RU2193458C2

RU2193458C2 - Pneumatic separator- classifier

Info

Publication number: RU2193458C2
Application number: RU2001101701/03A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Злочевский; Е.А. Есеев
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова; Злочевский Валерий Львович; Есеев Евгений Александрович
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-11-27

Abstract

FIELD: separation of aerodispersed materials with solid particles of 50 mcm and lesser; industries where classification is required in addition to separation. SUBSTANCE: proposed pneumatic separator classifier includes revolving rotary working members made in form of opposite taper run-on and run-off surfaces smoothly engageable over circles of maximum diameters, revolving body formed by sections coaxially embracing the rotary working members with contraction and diffuser annular gaps between body and taper run-on and run-off surfaces respectively; change sections of body with diffuser annular gaps between body and taper run-off surface are located in cascade pattern; outlet slits are located between edges of these sections. EFFECT: enhanced efficiency of separation; reduced power requirements; possibility of classifying dispersed material. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к разделению аэродисперсных материалов с твердыми фракциями от 50 мкм и менее и может быть использовано в отраслях промышленности, где кроме разделения необходима классификация фракций дисперсного материала,
Известен пневмосепаратор "Микроплекс", предназначенный для разделения материалов с тонкодисперсными фракциями, содержащий плоскоцилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, вращающейся лобовой и неподвижной стенками, вращающимся роторным рабочим элементом, снабженным соосным с корпусом вентилятором, регулирующими лопатками, направляющими спиральный аэродисперсный поток. Угол наклона лопаток изменяется посредством рычага, выведенного на внешнюю сторону корпуса. Выходной патрубок, оборудованный шнеком, размещен в верхней части корпуса и предназначен для вывода крупных фракций. Мелкие фракции выводятся из пневмосепаратора через отверстие для подачи воздуха, выполненное в центре вращающейся лобовой стенки. Сепарация материала осуществляется в плоской кольцевой зоне, внутренняя перфорированная, то есть имеющая отверстие в центре лобовой стенки, граница которой подвижная за счет перемещения потока роторным рабочим элементом, а внешняя - стационарная, образованная регулирующими лопатками (см. Айзикович Л.Е., Сенаторский Б. В., Соколов Н.П. Новое в технологии мукомольного производства. - М.: Высшая школа, 1966. - с. 156-157, рис.39).The invention relates to the separation of aerodispersed materials with solid fractions of 50 microns or less and can be used in industries where, in addition to separation, classification of fractions of dispersed material is necessary,
Known pneumatic separator "Microplex", intended for the separation of materials with fine fractions, containing a flat-cylindrical body with inlet and outlet nozzles, a rotating frontal and fixed walls, a rotating rotor working element, equipped with a fan coaxial with the body, control blades guiding the spiral aerodispersed flow. The angle of inclination of the blades is changed by means of a lever displayed on the outside of the casing. An outlet pipe equipped with an auger is located in the upper part of the housing and is designed to output large fractions. Fine fractions are removed from the pneumatic separator through an air supply hole made in the center of the rotating frontal wall. The material is separated in a flat annular zone, the inner perforated, that is, having an opening in the center of the frontal wall, the boundary of which is movable due to the flow moving by the rotor working element, and the outer one is stationary, formed by control vanes (see Aizikovich L.E., Senator's B V., Sokolov N.P. New in the technology of flour milling. - M .: Higher school, 1966. - S. 156-157, Fig. 39).

