RU208623U1 - Гидровихревой классификатор - Google Patents

Гидровихревой классификатор Download PDF

Info

Publication number
RU208623U1
RU208623U1 RU2021124340U RU2021124340U RU208623U1 RU 208623 U1 RU208623 U1 RU 208623U1 RU 2021124340 U RU2021124340 U RU 2021124340U RU 2021124340 U RU2021124340 U RU 2021124340U RU 208623 U1 RU208623 U1 RU 208623U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrovortex
aerator
angle
nozzles
helix
Prior art date
Application number
RU2021124340U
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Николаевич Макаров
Азамат Альфизович Арсланов
Максим Владимирович Молчанов
Александр Викторович Угольников
Евгений Алексеевич Чусовитин
Кирилл Александрович Усков
Александр Николаевич Ламонов
Николай Владимирович Макаров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет»
Priority to RU2021124340U priority Critical patent/RU208623U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU208623U1 publication Critical patent/RU208623U1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07BSEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B7/00Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents

Landscapes

  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к гидровихревым классификаторам мелкодисперсных частиц техногенно-минеральных отходов (ТМО).Гидровихревой классификатор микро- и наночастиц, содержащий устройство для формирования псевдокипящего слоя микронаночастиц ТМО, загрузочный питатель, смесительную камеру с пористой газораспределительной перегородкой, патрубки для подачи сжатого воздуха, хонейкомб для выравнивания скорости движения частиц и аэратора, снабженного гидровихревыми форсунками, закручивающими капли жидкости вокруг вектора скорости их поступательного движения, где внутренняя поверхность аэратора выполнена в форме винтовой спирали, угол наклона которой соответствует углу наклона винтовой спирали на входе в гидровихревые форсунки, которые расположены по периметру аэратора таким образом, что направляющая винтовой линии гидровихревой форсунки является продолжением направляющей винтовой линии аэратора, при этом угол винтовой спирали α находится в диапазоне 35° ≤α ≤55°.Технический результат полезной модели заключается в увеличении эффективности классификации и повышении производительности гидровихревого классификатора за счет обеспечения полного смачивания псевдокипящего слоя микро- и наночастиц ТМО, проходящего через зону воздействия на него гидровихревых форсунок, путем управления углом раскрытия конуса движения вращающих капель жидкости.

