RU2167005C2 - Пневмосепаратор - Google Patents

Пневмосепаратор Download PDF

Info

Publication number
RU2167005C2
RU2167005C2 RU99112778A RU99112778A RU2167005C2 RU 2167005 C2 RU2167005 C2 RU 2167005C2 RU 99112778 A RU99112778 A RU 99112778A RU 99112778 A RU99112778 A RU 99112778A RU 2167005 C2 RU2167005 C2 RU 2167005C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
funnel
separator
separation
branch pipe
funnels
Prior art date
Application number
RU99112778A
Other languages
English (en)
Other versions
RU99112778A (ru
Inventor
А.И. Матвеев
В.Е. Филиппов
Ф.М. Федоров
А.Н. Григорьев
В.Б. Яковлев
Н.Г. Еремеева
Е.С. Слепцова
А.М. Гладышев
В.П. Винокуров
Original Assignee
Институт горного дела Севера СО РАН
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 Институт горного дела Севера СО РАН filed Critical Институт горного дела Севера СО РАН
Priority to RU99112778A priority Critical patent/RU2167005C2/ru
Publication of RU99112778A publication Critical patent/RU99112778A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2167005C2 publication Critical patent/RU2167005C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)

Abstract

Изобретение относится к классификации и обогащению полезных ископаемых. Пневмосепаратор с разделительной камерой состоит из вставленных друг в друга воронок, наружная воронка выполнена в форме параболоида, ее профиль и профиль внутренней воронки определяются по математическим зависимостям, наружная воронка установлена с возможностью вращения, и на ее внутренней поверхности выполнены винтовые выступы в виде спирали Архимеда с направлением, противоположным вращению воронки, на внутренней воронке расположены радиально по образующей тонкие пластины, разделяющие камеру на равные секции с установленными в них поперечными отклоняющими отсекателями, между кромкой пластины и внутренней поверхностью наружной воронки образован постоянный по всей длине зазор, верхние разгрузочный и загрузочный патрубки размещены соосно, на конце загрузочного парубка установлен конусообразный распределитель с направляющими, которые связаны с питающими патрубками, входящими в каждую секцию на уровне 1/3 ее длины, а разгрузочный патрубок внутренней воронки выведен по центру нижней части сепаратора соосно разгрузочному патрубку нижней воронки, внутри которого установлен патрубок для подачи воздуха. Изобретение позволяет повысить эффективность сепарации. 1 табл., 4 ил.

Description

Изобретение относится к области классификации и обогащения полезных ископаемых.
Известны пневматические сепараторы насыпного типа, например конусный сепаратор "Полизиус" [Нойбекум] типа А, состоящий из корпуса формы соединенных основаниями двойного конуса, верхним загрузочным отверстием, завихрителем для разрыхления поступающего исходного материала, соосно установленного внутри корпуса пустотелого двойного конуса так, что в верхней части образующийся между ними суживающийся зазор является каналом ускорения и резко расширяющимся на конце канала в диффузор, образующего у основания верхнего конуса зону разделения, а зазор в нижней части двойного конуса разделен на камеры крупнозернистого и тонкого материала [1].
Недостатком данного сепаратора является весьма ограниченная зона разделения, регулируемая разделительным воротником, что снижает эффективность разделения по крупности и тем более по плотности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является сепаратор типа Гумбольдт, разделительная камера которого состоит из вставленных друг в друга двух конусов: внешнего и внутреннего, на наклонной поверхности которых происходит разделение частиц по крупности и плотности. В верхней части сепаратора установлены вращающиеся дефлекторные лопатки, регулирующие движение потока воздуха в рабочих камерах. Удаление легкого материала производится через верхний разгрузочный патрубок, исходный материал подается через вершину наружного конуса вместе с исходным материалом [2].
Недостатком данного сепаратора является неэффективность разделения по плотности. Сепараторы такой конструкции используются в основном для классификации продуктов измельчения неметаллических полезных ископаемых.
Эффективность воздушной сепарации по плотности достигается в предлагаемом пневмосепараторе с разделительной камерой, которая состоит из вставленных друг в друга воронок, верхнего загрузочного патрубка и нижнего патрубка для подачи воздуха, верхнего и нижнего разгрузочных патрубков, отличающемся тем, что наружная воронка выполнена в форме параболоида с профилем f1=ax2, где a - коэффициент, зависящий от скорости вращения наружной воронки;
x - расстояние по горизонтали от оси сепаратора; и установлена с возможностью вращения и на внутренней поверхности которой выполнены винтовые выступы в виде спирали Архимеда с направлением, противоположным вращению воронки,
Figure 00000002

