RU2397827C1

RU2397827C1 - Method for inertial separation of fine-dispersed particles

Info

Publication number: RU2397827C1
Application number: RU2009121198/03A
Authority: RU
Inventors: Ольга Николаевна Терехова (RU); Ольга Николаевна Терехова; Ирина Анатольевна Еремина (RU); Ирина Анатольевна Еремина; Сергей Александрович Троцко (RU); Сергей Александрович Троцко
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-08-27

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to separation of grinding products and may find application in agro-industrial complex as grain is processed into flour. Method for inertial separation of fine-dispersed particles includes supplying air-dispersed flow inside vessel into conically narrowing space, transportation of air-dispersed flow into conically narrowing circular spaces and withdrawal of fractions according to dispersion as air-dispersed flow passes through circular channels into conically narrowing circular space. Air-dispersed flow is supplied as axisymmetric and in pulsation manner inside vessel, and transportation of air-dispersed flow in conically narrowing circular spaces formed by conical elements that make free oscillations relative to each other and vessel, connected by flexible elements. Exhaust of air and fine fraction is carried out into circular space formed by a set of conical elements and conical body. Transportation and separation of fine fraction are carried out as air is swirled in ascending air flow on inner surface of conical vessel. Air is discharged through tangential nozzle of cleaned air exhaust, fine fraction through nozzle for discharge of fine fraction. Large fraction is transported downwards to hole for its withdrawal by means of movement of enriched air-dispersed flow in axial direction.

EFFECT: increased efficiency of fine-dispersed particles separation, and also reduced power intensity.

1 dwg

Description

Изобретение относится к разделению продуктов размола по совокупности признаков и может найти применение в агропромышленном комплексе при переработке зерна в муку.The invention relates to the separation of grinding products by a combination of characteristics and can find application in the agricultural sector in the processing of grain into flour.

Известен способ разделения аэродисперсного потока, преимущественно запыленного воздуха, включающий ввод аэродисперсного потока горизонтально внутрь корпуса в конически сужающееся пространство, являющееся сепарационной зоной, образованное набором кольцеобразных усеченных конических элементов, перекрывающих друг друга, транспортирование аэродисперсного потока для первичной очистки в коническом сужающемся пространстве при изменении направления движения части частиц, которые содержатся в воздухе, ударяющихся о наклонные поверхности конических элементов и, отражаясь, двигающихся к оси корпуса, где они подхватываются осесимметричным потоком воздуха и перемещаются к отверстию для вывода концентрированной аэродисперсной смеси. Часть воздуха с мелкодисперсными частицами выводят через конически сужающееся пространство, образованное набором кольцеобразных усеченных конических элементов. Далее для вторичной очистки аэродисперсную смесь транспортируют в конически сужающемся пространстве циклона, являющемся сепарационной зоной, разделяя очищенный воздух и оставшиеся мелкодисперсные частицы. Таким образом, фракции выводят по дисперсности сначала через конически сужающееся пространство корпуса, образованное набором кольцеобразных усеченных конических элементов, и затем - в нижней части конического сужающегося пространства циклона (Вентиляционные установки зерноперерабатывающих предприятий / под ред. A.M.Дзядзио. - М.: Колос, 1974. - С.160-161).A known method of separating an aerodispersed stream, mainly dusty air, comprising introducing an aerodispersed stream horizontally inside the body into a conically tapering space, which is a separation zone formed by a set of annular truncated conical elements overlapping each other, transporting the aerodisperse stream for primary cleaning in a conical tapering space when changing direction movements of part of particles that are contained in air, striking against inclined surfaces These are conical elements and, being reflected, moving towards the axis of the body, where they are picked up by an axisymmetric air flow and move to the hole for the outlet of the concentrated aerodisperse mixture. Part of the air with fine particles is discharged through a conically tapering space formed by a set of annular truncated conical elements. Further, for secondary cleaning, the aerodisperse mixture is transported in a conically tapering space of the cyclone, which is the separation zone, separating the purified air and the remaining fine particles. Thus, the fractions are removed by dispersion first through a conically tapering space of the casing formed by a set of annular truncated conical elements, and then in the lower part of the tapering tapering space of the cyclone (Ventilation installations of grain processing enterprises / edited by AM Dzyadzio. - M .: Kolos, 1974 . - S.160-161).