Основными недостатками описанной конструкции являются низкая эффективность сепарации, так как в аэродисперсном потоке постоянно возникают очаги турбулентного течения из-за неподвижности внешней границы зоны сепарации, которые отрицательно воздействуют на разделение материала, и высокое энергопотребление из-за повышенного профильного сопротивления вследствие присутствия в зоне сепарации на пути перемещения потока роторного рабочего элемента и неподвижных регулирующих лопаток. Кроме этого, использование пневмосепаратора не позволяет обеспечить классификацию дисперсного материала из-за узости диапазона разделения на фракции (два вида фракций). The main disadvantages of the described construction are low separation efficiency, since foci of turbulent flow constantly appear in the aerodispersion flow due to the immobility of the outer boundary of the separation zone, which negatively affect the separation of the material, and high energy consumption due to the increased profile resistance due to the presence in the separation zone of ways to move the flow of the rotor working element and fixed control vanes. In addition, the use of a pneumatic separator does not allow for the classification of dispersed material due to the narrow range of separation into fractions (two types of fractions).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является пневмосепаратор, предназначенный для разделения материалов с тонкодисперсными фракциями, содержащий цилиндрический корпус с входным и выходными патрубками, вращающимся роторным рабочим элементом, соосным и концентричным корпусу, регулирующими лопатками, установленными по периферии внутренней поверхности корпуса, вентилятором, соосным с роторным рабочим элементом. Роторный рабочий элемент выполнен по типу беличьего колеса и имеет горизонтальную ось вращения. Угол наклона лопаток изменяется посредством рычага, выведенного на внешнюю сторону корпуса. Первый выходной патрубок предназначен для вывода крупных фракций и размещен в нижней части корпуса. Второй выходной патрубок предназначен для вывода мелких фракций, которые протягиваются воздушным потоком через каналы вращающегося роторного рабочего элемента, и размещен в верхней части корпуса. Сепарация материала осуществляется в кольцевой зоне, внутренняя перфорированная, то есть имеющая отверстия в роторном рабочем элементе, граница которой подвижная за счет перемещения потока роторным рабочим элементом, а внешняя - стационарная, образованная регулирующими лопатками (см. Айзинович Л.Е., Сенаторский Б.В., Соколов Н.П. Новое в технологии мукомольного производства. - М.: Высшая школа, 1966. - с. 154-155, рис.38). Closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result (prototype) is a pneumatic separator designed for separating materials with fine fractions, containing a cylindrical body with inlet and outlet nozzles, a rotating rotary working element, coaxial and concentric body, control blades mounted on the periphery the inner surface of the housing, a fan coaxial with the rotary working element. The rotary working element is made like a squirrel wheel and has a horizontal axis of rotation. The angle of inclination of the blades is changed by means of a lever displayed on the outside of the casing. The first outlet pipe is designed to output large fractions and is located in the lower part of the housing. The second outlet pipe is designed to output small fractions that are pulled by the air flow through the channels of the rotating rotary working element, and is located in the upper part of the housing. The material is separated in the annular zone, the inner perforated, that is, having openings in the rotary working element, the boundary of which is movable due to the flow moving by the rotary working element, and the external is stationary, formed by control vanes (see Aizinovich L.E., Senatorsky B. V., Sokolov N.P. New in the technology of flour milling. - M.: Higher School, 1966. - S. 154-155, Fig. 38).

К основным недостаткам этого пневмосепаратора следует отнести низкую эффективность сепарации вследствие того, что в аэродисперсном потоке из-за неподвижности внешней границы зоны сепарации постоянно возникают очаги турбулентного течения, которые отрицательно воздействуют на разделение дисперсного материала; высокие энергозатраты, обусловленные повышенным профильным сопротивлением вследствие присутствия в зоне сепарации на пути перемещения потока роторного рабочего элемента и неподвижных регулирующих лопаток; отсутствие обеспечения классификации дисперсного материала из-за узкого диапазона разделения на фракции (два вида фракций). The main disadvantages of this pneumatic separator are the low separation efficiency due to the fact that in the aerodispersion stream due to the immobility of the outer boundary of the separation zone, foci of turbulent flow constantly occur that adversely affect the separation of the dispersed material; high energy costs due to increased profile resistance due to the presence in the separation zone on the path of the flow of the rotary working element and fixed control vanes; the lack of classification of dispersed material due to the narrow range of separation into fractions (two types of fractions).