где a - коэффициент, зависящий от скорости вращения наружной воронки;
x - расстояние по горизонтали от оси сепаратора;
Figure 00000003

S0 - площадь сечения камеры пневмосепарации между наружной и внутренней воронками,
и на внутренней воронке расположены радиально по образующей линии тонкие пластины, разделяющие камеру на равные секции с установленными в них поперечными отклоняющими отсекателями, причем между кромкой пластины и внутренней поверхностью наружной воронки образован постоянный по всей длине зазор, верхние разгрузочный и загрузочный патрубки размещены соосно, при этом на конце загрузочного патрубка установлен конусообразный распределитель с направляющими, которые связаны с питающими патрубками, входящими в каждую секцию на уровне 1/3 ее длины, а разгрузочный патрубок внутренней воронки выведен по центру нижней части сепаратора соосно к разгрузочному патрубку нижней воронки, внутри которого установлен патрубок для подачи воздуха.
Сопоставительный анализ с аналогом показывает, что в предлагаемом варианте принципиально меняется процесс сепарации, ибо в отличие от аналога эффективность сепарации достигается за счет разделения исходного материала по всей длине радиальных секций, которые относительно точки поступающего исходного материала образуют верхнюю зону сепарации и нижнюю зону перечистки. При этом зона разделения значительно увеличивается и сочетание действия потока воздуха и вращения наружного конуса способствует не только разделению минеральной смеси по крупности, но и по плотности. Следовательно, прелагаемое изобретение соответствует критерию "новизна".
В известном сепараторе, выбранном в качестве прототипа, механика сконструирована так, чтобы удалить легкие частицы через верхний разгрузочный патрубок, где крупнозернистые частицы, попавшие во внутренний конус, периодически возвращаются в процесс сепарации в межконусное пространство. В этом случае, сепаратор в основном работает на удаление мелких частиц из исходной минеральной смеси, которая поступает вместе с потоком воздуха и, как правило, устанавливается в комплекте с измельчителем. В предлагаемом варианте нижняя поверхность благодаря вращению превращается в рабочий орган и за счет центробежных сил способствует разделению исходного материала не только по крупности, но и по плотности, этому способствует также наличие отсекателей, которые меняют динамическую характеристику потока воздуха и позволяют преимущественно удалить наиболее легкую и мелкую часть фракции при постоянной перечистке тяжелой фракции ниже уровня подачи исходного материала. Отличительным признаком процесса сепарации в предлагаемом варианте является и то, что продукты разделения, перешедшие во внутреннюю воронку, не возвращаются обратно в процесс, а выводятся из сепаратора через нижний разгрузочный патрубок. Через верхний разгрузочный патрубок удаляется мелкодисперсная (пылевидная) фракция, которая затем обычно направляется в систему пылеподавления. Таким образом, сравнительный анализ позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательный уровень".
Сущность изобретения поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 приведен разрез пневмосепаратора, на фиг. 2 - горизонтальное его сечение А-А, на фиг. 3 - схема приложения сил на частицу материала на поверхности наружной воронки, на фиг. 4 - расчет профиля внутренней воронки.
Пневмосепаратор состоит из наружной вращающейся воронки 1 с винтовыми выступами 2, выполненными по линии спирали Архимеда с направлением, противоположным вращению воронки, внутренней неподвижной воронки 3 с пластинами 4, делящими разделительную камеру 5 на равные разгрузочного секции 6, поперечных отсекателей 7, верхних рузгрузочного 8 и загрузочного 9 патрубков, конусообразного распределителя 10 с направляющими 11 и питающими патрубками 12, разгрузочного патрубка внутренней воронки 13, разгрузочного патрубка наружной воронки 14 и патрубка подачи воздуха 15.
Форма наружной вращающейся воронки зависит от соотношения взаимодействующих сил на частицу сепарируемого материала на его поверхности при условии равновесия центробежной силы, силы тяжести, сопротивления и нормального давления на поверхность воронки.
Приложение сил приведено на фиг. 3. Запишем уравнение равновесия для частицы с массой m в векторной форме:
Figure 00000004