Description

Полезная модель относится к гидровихревым классификаторам тонкодисперсных частиц техногенно-минеральных отходов (ТМО).
Одним из сдерживающих факторов повышения эффективности классификации тонкодисперсных ТМО является недостаточное совершенство техники и технологии, главным образом неэффективность формирования требуемого диапазона размеров улавливаемых фракций микро- наночастиц.
Применение микро- и нано размерных частиц в качестве модифицирующих добавок позволяет получать материалы с уникальными свойствами. Так, использование нано-порошков актуально при создании тугоплавких дисперсно-упрочненных композиционных материалов [2]. Однако для их производства требуемый оптимальный размер наночастиц и его дисперсия должны находится в диапазоне: d ч = (0,1 – 6)⋅10-6 м; 3σ = 0,2d m .
Известно устройство для классификации микро- и наночастиц, состоящее из бункера с исходным материалом гидрофильных и гидрофобных частиц пыли, насоса для подачи влажного газа, струйного насоса, газового сепаратора, патрубка для выхода вниз крупных частиц, имеющих большую скорость витания, патрубка для выхода вверх мелких гидрофобных частиц, имеющих низкую скорость витания [3].
Недостатком данного устройства является невозможность обеспечивать требуемый диапазон дисперсии медианных размеров ТМО при классификации в связи с большим разбросом характеристик их физико-механических свойств. Жёсткие требования классификации по дисперсии медианных размеров тонкодисперсных ТМО обусловливают необходимость поиска способов и технических средств, которые в условиях вероятностного распределения физико-механических, геометрических, кинематических параметров микро- и наночастиц могут эффективно их достигать. Для обеспечения качественного сырья в производстве материалов с уникальными свойствами необходима технология, в которой управляющее внешнее воздействие на процесс классификации по дисперсии медианного размера будет автомодельно, т. е. независимо от вероятностных характеристик физико-механических свойств ТМО. Для этого в широком диапазоне необходимо изменять скорость вращательного и поступательного движения капель жидкости.
Наиболее близким по исполнению к предлагаемому гидровихревому классификатору микро- и наночастиц является устройство для формирования псевдокипящего слоя микро-наночастиц ТМО, включающее в себя загрузочный питатель, смесительную камеру с пористой газораспределительной перегородкой, патрубок для подачи сжатого воздуха, хонейкомб для выравнивания скорости движения частиц и аэратор, снабжённый гидровихревыми форсунками, закручивающими капли жидкости вокруг вектора скорости их поступательного движения [4].
Недостатком вышеуказанного гидровихревого классификатора микро- и наночастиц является неспособность управлять углом раскрытия конуса движения вращающих капель жидкости на выходе из гидровихревых форсунок, тем самым ограничивая возможность расширения области полного смачивания микро- и наночастиц ТМО псевдокипящего слоя, проходящих через зону воздействия на них капель жидкости из гидровихревых форсунок, то есть не позволяя увеличивать вероятность столкновения и коагуляции капель жидкости из гидровихревых форсунок с большим числом микро- и наночастиц, тем самым снижая эффективность классификации и производительность классификатора.
Технический результат полезной модели заключается в увеличении эффективности классификации и повышении производительности гидровихревого классификатора за счёт расширения области полного смачивания микро- и наночастиц ТМО псевдокипящего слоя, проходящих через зону воздействия на них капель жидкости, вращающихся по винтовой траектории, образующих коническую поверхность на выходе из гидровихревых форсунок, путём управления углом раскрытия конуса движения вращающих капель жидкости, зависящих от угла наклона винтовой спирали α на внутренней поверхности аэратора и гидровихревых форсунок.
Указанный технический результат полезной модели обеспечивается тем, что в гидровихревом классификаторе тонкодисперсных техногенных минеральных отходов, включающем загрузочный питатель, смесительную камеру с пористой газораспределительной перегородкой, патрубок для подачи сжатого воздуха, хонейкомб для выравнивания скорости движения частиц, аэратор с гидровихревыми форсунками, закручивающими капли жидкости вокруг вектора скорости их поступательного движения, коллектор классификации с бункерами сбора частиц компонентов ТМО по фракциям и бункером для отходов, внутренняя поверхность аэратора выполнена в форме винтовой спирали, угол наклона которой соответствует углу наклона винтовой спирали на входе в гидровихревые форсунки, которые расположены по периметру аэратора таким образом, что направляющая винтовой спирали гидровихревой форсунки является продолжением направляющей винтовой спирали аэратора, при этом угол винтовой спирали α находится в диапазоне 35° ≤α ≤55°.
На фиг. 1 схематично представлен гидровихревой классификатор микро- и наночастиц ТМО.
На фиг. 2 изображено сечение А-А фиг. 1.
На фиг. 3 изображён вид Б
На фиг. 4 изображена 3D-модель гидровихревого стратификатора, показанного на фиг.2
Гидровихревой классификатор тонкодисперсных техногенных минеральных отходов содержит устройство для формирования псевдокипящего слоя микро-наночастиц ТМО 1, загрузочный питатель 2, установленный над коллектором 3 классификатора. В смесительной камере 4 установлены пористая газораспределительная перегородка 5 и патрубок 6 для подачи сжатого воздуха и формирования на входе в коллектор 3 кипящего слоя микро-наночастиц ТМО. На входе в сепаратор 8 установлен хонейкомб 7 для выравнивания скорости движения частиц. По оси сепаратора 8 установлен аэратор 9 с гидровихревыми форсунками 10. Внутренняя поверхность аэратора 9 выполнена в форме винтовой спирали 11 с углом наклона α, который соответствует углу наклона винтовой спирали на входе в гидровихревые форсунки. По периметру классификатора расположен коллектор классификации 12 с бункерами 13 сбора частиц компонентов ТМО по фракциям, на выходе классификатора установлен бункер 14 для отходов.