Основной недостаток этого способа состоит в низкой эффективности разделения на фракции из-за малого времени пребывания материала в сепарационной зоне, невозможности полного улавливания мелкодисперсных частиц и необходимости вторичной очистки аэродисперсного потока.The main disadvantage of this method is the low efficiency of fractionation due to the short residence time of the material in the separation zone, the impossibility of completely trapping fine particles and the need for secondary cleaning of the aerodispersed stream.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ аэроцентробежного разделения продуктов размола, включающий ввод аэродисперсного потока через камеру внутрь корпуса в конически сужающееся кольцевое пространство при закрутке в конфузорном пространстве пустотелой турбины вокруг ее горизонтальной оси вращения с образованием в ее внутренней полости и на внешних поверхностях вращающихся объемов аэродисперсного потока, выделяя и выводя при взаимодействии указанных объемов крупные и тяжелые фракции аэродисперсного потока, транспортирование обогащенного аэродисперсного потока в конически сужающемся кольцевом пространстве при его дополнительной закрутке во вращающемся патрубке с соосным ему неподвижным шнеком и его направлении вниз с созданием вихревого шнура посредством системы соосно расположенных с турбиной и патрубком усеченных вращающихся виброконусов и названного шнека, образующих кольцевые регулируемые каналы, и дальнейшем направлении внутрь конической части корпуса с верхним и нижним выходами, вывод фракций по дисперсности при проведении аэродисперсного потока через кольцевые каналы в конически сужающемся кольцевом пространстве. При этом более легкие и мелкие фракции выводят в нижний выход конической части корпуса после их перемещения вниз параллельно шнеку через кольцевые регулируемые каналы и по поверхностям усеченных вращающихся виброконусов, а тонкодисперсную аэросмесь выводят в верхний выход конической части корпуса (патент RU 2317155 С1, МПК⁷ В07В 7/08).Closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result (prototype) is a method of aerocentrifugal separation of grinding products, comprising introducing an aerodispersed stream through the chamber into the housing into a conically tapering annular space when twisting a hollow turbine in its confuser space around its horizontal axis of rotation to form in it the internal cavity and on the outer surfaces of the rotating volumes of the aerodispersed flow, highlighting and removing during the interaction indicated large and heavy fractions of the aerodispersed flow, transportation of the enriched aerodispersed flow in a conically tapering annular space with its additional twisting in a rotating nozzle coaxial to it with a fixed screw and its downward direction with the creation of a vortex cord through a system of truncated rotating vibrocones coaxially located with the turbine and pipe and named auger, forming annular adjustable channels, and the further direction inward of the conical part of the housing with the upper and In winter exits, the output of fractions by dispersion when conducting an aerodisperse flow through the annular channels in a conically tapering annular space. At the same time, lighter and finer fractions are discharged to the lower outlet of the conical part of the housing after they are moved down parallel to the screw through adjustable circular channels and along the surfaces of truncated rotating vibrocones, and finely dispersed aerosol is discharged to the upper outlet of the conical part of the housing (patent RU 2317155 C1, IPC ⁷ В07В 7/08).

Основными недостатками описанного способа аэроцентробежного разделения продуктов размола являются повышенная энергоемкость, за счет высокого аэродинамического сопротивления при прохождении воздуха через вращающуюся турбину, пониженная эффективность отделения более легких и мелких фракций, во-первых, вследствие ее налипания на стенки корпуса и виброконусы, что приводит к уменьшению сечения рабочей зоны за счет неэффективно организованной регенерации рабочих поверхностей виброконусов посредством вибрации, которая в отдельных случаях может привести к уплотнению осевшего продукта и уменьшению пропускной способности, во-вторых, вследствие выхода тонкой фракции из кольцевых каналов в потоке воздуха, обусловленного закруткой воздушного потока.The main disadvantages of the described method of aerocentrifugal separation of grinding products are increased energy intensity due to high aerodynamic resistance when air passes through a rotating turbine, reduced separation efficiency of lighter and smaller fractions, firstly, due to its adhesion to the walls of the casing and vibrocones, which leads to a decrease cross-sections of the working area due to inefficiently organized regeneration of the working surfaces of the vibrocones through vibration, which in some cases ayah can lead to compaction of the settled product and reduced throughput, secondly, due to the exit of a fine fraction from the annular channels in the air stream, due to swirling of the air stream.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение энергоемкости и повышение эффективности отделения мелкодисперсных частиц, то есть мелких фракций, от воздуха.The objective of the present invention is to reduce the energy intensity and increase the efficiency of separation of fine particles, that is, fine fractions, from air.