Проекция сил mg и Fц на касательную функции f (х), соответственно, будет mgcos (90-a)=mgsina и Fцcos(a), проекция силы mg на нормаль равна mgcos(a).
Тогда векторное уравнение (1) запишем в скалярном виде:
F+Fцcos(a)- mg sin(a)=0.
N - Fц sin(a) - mg cos(a) = 0. (2, 3)
Так как FтрkN и Fц=mw2х, где w - угловая скорость вращения а, х - радиус, то уравнение (2) с учетом (3) примет вид:
k(Fц sin(a) + mg cos(a) + Fц cos(a) - mg sin(a) = 0. (4)
Разделив уравнение (4) на cos(a) и учитывая, что
Figure 00000005

получим
Figure 00000006

поскольку Fц= kw2x. Введя обозначение Р = g/(kw2) и интегрируя выражение (5) с учетом начальных условий х=0, f(0)=0, окончательно получим
Figure 00000007

Переходя к пределу k --> 0 в выражении (6), получим профиль воронки при отсутствии сил трения:
Figure 00000008

Отметим, что выражение (7) можно получить и из уравнения (2) при предположении, что Fтр=0 и при этом уравнение (3) не учитывается.
Профиль второй воронки, расположенной поверх первой с таким зазором между первой и второй воронками, чтобы площадь нормального к профилю второй воронки сечения оставалась постоянной по мере возрастания Х и равнялась заданной величине S0.
Вывод формулы кривой формы сепаратора снабжена рисунком на фиг.4.
Возьмем произвольную точку М (х,у) на искомой кривой Y = ϑ2(x) и проведем через эту точку нормаль к касательной на кривой ϑ1= ax2. Тогда площадь искомого сечения будет равна площади боковой поверхности усеченного конуса.
Figure 00000009

Но
Figure 00000010

Отсюда:
Figure 00000011

Тогда
Figure 00000012
или
Figure 00000013

Обозначим
Figure 00000014

Тогда
Figure 00000015

Отсюда получим:
Figure 00000016

С другой стороны, рассмотрим точку M1(x+Δx, y-Δy) пересечения исходной нормали к заданной кривой у=ах2. Тогда используя уравнение данной кривой, получим:
y-Δy = a(x+Δx)2; (10)
Из выражения (8) имеем
Figure 00000017
и подставляя это значение Δy в (10), получим квадратное уравнение для определения Δx:
Figure 00000018

Решая данное уравнение, имеем:
Figure 00000019

Приравнивая выражения (9) и (11), получим уравнение для определения у
Figure 00000020

Решая последнее уравнение, находим искомую кривую:
Figure 00000021

где
Figure 00000022

Пневмосепаратор работает следующим образом:
Воздух подается через патрубок для подачи воздуха 15 и затем подается исходный материал через загрузочный патрубок 9 на распределительный конус 10. Материал равномерно распределяется при помощи направляющих 11 и через питающие патрубки 12 подается в рабочую зону сепарации на уровне 1/3 длины сепарационных секций и, попадая в зону действия потока воздуха, подвергается сепарированию, крупные частицы под действием силы тяжести и центробежных сил отбрасываются на поверхность наружной воронки 1. Тяжелые и крупные частицы, прижимаясь к поверхности воронки, при помощи винтовых выступов 2 передвигаются и разгружаются через разгрузочный патрубок для концентрата 14. При этом в ходе перемещения материал постоянно под действием потока воздуха и вибрации подвергается перечистке. Легкие и мелкие частицы поднимаются потоком воздуха, в рабочей зоне сепаратора отбиваются отсекателями 7 и разгружаются через верхние проемы к внутренней поверхности внутренней воронки и сползают по его поверхности между питающими патрубками 12 к разгрузочному патрубку 13 для легкого и мелкого материала. При этом тонкодисперсный (пылевидный) материал выдувается через верхний разгрузочный патрубок 8 и далее направляются в систему пылеподавления.
Таким образом, сепаратор благодаря отличительным признакам обеспечивает сепарацию исходного материала не только по крупности, но и по плотности. Эффективность сепарации подтверждается проведенными исследованиями, результаты которых приведены в таблице.
Результаты исследований, приведенные в табл. 1, показывают, что показатели обогащения по извлечению имитаторов (чугунных стружек) по классам крупности достаточно высоки и достигают до 92-95% извлечения.
Список литературы
1. В. Кайзер Новые конструкции насыпных воздушных сепараторов. Труды Европейского совещания по измельчению М., 1996 с. 543.
2. Г. К. Смышляев. Воздушная классификация в технологии переработки полезных ископаемых. М.: Недра, 1969, 102 с.