Сущность изобретения заключается в том, что в пневмосепараторе-классификаторе, содержащем корпус с входным патрубком, вращающимся роторным рабочим элементом, соосным и концентричным корпусу, вращающийся роторный рабочий элемент выполнен в виде плавно сопрягаемых по окружностям наибольших диаметров оппозитных конических поверхностей набегания и схода, а вращающийся корпус образован участками, коаксиально охватывающими роторный рабочий элемент, с конфузорным и диффузорными кольцевыми зазорами между ним и коническими поверхностями набегания и схода соответственно, причем сменные участки корпуса с диффузорными кольцевыми зазорами между ним и конической поверхностью схода расположены каскадно, а между кромками этих участков размещены выходные щели. The essence of the invention lies in the fact that in a pneumatic separator classifier containing a housing with an inlet nozzle, a rotating rotary working element, a coaxial and concentric housing, the rotating rotary working element is made in the form of smoothly conjugated on the circumferences of the largest diameters of the opposite conical run-on and exit surfaces, and the rotating the housing is formed by sections coaxially covering the rotor working element, with confusor and diffuser annular gaps between it and the conical surfaces runaway and vanishing, respectively, with removable sections of the body with diffuser annular gaps between it and the conical surface of the vanishing are cascaded, and exit slots are placed between the edges of these sections.

Для интенсификации сепарации конфузорный кольцевой зазор между корпусом и конической поверхностью набегания выполнен сужающимся от области входного патрубка к области диффузорных кольцевых зазоров. In order to intensify the separation, the confuser annular gap between the housing and the conical running surface is made tapering from the region of the inlet pipe to the region of diffuser annular gaps.

Для дополнительного снижения энергозатрат пневмосепаратор-классификатор снабжен эжекционным устройством, размещенным у входного патрубка. To further reduce energy costs, the air separator classifier is equipped with an ejection device located at the inlet pipe.

Техническим результатом является повышение эффективности сепарации, снижение энергозатрат и обеспечение классификации дисперсного материала. The technical result is to increase the separation efficiency, reduce energy consumption and ensure the classification of dispersed material.

Повышение эффективности сепарации обеспечивается за счет того, что в аэродисперсном потоке, проходящем через конфузорный и диффузорные кольцевые зазоры между вращающимися роторным рабочим элементом с сопрягаемыми оппозитными коническими поверхностями набегания, схода и коаксиальным ему корпусом, из-за подвижности внешней границы зоны сепарации, образованной вращающимся корпусом, и подвижности ее внутренней границы, образованной вращающимся рабочим элементом, происходит ламиниризация потока при полном отсутствии очагов турбулентного течения, оказывающая положительное воздействие на разделение дисперсного материала. Сужение конфузорного кольцевого зазора между корпусом и поверхностью набегания от области входного патрубка к области диффузорного кольцевого зазора способствует ускорению движения аэродисперсного потока, что приводит к повышению интенсивности сепарации. Выполнение роторного рабочего элемента с плавным сопряжением оппозитных конических поверхностей набегания и схода приводит к возникновению центробежных сил на повороте потока аэродисперсного материала, что также приводит к повышению интенсивности сепарации. Improving the separation efficiency is ensured due to the fact that in the aerodispersed stream passing through the confuser and diffuser annular gaps between the rotating rotary working element with the mating opposed conical surfaces of run-off, vanishing and its coaxial body, due to the mobility of the outer boundary of the separation zone formed by the rotating body , and the mobility of its inner boundary formed by a rotating working element, lamination of the flow occurs in the complete absence of foci of turbulent flow, which has a positive effect on the separation of dispersed material. The narrowing of the confuser annular gap between the housing and the running surface from the region of the inlet pipe to the region of the diffuser annular gap accelerates the movement of the aerodisperse flow, which leads to an increase in the separation intensity. The implementation of the rotary working element with smooth conjugation of the opposite conical run-on and run-off surfaces leads to the appearance of centrifugal forces at the bend of the flow of aerodisperse material, which also leads to an increase in the separation intensity.

Снижение энергозатрат обусловлено введением конфузорного и диффузорных зазоров между вращающимся роторным рабочим элементом, выполненным в виде плавно сопрягаемых по окружностям наибольших диаметров оппозитных конических поверхностей набегания, схода, и вращающимся корпусом, образованным участками, коаксиально охватывающими роторный рабочий элемент, что приводит к снижению профильного сопротивления при перемещении аэродисперсного материала по этому зазору при отсутствии на пути движения материала роторного рабочего элемента и регулирующих лопаток. The reduction in energy costs is due to the introduction of confuser and diffuser gaps between the rotating rotor working element, made in the form of smoothly mating on the circumferences of the largest diameters of the opposed conical run-on surfaces, vanishing, and the rotating body formed by sections coaxially covering the rotor working element, which leads to a decrease in the profile resistance at the movement of aerodispersed material along this gap in the absence of a rotor working element and p Regulating shoulder blades.

