RU2309805C1

RU2309805C1 - Pneumatic cascade-gravitational classifier

Info

Publication number: RU2309805C1
Application number: RU2006114225/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Воробьев (BY); Владимир Васильевич Воробьев; Евгений Николаевич Иванов (BY); Евгений Николаевич Иванов; Владимир Александрович Красильников (BY); Владимир Александрович Красильников; Андрей Викторович Таболич (BY); Андрей Викторович Таболич; Петр Павлович Шиманович (BY); Петр Павлович Шиманович
Original assignee: Научно-производственное республиканское унитарное предприятие "НПО "Центр"
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2007-11-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering, in particular, pneumatic cascade-gravitational classifier which may be used in construction, mining-and-processing, chemical, metallurgical and other branches of industry for size separation of various bulk materials.

SUBSTANCE: classifier has classification shaft defined by outer and inner walls, slit-type opening provided through inner wall of said shaft, distribution apparatus formed as cone or disk positioned for rotation and equipped with drive, said distribution apparatus communicating with said slit-type opening, pipe for feeding of basic material to distribution apparatus, and branch pipe designed for discharge of air in conjunction with small-sized fraction and positioned in upper part of classifier. Outer and inner walls of classification shaft are made in the form of coaxial cylindrical surfaces. Intersperse shelves provided on wall surfaces within classification shaft are made in the form of side surface of truncated cone inclined downward in countercurrent direction with respect to air flow. Radii of outer and inner walls of classification shaft and radii of edges of intersperse shelves are correlated with one another by mathematical dependence.

EFFECT: increased efficiency in separation of materials and reduced labor intensity for manufacture of classifier.

4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к воздушным каскадно-гравитационным классификаторам, и может найти применение в строительной, горнообогатительной, химической, металлургической и других отраслях промышленности для разделения различных сыпучих материалов по крупности.The invention relates to mechanical engineering, in particular to air cascade-gravity classifiers, and can find application in the construction, mining, chemical, metallurgical and other industries for the separation of various bulk materials by size.

Известен воздушный каскадно-гравитационный классификатор (гравитационный сепаратор) с наклонным воздухопроницаемым днищем, патрубком для подачи исходного материала и патрубками для вывода фракций конечного продукта, с вертикальными перегородками, разделяющими полость классификатора на классификационные шахты, и отбойными листами, закрепленными с наклоном на обеих сторонах вертикальных перегородок (Авт. св. СССР №1639779, В04В 4/08, опубл. 07.09.1991).Known air cascade-gravity classifier (gravity separator) with an inclined breathable bottom, a pipe for supplying the source material and pipes for outputting fractions of the final product, with vertical partitions separating the classifier cavity into the classification shafts, and fenders fixed with an inclination on both sides of the vertical partitions (Aut. St. USSR No. 1639779, B04V 4/08, publ. 09/07/1991).

Однако известный классификатор не обеспечивает высокую точность разделения. Этот недостаток связан с неравномерным распределением исходного материала и воздушного потока по классификационным шахтам из-за того, что при движении исходного материала по днищу от одной шахты к другой постоянно удаляется мелкая фракция. Таким образом, концентрация мелкого материала в каждой классификационной шахте различна, что приводит к их различному аэродинамическому сопротивлению, а это в свою очередь обуславливает неодинаковые скорости движения потока и снижает точность разделения. Кроме того, на распределение воздушного потока влияет качество изготовления днища и степень проницаемости днища для воздуха. Днище достаточно быстро забивается материалом, что снижает надежность работы классификатора.However, the known classifier does not provide high accuracy of separation. This disadvantage is associated with an uneven distribution of the source material and air flow over the classification mines due to the fact that when the source material moves along the bottom from one mine to another, the fine fraction is constantly removed. Thus, the concentration of fine material in each classification shaft is different, which leads to their different aerodynamic drag, and this, in turn, causes unequal flow velocities and reduces the accuracy of separation. In addition, the quality of the bottom and the degree of permeability of the bottom to the air affect the distribution of air flow. The bottom is quickly clogged with material, which reduces the reliability of the classifier.