В гидровихревом классификаторе микро- и наночастицы из загрузочного питателя 2 непрерывно направляются в смесительную камеру 4, ограниченную газораспределительной газовой перегородкой 5. По патрубку 6 под слой микро- и наночастиц ТМО подают сжатый воздух. Сжатым воздухом микро- и наночастицы аэрируют до псевдосжиженного состояния и подают через входной коллектор 3 в выравнивающий хонейкомб 7 на входе в классификатор. Через гидропривод аэратора 9, где жидкость, двигаясь по винтовой спирали, поступает в гидровихревые форсунки 10, в которых переходит в каплевидное состояние с вращением вокруг вектора их поступательной скорости. Благодаря тому, что
внутренняя поверхность аэратора выполнена в форме винтовой спирали, угол наклона которой соответствует углу наклона винтовой спирали на входе в гидровихревые форсунки, существенно снижаются гидродинамические потери энергии вращательного движения капель жидкости по спирали при переходе из аэратора 9 в гидровихревые форсунки 10, что увеличивает кинетическую энергию вращательного движения капель жидкости, способствуя увеличению угла раскрытия конической поверхности по которой они движутся выходя из гидровихревых форсунок 10. Двигаясь по конической поверхности с большим углом раскрытия на выходе из гидровихревых форсунок 10 вращающиеся по винтовой спирали капли жидкости с одной стороны увеличивают вероятность столкновения, то есть коагуляции в процессе смачивания с большим число микро- и наночастиц ТМО. При этом до определенного угла раскрытия конической поверхности действия Кориолисовой силы и гироскопического эффекта стабилизируют траекторию движения коагулированных микро- наночастиц ТМО в направлении коллектора 12, повышая эффективность классификации. Однако, с ростом угла раскрытия конуса, то есть уменьшения угла винтовой спирали α, возрастают гидродинамические потери кинетической энергии вращательного движения коагулированных микро- и наночастиц ТМО, что снижает производительность классификатора. Таким образом, подбирая в зависимости от требуемого медианного диметра и дисперсии классифицируемых микро- и наночастиц ТМО оптимальное значение угла раскрытия винтовой спирали α достигается обеспечение прироста эффективности классификации и производительности классификатора по отношению к прототипу. Коагулированные микро- и наночастицы ТМО заданного диаметра и дисперсии по соответствующим траекториям движения, определяемым инерционными силами, поступают через коллектор классификации 12 в бункер 13 сбора микро- и наночастиц, а несмачиваемые частицы поступают в бункер отходов 14. Проведённые экспериментальные исследования с достаточной вероятностью показали, что в диапазоне: диаметра частиц d ч = (0,1 – 6)⋅10-6 м; и дисперсией 3σ = 0,2d m , где d m медианный диаметр частиц оптимальным с позиции эффективности, то есть качеством классификации является угол винтовой линии спирали аэратора и гидровихревой форсунки равный α = 40±5º, а с точки зрения максимальной производительности при заданной выше дисперсией с доверительной вероятностью 0,9⋅α = 50±5º. При углах наклона винтовой спирали менее 35º существенно увеличивается гидродинамическое сопротивление, обусловленное вращательным движением жидкости в аэраторе и гидровихревых форсунках при снижении поступательной скорости капель жидкости. Существенный рост угла раскрытия конуса движения вращающих капель жидкости при снижении их поступательной скорости приводит к снижению эффективности смачивания микро- и наночастиц ТМО по мере их удаления от форсунки. Увеличение угла винтовой линии спирали более 55º приводит к существенному снижению угла раскрытия конуса движения вращающихся капель жидкости, снижая тем самым производительность классификатора. Оптимальные углы наклона винтовой линии спирали позволяют повысить производительность гидровихревого классификатора не менее чем на 7 %, а эффективность классификации, то есть доверительную вероятность дисперсии медианных размеров классифицируемых микро- и наночастиц, на 15 %.
Таким образом, за счёт существенного снижения гидродинамических потерь энергии вращательного движения капель жидкости по спирали при переходе из аэратора в гидровихревые форсунки, увеличение кинетической энергии вращательного движения капель жидкости, роста угла раскрытия конической поверхности по которой они движутся выходя из гидровихревых форсунок, обеспечения расширения области полного смачивания микро- и наночастиц ТМО псевдокипящего слоя, проходящих через зону воздействия на них капель жидкости из гидровихревых форсунок, увеличивается вероятность столкновения и коагуляции капель жидкости из гидровихревых форсунок с большим числом микро- и наночастиц ТМО, и как результат повышается эффективность классификации и производительность гидровихревого классификатора. Указанное позволяет снизить энергозатраты, обусловленные необходимостью многоступенчатости классификации для получения частиц ТМО с заданными геометрическими параметрами и даёт возможность создания уникальных композиционных материалов с требуемыми физико-механическими свойствами.
Список литературы
1. Давыдов С. Я., Апакашев Р. А., Корюков В. Н. Улавливание наноразмерной фракции частиц глинозёмного производства, новые огнеупоры. 2016. №2. С. 12–15.
2. Гордеев Ю. И. Влияние добавок легирующих керамических наночастиц на структурные параметры и свойства твердых сплавов / Ю. И. Гордеев, А. К. Абкарян, Г. М. Зеер [и др.] // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. 2013. № 3. С. 174‒181.
3. Патент RU 2696732, опубл. 05.08.2019. Бюл. №22.
4. Н.П. Косарев, В.Н. Макаров, Н.В. Макаров, А.В. Угольников, А.В. Лифанов. Эффективный способ гидровихревой классификации тонкодисперсных техногенных минеральных отходов в горно-металлургическом комплексе. Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. Пермь – 2019 г. – Т.19, №4 – С.388-400. (DOI: 10.15593/2224-923/2019.4.7.)