Классификация дисперсного материала достигается выполнением участков корпуса с диффузорными кольцевыми зазорами между ним и конической поверхностью схода роторного рабочего элемента сменными и их каскадным размещением относительно корпуса, а также установкой выходных щелей между кромками этих участков, что позволяет выводить из пневмосепатора такое число фракций, которое определяется количеством вышеуказанных участков корпуса. The classification of dispersed material is achieved by performing sections of the casing with diffuser annular gaps between it and the conical surface of the vanishing of the rotary working element interchangeable and cascading with respect to the casing, as well as installing exit slots between the edges of these sections, which allows you to remove from the pneumatic separator such a number of fractions, which is determined by the number the above sections of the body.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен вертикальный разрез пневмосепаратора-классификатора. The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a vertical section of a pneumatic separator-classifier.

Пневмосепаратор-классификатор содержит вращающийся корпус 1 с входным 2 патрубком и выходными кольцевыми щелями 3, вращающимся роторным рабочим элементом 4, соосным и концентричным корпусу 1. Вращение корпуса 1 и роторного рабочего элемента 4 осуществляется в одном направлении посредством приводов (на чертеже не показаны). Вращающийся роторный рабочий элемент 4 выполнен в виде плавно сопрягаемых по окружностям наибольших диметров оппозитных конических поверхностей набегания 5 и схода 6. Вращающийся корпус 1 образован участком 7 и сменными участками 8, коаксиально охватывающими роторный рабочий элемент 4. Между участком 7 корпуса 1 и конической поверхностью набегания 5 имеется конфузорный кольцевой зазор 9, а между сменными участками 8 и конической поверхностью схода 6 имеются диффузорные кольцевые зазоры 10. Зона сепарации образована кольцевыми зазорами 9 и 10. Сменные участки 8 корпуса 1 расположены каскадно и примыкают друг к другу своими кромками с созданием между участками 8 выходных кольцевых щелей 3 для выхода отдельных фракций дисперсного материала. Выход одинаковых по крупности фракций осуществляется через выходные кольцевые щели 3 между cмежными участками 8. Первая выходная щель 3 относительно входного 2 патрубка предназначена для выхода наиболее крупных фракций дисперсного материала. Количество сменных участков 8 и их размеры определяются необходимым количеством выходных фракций. The pneumatic separator classifier comprises a rotating housing 1 with an inlet 2 pipe and output annular slots 3, a rotating rotary working element 4, a coaxial and concentric housing 1. The rotation of the housing 1 and the rotary working element 4 is carried out in one direction by means of actuators (not shown in the drawing). The rotary rotary working element 4 is made in the form of opposed conical run-on surfaces 5 and descent 6 smoothly mating around the diameters of the largest diameters. The rotary housing 1 is formed by a section 7 and replaceable sections 8, coaxially covering the rotary working element 4. Between the section 7 of the housing 1 and the conical run-on surface 5 there is a confuser annular gap 9, and between the removable sections 8 and the conical surface of the exit 6 there are diffuser annular gaps 10. The separation zone is formed by annular gaps 9 and 10. With the variable sections 8 of the housing 1 are cascaded and adjacent to each other with their edges with the creation between the sections 8 of the output annular slots 3 for the exit of the individual fractions of the dispersed material. The output of fractions of the same size is carried out through the output annular slots 3 between adjacent sections 8. The first output slit 3 relative to the inlet 2 pipe is designed to exit the largest fractions of the dispersed material. The number of removable sections 8 and their sizes are determined by the required number of output fractions.

Конфузорный кольцевой зазор 9 выполнен сужающимся от области входного 2 патрубка к области диффузорных кольцевых зазоров 10. The confuser annular gap 9 is made tapering from the area of the inlet 2 pipe to the area of the diffuser annular gaps 10.

Пневмосепаратор-классификатор является устройством замкнутого действия, поэтому он снабжен эжекционным устройством 11, размещенным у входного 2 патрубка. The pneumatic separator classifier is a closed-loop device, therefore it is equipped with an ejection device 11 located at the inlet 2 of the pipe.