Известен также воздушный каскадно-гравитационный классификатор (пневматический классификатор), содержащий классификационную шахту, образованную наружной и внутренней стенками, выполненными зигзагообразными в вертикальной плоскости и кольцеобразными в горизонтальной плоскости, щелевидное отверстие, выполненное во внутренней стенке классификационной шахты, распределительное устройство, взаимодействующее с щелевидным отверстием, трубу для подачи исходного материала к распределительному устройству, патрубок для вывода воздушного потока с мелкой фракцией, расположенный в верхней части классификатора, при этом распределительное устройство выполнено в виде конуса или в виде диска, установленного с возможностью вращения и снабженного приводом (Авт. св. СССР №435009, В07В 4/02, опубл. 05.07.1974).Also known is an air cascade-gravity classifier (pneumatic classifier) containing a classification shaft formed by the outer and inner walls made zigzag in the vertical plane and ring-shaped in the horizontal plane, a slit-like hole made in the inner wall of the classification shaft, a switchgear interacting with a slit-shaped hole , a pipe for supplying source material to a switchgear, a pipe for air outlet a waste stream with a fine fraction, located in the upper part of the classifier, while the switchgear is made in the form of a cone or in the form of a disk mounted for rotation and equipped with a drive (Aut. St. USSR No. 435009, B07B 4/02, published 05.07.1974 )

Однако данный классификатор не позволяет осуществлять разделение материала с высокой точностью. Это обусловлено геометрией классификационной шахты, которая в вертикальной плоскости представляет собой зигзагообразный канал. Движение воздуха в таком канале характеризуется наличием ядра потока, в котором скорость воздуха значительно превышает скорость воздуха в периферийных зонах, прилегающих к стенкам шахты, что приводит к выносу частиц крупностью больше граничной в мелкий продукт и снижению эффективности разделения. Кроме того, из-за сложной конструкции производство классификатора является достаточно трудоемким.However, this classifier does not allow the separation of the material with high accuracy. This is due to the geometry of the classification shaft, which in the vertical plane is a zigzag channel. The movement of air in such a channel is characterized by the presence of a flow core, in which the air velocity significantly exceeds the air velocity in the peripheral zones adjacent to the walls of the shaft, which leads to the removal of particles with a particle size larger than the boundary into a small product and a decrease in separation efficiency. In addition, due to the complex design, the production of the classifier is quite time-consuming.

Задача изобретения состоит в повышении эффективности разделения материала по крупности за счет обеспечения возникновения в классификационной шахте высокоинтенсивных завихрений воздушного потока, а также в снижении трудоемкости изготовления классификатора за счет упрощения его конструкции.The objective of the invention is to increase the efficiency of separation of material by size by ensuring the appearance in the classification shaft of high-intensity turbulence of the air flow, as well as to reduce the complexity of manufacturing a classifier by simplifying its design.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи путем достижения указанного технического результата воздушный каскадно-гравитационный классификатор, содержащий классификационную шахту, образованную наружной и внутренней стенками, щелевидное отверстие, выполненное во внутренней стенке классификационной шахты, распределительное устройство, выполненное в виде конуса или в виде диска, установленного с возможностью вращения и снабженного приводом, и взаимодействующее с щелевидным отверстием, трубу для подачи исходного материала к распределительному устройству и патрубок для вывода воздушного потока с мелкой фракцией, расположенный в верхней части классификатора, отличается тем, что наружная и внутренняя стенки классификационной шахты выполнены в виде коаксиально расположенных цилиндрических поверхностей, а на их поверхностях внутри классификационных шахты расположены пересыпные полки в виде боковой поверхности усеченного конуса с наклоном вниз навстречу воздушному потоку, при этом, радиусы наружной и внутренней стенок классификационной шахты и радиусы кромок пересыпных полок связаны равенством:The essence of the invention lies in the fact that to solve the problem by achieving the specified technical result, an air cascade-gravity classifier containing a classification shaft formed by the outer and inner walls, a slit-shaped hole made in the inner wall of the classification shaft, a distribution device made in the form of a cone or in the form of a disk mounted for rotation and equipped with a drive, and interacting with a slit-like hole, a hearth pipe and the source material to the switchgear and a nozzle for outputting a fine fraction air stream located at the top of the classifier, characterized in that the outer and inner walls of the classification shaft are made in the form of coaxially arranged cylindrical surfaces, and overflow shelves are located on their surfaces inside the classification shaft in the form of a lateral surface of a truncated cone with a downward slope towards the air flow, while the radii of the outer and inner walls of the classification of the given mine and the radii of the edges of the overfill shelves are related by the equality:

R² _П2-R² _C1=R² _С2-R² _П1,R ² _P2 -R ² _C1 = R ² _C2 -R ² _P1 ,

где R_П2 - радиус кромки пересыпных полок, расположенных на наружной стенке классификационной шахты;where R _P2 - the radius of the edge of the overflow shelves located on the outer wall of the classification shaft;

R_C1 - радиус внутренней стенки классификационной шахты;R _C1 is the radius of the inner wall of the classification shaft;

R_C2 - радиус наружной стенки классификационной шахты;R _C2 is the radius of the outer wall of the classification shaft;

R_П1 - радиус кромки пересыпных полок, расположенных на внутренней стенке классификационной шахты.R _P1 - the radius of the edge of the overflow shelves located on the inner wall of the classification shaft.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 - общий вид классификатора с распределительным устройством в виде конуса, вертикальное осевое сечение; фиг.2 - общий вид классификатора с распределительным устройством в виде диска с приводом, вертикальное осевое сечение; фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; фиг.4: а - характер течения воздушного потока в классификационной шахте классификатора-прототипа, б - характер течения воздушного потока в классификационной шахте заявляемого классификатора.The invention is illustrated by drawings: figure 1 - General view of a classifier with a distribution device in the form of a cone, a vertical axial section; figure 2 - General view of the classifier with a switchgear in the form of a disk with a drive, a vertical axial section; figure 3 is a section aa in figure 2; figure 4: a - the nature of the flow of air flow in the classification mine of the prototype classifier, b - the nature of the flow of air flow in the classification mine of the inventive classifier.

Воздушный каскадно-гравитационный классификатор содержит классификационную шахту 1, образованную наружной стенкой 2 и внутренней стенкой 3, выполненными в виде коаксиально расположенных цилиндрических поверхностей, щелевидное отверстие 4, выполненное во внутренней стенке 3, пересыпные полки 5 в виде боковой поверхности усеченного конуса, расположенные на внутренней поверхности наружной стенки 2, пересыпные полки 6 в виде боковой поверхности усеченного конуса, расположенные на наружной поверхности внутренней стенки 3, распределительное устройство 7, выполненное в виде конуса (фиг.1) или в виде диска с приводом (фиг.2), расположенное коаксиально внутри стенки 3 и взаимодействующее с щелевидным отверстием 4, трубу 8 для подачи исходного материала на распределительное устройство 7 и патрубок 9 для вывода мелкой фракции с воздушным потоком, расположенный в верхней части классификатора. При этом радиусы наружной и внутренней стенок 2 и 3 классификационной шахты 1 и радиусы кромок пересыпных полок 5 и 6 связаны равенством:The air cascade-gravity classifier contains a classification shaft 1, formed by the outer wall 2 and the inner wall 3, made in the form of coaxially arranged cylindrical surfaces, a slit-like hole 4, made in the inner wall 3, overflow shelves 5 in the form of a lateral surface of a truncated cone located on the inner the surface of the outer wall 2, overflow shelves 6 in the form of a lateral surface of a truncated cone located on the outer surface of the inner wall 3, distribution device 7, made in the form of a cone (figure 1) or in the form of a disk with a drive (figure 2), located coaxially inside the wall 3 and interacting with a slit-like hole 4, a pipe 8 for feeding the source material to the distribution device 7 and the pipe 9 for output of a fine fraction with an air stream located at the top of the classifier. Moreover, the radii of the outer and inner walls 2 and 3 of the classification shaft 1 and the radii of the edges of the overflow shelves 5 and 6 are related by the equality:

R² _П2-R² _C1=R² _С2-R² _П1,R ² _P2 -R ² _C1 = R ² _C2 -R ² _P1 ,

где R_П2 - радиус кромки пересыпных полок 5, расположенных на наружной стенке 2 классификационной шахты 1;where R _P2 - the radius of the edge of the overflow shelves 5 located on the outer wall 2 of the classification shaft 1;

R_C1 - радиус внутренней стенки 3 классификационной шахты 1;R _C1 is the radius of the inner wall 3 of the classification shaft 1;

R_C2 - радиус наружной стенки 2 классификационной шахты 1;R _C2 is the radius of the outer wall 2 of the classification shaft 1;

R_П1 - радиус кромки пересыпных полок 6, расположенных на внутренней стенке 3 классификационной шахты 1.R _P1 - the radius of the edge of the overflow shelves 6 located on the inner wall 3 of the classification shaft 1.

Данное равенство обеспечивает в горизонтальном сечении одинаковый размер кольцеобразной площади S₁, образованной внутренней стенкой 3 классификационной шахты 1 и кромкой пересыпных полок 5, и кольцеобразной площади S₂, образованной наружной стенкой 2 классификационной шахты 1 и кромкой пересыпных полок 6 (фиг.3). Равенство площадей S₁ и S₂ обеспечивает одинаковую скорость воздушного потока возле каждой полки 5 и 6 и, соответственно, постоянную границу разделения частиц материала, что обеспечивает высокую эффективность разделения исходного материала по крупности.This equality provides in the horizontal section the same size of the annular area S ₁ formed by the inner wall 3 of the classification shaft 1 and the edge of the bulk shelves 5, and the ring-shaped area S ₂ formed by the outer wall 2 of the classification shaft 1 and the edge of the bulk shelves 6 (figure 3). The equality of the areas S ₁ and S ₂ provides the same air velocity near each shelf 5 and 6 and, accordingly, a constant separation border of the particles of material, which ensures high efficiency of separation of the source material by size.

В заявляемом классификаторе повышение эффективности разделения происходит за счет возникновения воздушных вихрей в подполочном пространстве (фиг.4б), которые не возникают в классификаторе-прототипе (фиг.4а).In the inventive classifier, an increase in separation efficiency occurs due to the occurrence of air vortices in the underfloor space (Fig. 4b), which do not occur in the classifier-prototype (Fig. 4a).

Изобретение используют следующим образом.The invention is used as follows.