Поставленная задача решается тем, что в способе инерционной сепарации мелкодисперсных частиц, включающем ввод аэродисперсного потока внутрь корпуса в конически сужающееся пространство, транспортирование аэродисперсного потока в конически сужающемся кольцевом пространстве и вывод фракций по дисперсности при проведении аэродисперсного потока через кольцевые каналы в конически сужающемся кольцевом пространстве, согласно изобретению ввод аэродисперсного потока осуществляют осесимметрично пульсационно внутрь корпуса, транспортирование аэродисперсного потока в конически сужающихся кольцевых пространствах, образованных коническими элементами, совершающими свободные колебания относительно друг друга и корпуса, соединенных гибкими элементами, вывод воздуха и мелкой фракции в кольцевое пространство, образованное набором конических элементов и коническим корпусом, транспортирование и сепарацию мелкой фракции производят при закрутке в восходящем потоке воздуха на внутренней поверхности конического корпуса. Воздух выводят через тангенциальный патрубок выхода очищенного воздуха, мелкую фракцию выводят через патрубок для вывода мелкой фракции. Крупную фракцию транспортируют вниз к отверстию для ее вывода посредством движения в осевом направлении обогащенного аэродисперсного потока.The problem is solved in that in a method of inertial separation of finely dispersed particles, which includes introducing an aerodispersed stream into the body in a conically tapering space, transporting the aerodispersed stream in a conically tapering annular space and removing fractions by dispersion when conducting an aerodispersed flow through the annular channels in a conically tapering annular space, according to the invention, the input of the aerodisperse flow is carried out axisymmetrically pulsating into the body, the aerodispersed flow in conically tapering annular spaces formed by conical elements that oscillate freely relative to each other and the casing, connected by flexible elements, the air and the fine fraction are withdrawn into the annular space formed by the set of conical elements and the conical casing, transportation and separation of the fine fraction are carried out at swirling in an upward flow of air on the inner surface of the conical body. Air is discharged through the tangential outlet pipe of the purified air, the fine fraction is discharged through the pipe to output the fine fraction. The coarse fraction is transported down to the hole for its output by axial movement of the enriched aerodisperse stream.

Уменьшение энергоемкости обеспечивается, во-первых, отсутствием необходимости закрутки аэродисперсного потока в конфузорном пространстве приводной пустотелой турбины, дополнительной закрутки аэродисперсного потока в приводном вращающемся патрубке и его направления вниз с созданием вихревого шнура посредством системы соосно расположенных с турбиной и вращающимся патрубком приводных усеченных вращающихся виброконусов; во-вторых, пониженным аэродинамическим сопротивлением за счет уменьшения количества и протяженности рабочих пространств вследствие отсутствия необходимости применения конфузорного пространства пустотелой турбины при прохождении аэродисперсного потока.The decrease in energy intensity is ensured, firstly, by the absence of the need to twist the aerodispersed flow in the confuser space of the drive hollow turbine, to additionally twist the aerodispersed flow in the rotary drive nozzle and its downward direction through the creation of a vortex cord through a system of truncated rotary vibrocons coaxially located with the turbine and the rotating nozzle; secondly, reduced aerodynamic drag due to a decrease in the number and length of working spaces due to the lack of the need to use the confuser space of a hollow turbine during the passage of the aerodispersed flow.

Повышение эффективности отделения мелкодисперсных частиц от воздуха обеспечивается благодаря предварительному концентрированию аэродисперсного потока и началу разделения мелкой фракции на конических элементах, совершающих свободные колебания посредством ввода аэродисперсного потока внутрь корпуса осесимметрично пульсационно, обеспечивающего движение осевших фракций к отверстию для вывода крупной фракции.The increase in the efficiency of separation of fine particles from air is ensured by preliminary concentration of the aerodispersed stream and the beginning of separation of the fine fraction on conical elements, which oscillate freely by introducing the aerodispersed stream into the housing axisymmetrically pulsating, which ensures the movement of the settled fractions to the hole for outputting a large fraction.