Claims (1)

  1. Гидровихревой классификатор тонкодисперсных техногенных минеральных отходов (ТМО), включающий в себя загрузочный питатель, смесительную камеру с пористой газораспределительной перегородкой, патрубок для подачи сжатого воздуха, хонейкомб для выравнивания скорости движения частиц, аэратор с гидровихревыми форсунками, закручивающими капли жидкости вокруг вектора скорости их поступательного движения, коллектор классификации с бункерами сбора частиц компонентов ТМО по фракциям и бункером для отходов, отличающийся тем, что внутренняя поверхность аэратора выполнена в форме винтовой спирали, угол наклона которой соответствует углу наклона винтовой спирали на входе в гидровихревые форсунки, которые расположены по периметру аэратора таким образом, что направляющая винтовой линии гидровихревой форсунки является продолжением направляющей винтовой линии аэратора, при этом угол винтовой спирали α находится в диапазоне 35° ≤ α ≤ 55°.
RU2021124340U 2021-08-17 2021-08-17 Гидровихревой классификатор RU208623U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124340U RU208623U1 (ru) 2021-08-17 2021-08-17 Гидровихревой классификатор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124340U RU208623U1 (ru) 2021-08-17 2021-08-17 Гидровихревой классификатор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU208623U1 true RU208623U1 (ru) 2021-12-28

Family

ID=80039500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021124340U RU208623U1 (ru) 2021-08-17 2021-08-17 Гидровихревой классификатор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU208623U1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2071385C1 (ru) * 1994-08-15 1997-01-10 Игорь Юлианович Довнар Гидравлический классификатор
RU2189282C2 (ru) * 2000-12-05 2002-09-20 Курский государственный технический университет Вихревой классификатор порошковых материалов
US20080121738A1 (en) * 2005-07-06 2008-05-29 Mitani Valve Co. Ltd. Content discharge mechanism and aerosol type product and pump type product equipped with the mechanism
RU128835U1 (ru) * 2013-02-18 2013-06-10 Зао "Вентмонтаж" Гидрофильтр для очистки воздуха от пыли
WO2019112463A1 (ru) * 2017-12-08 2019-06-13 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Способ разделения нано- и микро-размерных частиц при обогащении полезных ископаемых
RU2737161C1 (ru) * 2020-03-31 2020-11-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» Способ гидровихревого кинематического пылеподавления и устройство для его реализации

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2071385C1 (ru) * 1994-08-15 1997-01-10 Игорь Юлианович Довнар Гидравлический классификатор
RU2189282C2 (ru) * 2000-12-05 2002-09-20 Курский государственный технический университет Вихревой классификатор порошковых материалов
US20080121738A1 (en) * 2005-07-06 2008-05-29 Mitani Valve Co. Ltd. Content discharge mechanism and aerosol type product and pump type product equipped with the mechanism
RU128835U1 (ru) * 2013-02-18 2013-06-10 Зао "Вентмонтаж" Гидрофильтр для очистки воздуха от пыли
WO2019112463A1 (ru) * 2017-12-08 2019-06-13 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Способ разделения нано- и микро-размерных частиц при обогащении полезных ископаемых
RU2737161C1 (ru) * 2020-03-31 2020-11-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» Способ гидровихревого кинематического пылеподавления и устройство для его реализации

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОСАРЕВ Н.П. и др. "Эффективный способ гидровихревой классификации тонкодисперсных техногенных минеральных отходов в горно-металлургическом комплексе", Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело, 2019, Т.19, N4, c. 288-400. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3351195A (en) Method and apparatus for continuous classification of solid particles dispersed in afluid carrier
US6596170B2 (en) Long free vortex cylindrical telescopic separation chamber cyclone apparatus
CN103752426B (zh) 基于溢流管的旋流器在线调节装置
CN111451000B (zh) 基于多能场驱动的核桃壳微粉多粒径域分级装置及方法
RU208623U1 (ru) Гидровихревой классификатор
WO2011113335A1 (zh) 离心分离装置
CN108311295B (zh) 一种复合力场梯级强化离心选矿机
US5965085A (en) Apparatus for charging a shaft furnace
RU2770974C1 (ru) Способ гидровихревой классификации микро-наночастиц и устройство для её осуществления
RU2685930C1 (ru) Процесс циклонной плавки меди и устройство для циклонной плавки меди
CN206716483U (zh) 一种颗粒分级装置
CN111151388A (zh) 一种精准团聚器
CN208082901U (zh) 多产品多级分级机
CN214766981U (zh) 一种甩料吹选式选粉装置
JP2829701B2 (ja) 多目的物質処置装置
RU2132242C1 (ru) Способ аэродинамической классификации металлических порошков и установка для его осуществления
CN209597407U (zh) 一种选矿用两段三产品分级分选旋流器
CN216224797U (zh) 一种带有挡料锥的半成品粗细分离选粉机
CN109158311A (zh) 一种多级打散静电中和选粉装置和方法
CN218690539U (zh) 一种无压给料三产品重介旋流器
CN107138414B (zh) 粉体分级设备
CN217043493U (zh) 钢渣动态连续生产风选装置
RU210585U1 (ru) Струйная мельница для сверхтонкого помола
CN201064777Y (zh) 智能气流控制射流分级机
CN216631605U (zh) 一种气流分级装置