На выходе патрубка 9 создают разрежение, например, вентилятором (на чертежах не показан), которое обеспечивает в классификационной шахте 1 движение воздушного потока снизу вверх с требуемой скоростью. Через трубу 8 исходный материал подают на распределительное устройство 7, посредством которого материал через щелевидное отверстие 4 равномерно распределяется по окружности классификационной шахты 1. Под действием гравитационной силы частицы материала, пересыпаясь по полкам 5 и 6, перемещаются вниз, ссыпаются с полок 5 и 6 и попадают в воздушный поток, где на частицы материала действуют две противоположно направленные силы. Вверх - сила, действующая со стороны воздушного потока, и вниз - гравитационная сила. В зависимости от соотношения между этими силами для различных частиц происходит разделение исходного материала на мелкую и крупную фракции. Частицы мелкой фракции воздушным потоком перемещаются вверх, а частицы крупной фракции под действием гравитационной силы перемещаются вниз. При движении восходящего воздушного потока в классификационной шахте часть воздушного потока вместе с материалом при встрече с кромками полок 5 и 6 ответвляется от ядра потока и попадает в подполочное пространство, где, продолжая движение, образует воздушный вихрь. Частицы материала, крупность которых превышает граничную, двигаясь по инерции, выводятся из воздушного вихря и достигают стенок 2 и 3 классификационной шахты 1, осаждаются на них и под действием гравитационной силы перемещаются вниз и выводятся из классификатора. Мелкие частицы, крупность которых меньше граничной, продолжают движение в вихре, подхватываются восходящим воздушным потоком вверх и выводятся из классификатора через патрубок 9. Таким образом, благодаря образованию воздушных вихрей в подполочных зонах классификационной шахты 1 происходит дополнительная перечистка мелкого продукта - извлечение крупных частиц из пылевоздушной смеси, что приводит к увеличению эффективности процесса классификации.At the outlet of the pipe 9, a vacuum is created, for example, by a fan (not shown in the drawings), which provides the classification of the mine shaft 1 movement of air flow from the bottom up with the desired speed. Through the pipe 8, the source material is fed to a switchgear 7, through which the material through the slit-like hole 4 is evenly distributed around the circumference of the classification shaft 1. Under the influence of gravitational force, the particles of the material, interspersing on shelves 5 and 6, are moved down, poured from shelves 5 and 6 and fall into the air stream, where two oppositely directed forces act on the particles of material. Up - the force acting on the air flow side, and down - the gravitational force. Depending on the ratio between these forces for different particles, the source material is divided into small and large fractions. Particles of a small fraction move upward by air flow, and particles of a large fraction move downward under the influence of gravitational force. When the ascending air stream moves in the classification shaft, part of the air stream together with the material, when meeting with the edges of the shelves 5 and 6, branches off from the core of the stream and enters the underfloor space, where, continuing to move, it forms an air vortex. Particles of material, the size of which exceeds the boundary, moving by inertia, are removed from the air vortex and reach the walls 2 and 3 of the classification shaft 1, are deposited on them and, under the influence of gravitational force, are moved down and out of the classifier. Small particles, the size of which is smaller than the boundary, continue to move in the vortex, are picked up by the upward air flow and are removed from the classifier through the pipe 9. Thus, due to the formation of air vortices in the underfloor zones of the classification shaft 1, additional refinement of the small product occurs - large particles are removed from the dusty air mixtures, which leads to an increase in the efficiency of the classification process.

На выходе патрубка 9 установлены стандартные устройства для отделения мелкой фракции от воздуха, например циклоны и фильтры (на чертежах не показаны).At the outlet of the pipe 9, standard devices are installed for separating the fine fraction from the air, for example cyclones and filters (not shown in the drawings).

Таким образом, выполнение каскадного классификатора с пересыпными полками в виде боковой поверхности усеченного конуса и с конструкцией, соответствующей равенству R² _П2-R² _C1=R² _С2-R² _П1, позволяет повысить, по сравнению с прототипом, эффективность разделения материала по крупности и упростить конструкцию классификатора.Thus, the implementation of the cascade classifier with overflow shelves in the form of a lateral surface of a truncated cone and with a structure corresponding to the equality R ² _P2 -R ² _C1 = R ² _C2 -R ² _P1 , allows to increase, compared with the prototype, the efficiency of separation of material by size and simplify the design of the classifier.

Claims

An air cascade-gravity classifier containing a classification shaft formed by the outer and inner walls, a slit-like hole made in the inner wall of the classification shaft, a switchgear made in the form of a cone or in the form of a disk mounted for rotation and provided with a drive, and interacting with a slit-like a hole, a pipe for feeding the source material to the switchgear, and a pipe for outputting the fine flow air stream, located in the upper part of the classifier, characterized in that the outer and inner walls of the classification shaft are made in the form of coaxially arranged cylindrical surfaces, and on their surfaces inside the classification shaft there are overflow shelves in the form of a lateral surface of a truncated cone with a downward slope towards the air flow, while the outer radii and the inner walls of the classification shaft and the radii of the edges of the overflow shelves are related by the equality

R ² _P2 -R ² _C1 = R ² _C2 -R ² _P1 ,

where R _P2 - the radius of the edge of the overflow shelves located on the outer wall of the classification shaft;

R _C1 is the radius of the inner wall of the classification shaft;

R _C2 is the radius of the outer wall of the classification shaft;

R _P1 - the radius of the edge of the overflow shelves located on the inner wall of the classification shaft.