Кольцевая щель 12 предназначена для выхода очищенной среды наружу. The annular gap 12 is designed to exit the cleaned medium to the outside.

На чертеже дополнительно обозначено стрелками направление движения аэродисперсного материала и очищенной среды. In the drawing, the direction of movement of the aerodispersed material and the cleaned medium is additionally indicated by arrows.

Пневмосепаратор-классификатор работает следующим образом. Pneumoseparator-classifier works as follows.

Аэродисперсный материал подается через входной 2 патрубок в конфузорный кольцевой зазор 9 зоны сепарации, где под действием вращающихся в одном направлении роторного рабочего элемента 4 и корпуса 1 приобретает вращательное движение. При этом кроме прироста инерционных сил и кинетического момента осуществляется ламиниризация потока аэродисперсных материалов. Сечение конфузорного кольцевого зазора 9 сужается в направлении к диффузорным кольцевым зазорам 10 зоны сепарации, и скорость потока увеличивается. На повороте потока от конфузорного кольцевого зазора 9 к первому по движению потока диффузорному кольцевому зазору 10 под действием образующихся центробежных сил наиболее крупные и тяжелые фракции дисперсного материала отбрасываются к периферии и выходят из потока через первую кольцевую щель 3 по направлению движения дисперсного материала. Aerodisperse material is fed through the inlet 2 pipe into the confuser annular gap 9 of the separation zone, where under the action of rotating in one direction of the rotary working element 4 and the housing 1 acquires a rotational movement. In addition to the increase in inertial forces and the kinetic moment, the lamination of the flow of aerodispersed materials is carried out. The cross-section of the confuser annular gap 9 narrows toward the diffuser annular gaps 10 of the separation zone, and the flow rate increases. At the turn of the flow from the confuser annular gap 9 to the first diffuser annular gap 10 according to the flow, under the action of the resulting centrifugal forces, the largest and heaviest fractions of the dispersed material are discarded to the periphery and exit the stream through the first annular gap 3 in the direction of movement of the dispersed material.

Освобожденный от наиболее крупных фракций аэродисперсный материал направляется далее в диффузорные кольцевые зазоры 10, где материал одновременно с сепарацией дополнительно классифицируется. Одинаковые по крупности фракции выносятся через одну из выходных кольцевых щелей 3 между кромками сменных участков 8 корпуса 1 по направлению движения аэродисперсного материала. Очищенная среда выводится из пневмосепаратора-классификатора через кольцевую щель 12. The aerodispersed material freed from the largest fractions is then sent to diffuser annular gaps 10, where the material is additionally classified simultaneously with separation. Equally large fractions are carried out through one of the output annular slots 3 between the edges of the removable sections 8 of the housing 1 in the direction of movement of the aerodisperse material. The purified medium is discharged from the pneumatic separator through the annular gap 12.

Возвратный поток дисперсного материала подается на дополнительное разделение через эжекционное устройство 11. The return flow of the dispersed material is fed to an additional separation through the ejection device 11.

Таким образом, использование предложенного пневмосепаратора-кдассификатора позволяет по сравнению с существующими пневмосепараторами повысить степень разделения на 10-15%, а расход энергии уменьшить на 5-10%. Thus, the use of the proposed pneumatic separator-cassifier allows, in comparison with existing pneumatic separators, to increase the degree of separation by 10-15%, and reduce energy consumption by 5-10%.

Claims

1. Pneumoseparator-classifier, comprising a housing with an inlet nozzle, a rotating rotary working element, coaxial and concentric housing, characterized in that the rotating rotary working element is made in the form of smoothly conjugated on the circumferences of the largest diameters of the opposite conical surfaces of run-down and descent, and the rotating housing is formed areas coaxially covering the rotor working element, with confusor and diffuser annular gaps between it and the conical surfaces of run-in and vanishing, respectively Actually, the removable sections of the housing with diffuser annular gaps between it and the conical vanishing surface are cascaded, and output slots are placed between the edges of these sections.

2. Pneumoseparator-classifier according to claim 1, characterized in that the confuser annular gap between the housing and the conical surface is made tapering from the region of the inlet to the region of diffuser annular gaps.

3. Pneumoseparator-classifier according to claim 1 or 2, characterized in that it is equipped with an ejection device located at the inlet pipe.