Claims (1)

  1. Пневмосепаратор с разделительной камерой, который состоит из вставленных друг в друга воронок, верхним загрузочным патрубком, нижним патрубком для подачи воздуха, с верхним и нижним разгрузочными патрубками, отличающийся тем, что наружная воронка выполнена в форме параболоида с профилем f1=ax2, где а - коэффициент, зависящий от скорости вращения наружной воронки; x - расстояние по горизонтали от оси сепаратора, и установлена с возможностью вращения и на внутренней поверхности которой выполнены винтовые выступы в виде спирали Архимеда с направлением, противоположным вращению воронки, при этом форму профиля внутренней воронки определяют по формуле
    Figure 00000023

    где a - коэффициент, зависящий от скорости вращения наружной воронки;
    x - расстояние по горизонтали от оси сепаратора;
    Figure 00000024

    So - площадь сечения камеры пневмосепарации между наружной и внутренней воронками,
    и на внутренней воронке расположены радиально по образующей линии тонкие пластины, разделяющие камеру на равные секции с установленными в них поперечными отклоняющими отсекателями, причем между кромкой пластины и внутренней поверхностью наружной воронки образован постоянный по всей длине зазор, верхние разгрузочный и загрузочный патрубки размещены соосно, при этом на конце загрузочного патрубка установлен конусообразный распределитель с направляющими, которые связаны с питающими патрубками, входящими в каждую секцию на уровне 1/3 ее длины, а разгрузочный патрубок внутренней воронки выведен по центру нижней части сепаратора соосно к разгрузочному патрубку нижней воронки, внутри которого установлен патрубок для подачи воздуха.
RU99112778A 1999-06-11 1999-06-11 Пневмосепаратор RU2167005C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99112778A RU2167005C2 (ru) 1999-06-11 1999-06-11 Пневмосепаратор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99112778A RU2167005C2 (ru) 1999-06-11 1999-06-11 Пневмосепаратор

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99112778A RU99112778A (ru) 2001-03-27
RU2167005C2 true RU2167005C2 (ru) 2001-05-20

Family

ID=20221279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99112778A RU2167005C2 (ru) 1999-06-11 1999-06-11 Пневмосепаратор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2167005C2 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СМЫШЛЯЕВ Г.К. Воздушная классификация в технологии переработки полезных ископаемых. - М.: Недра, 1969, с.48-49. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4153541A (en) Method and apparatus for the continuous centrifugal classifying of a continuous flow of particulate material in a deflected flow
US3720314A (en) Classifier for fine solids
US9022222B2 (en) Device for the selective granulometric separation of solid powdery materials using centrifugal action, and method for using such a device
US3693791A (en) Method of, and apparatus for, spiral air classification of solid particles in a gaseous carrier
JP5497443B2 (ja) 物質の粒度選択および/または乾燥装置
US4715951A (en) Apparatus for separating granulate material
GB1391892A (en) Method of and apparatus for the pneumatic classification of finely divided solids
US2494465A (en) Apparatus for classifying particles
JP2010510468A5 (ru)
RU2167005C2 (ru) Пневмосепаратор
US2939579A (en) Air classifier
US3643800A (en) Apparatus for separating solids in a whirling gaseous stream
US3426893A (en) Method and apparatus for classifying finely-divided solids carried in a gas stream
RU2376081C1 (ru) Двухпродуктовый воздушно-гравитационный классификатор
RU64107U1 (ru) Концентратор для разделения частиц твердого сыпучего материала по их плотности
US11897000B2 (en) Device for sorting powder particles
JPH025880Y2 (ru)
RU2067500C1 (ru) Инерционный сепаратор сыпучих материалов
RU2490069C2 (ru) Способ магнитно-циклонной пневматической сепарации
RU2185254C2 (ru) Каскадный пневматический классификатор
RU2199397C2 (ru) Устройство для вихревого измельчения материалов
RU2104100C1 (ru) Центробежный классификатор
RU2414969C1 (ru) Воздушный двухпродуктовый классификатор
RU1776459C (ru) Центробежный сепаратор
RU65793U1 (ru) Воздушный классификатор

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170612