания предложенного устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, специалистам в данной отрасли знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным, будучи представленным данным примером. Многочисленные возможные варианты реализации предложенного устройства могут изменяться в зависимости от характеристик исходного сыпучего материала, области применения и желаемых объемов производства, и, понятно, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний и рассматриваются таковыми, что находятся в пределах объема предложенного технического решения.After describing the proposed device for separating a granular mixture in a fluid, it should be apparent to those skilled in the art that all of the above is illustrative only and not restrictive as presented by this example. Numerous possible implementations of the proposed device may vary depending on the characteristics of the source bulk material, the field of application and the desired production volumes, and, of course, are within the scope of one of the usual and natural approaches in this field of knowledge and are considered such that are within the scope the proposed technical solution.

Квинтэссенцией предложенного технического решения является то, что в процессе сепарации во время образования циркуляционных зон осуществляют вертикальное сжатие струй и деление на две верхней циркуляционной зоны с образованием дополнительной циркуляционной зоны, индуцирующей зоны микровихрей, при этом выходные отверстия генератора связаны с жесткими стенками разной ширины, установленных под острым углом с сдвигом по горизонтали, а конец каждой жесткой стенки за всей ее длиной снабжен расположенной к ней под углом дополнительной стенкой с образованием щелевого зазора для прохождения воздушного потока и камеры поворота воздушного потока на входе в указанный зазор, к тому же размеры образованных зазоров и камер поворота, соответственно, увеличиваются сверху донизу, что в совокупности позволяет существенно повысить интенсивность сепарации с повышением качества и без привлечения каких-либо дополнительных ресурсов энергии, и именно это обстоятельство позволило приобрести предложенному устройству вышеперечисленные и другие преимущества. Использование лишь отдельных элементов предложенных конструктивных усовершенствований, естественно, ограничивает спектр преимуществ, перечисленных выше, и не могут считаться новыми техническими решениями в данной области знаний, поскольку иное, подобно описанному устройству, уже не требует никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, и не может считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, соответствующих к защите охранными документами.The quintessence of the proposed technical solution is that during the separation during the formation of the circulation zones, the jets are vertically compressed and divided into two upper circulation zones with the formation of an additional circulation zone inducing the microvortex zones, while the generator outlet openings are connected to the rigid walls of different widths established at an acute angle with a horizontal shift, and the end of each rigid wall for its entire length is equipped with an additional wall located to it at an angle with the formation of a slit gap for the passage of the air flow and the rotation chamber of the air flow at the entrance to the specified gap, in addition, the dimensions of the formed gaps and rotation chambers, respectively, increase from top to bottom, which together can significantly increase the separation intensity with higher quality and without involving any additional energy resources, and it is precisely this circumstance that made it possible to acquire the abovementioned and other advantages of the proposed device. The use of only individual elements of the proposed design improvements, of course, limits the range of advantages listed above, and cannot be considered new technical solutions in this field of knowledge, since otherwise, like the described device, it no longer requires any creative approach from designers and engineers, and cannot be considered the results of their creative activities or new objects of intellectual property relevant to the protection of title documents.

Claims

A device for separating a granular mixture in a fluid containing a hopper with a vibratory tray, a generator mounted underneath it with rigid walls located one below the other and at an acute angle to the vertical, the pitch and width of which increases from top to bottom, connected with a pressure air supply source and covered side walls, as well as fraction collectors, characterized in that the end of each rigid wall along its entire length is provided with an additional wall located to it at an angle, the width of which is less than the distance top row adjacent rigid walls, which are arranged offset horizontally to define a gap relative to the lower rigid wall of the air flow and rotation chamber at the inlet to the gap, wherein the rotation chamber and the clearances increase from top to bottom.