На приведенном чертеже изображена схема осуществления способа инерционной сепарации мелкодисперсных частиц.The drawing shows a diagram of the method of inertial separation of fine particles.

На чертеже дополнительно вертикальными линиями со стрелками обозначено направление ввода аэродисперсного потока; горизонтальной линией со стрелкой - направление вывода очищенного воздуха; вертикальными точечными линиями со стрелками - направление вывода крупной и тяжелой фракции аэродисперсного потока; наклонной штрихпунктирной линией со стрелкой - направление вывода мелкой фракции; наклонными пунктирными линиями со стрелками - направление движения воздуха и мелкой фракции.In the drawing, in addition, vertical lines with arrows indicate the direction of entry of the aerodispersed flow; a horizontal line with an arrow - the direction of the output of purified air; vertical dotted lines with arrows - the direction of withdrawal of large and heavy fractions of the aerodisperse stream; oblique dash-dot line with an arrow - the direction of output of the fine fraction; oblique dashed lines with arrows - the direction of movement of air and small fractions.

Способ инерционной сепарации мелкодисперсных частиц реализуется при помощи конических элементов 1, крепящихся к гибким элементам, выполненным в виде подвесов 2. Корпус 3, в котором размещены конические элементы 1 на гибких подвесах 2, снабжен патрубком 4 для очищенного воздуха, патрубком 5 для входа аэродисперсного потока, отверстием 6 для вывода крупной фракции, сборником 7 для крупной фракции, патрубком 8 для вывода мелкой фракции.The method of inertial separation of fine particles is implemented using conical elements 1, attached to flexible elements made in the form of suspensions 2. The housing 3, in which the conical elements 1 are located on flexible suspensions 2, is equipped with a pipe 4 for purified air, a pipe 5 for entering the aerodispersed stream , a hole 6 for outputting a large fraction, a collector 7 for a large fraction, a pipe 8 for outputting a small fraction.

Способ инерционной сепарации мелкодисперсных частиц осуществляется следующим образом. Аэродисперсный поток подают осесимметрично пульсационно в конически сужающееся пространство корпуса 3 через патрубок 5 для входа аэродисперсного потока 5 и осуществляют транспортирование аэродисперсного потока. Транспортирование аэродисперсного потока в конически сужающихся кольцевых пространствах, образованных внутри конических элементов 1 уменьшающегося размера, совершающих свободные колебания относительно друг друга и корпуса 3 с амплитудой А и угловой скоростью ω, соединенных гибкими подвесами 2, вывод воздуха и мелкой фракции в кольцевое пространство, образованное набором конических элементов 1 и коническим корпусом 3, транспортирование и сепарацию мелкой фракции производят при закрутке в восходящем потоке воздуха на внутренней поверхности конического корпуса 3.The method of inertial separation of fine particles is as follows. The aerodisperse stream is fed axisymmetrically pulsation into the conically tapering space of the housing 3 through the nozzle 5 for the entrance of the aerodisperse stream 5 and the aerodisperse stream is transported. Transportation of the aerodispersed flow in conically tapering annular spaces formed inside the conical elements 1 of decreasing size, making free vibrations relative to each other and the casing 3 with amplitude A and angular velocity ω connected by flexible suspensions 2, the air and small fraction are led into the annular space formed by the set conical elements 1 and conical body 3, transportation and separation of the fine fraction is carried out when swirling in an upward flow of air on the inner surface bristle tapered body 3.

Вывод фракций по дисперсности производят при проведении аэродисперсного потока через кольцевые каналы конических элементов 1 в конически сужающихся кольцевых пространствах.The dispersion of the fractions is carried out when conducting an aerodispersed flow through the annular channels of the conical elements 1 in the conically tapering annular spaces.

При этом крупные частицы при ударе о внутреннюю поверхность конических элементов 1 и изменении траектории движения по направлению к оси аэродисперсного потока транспортируют вниз к отверстию 6 для вывода крупной фракции посредством движения в осевом направлении обогащенного аэродисперсного потока, далее - в сборник 7 для крупной фракции.In this case, large particles, upon impact on the inner surface of the conical elements 1 and a change in the trajectory of movement towards the axis of the aerodispersed flow, are transported down to the hole 6 for outputting the coarse fraction by axially moving the enriched aerodisperse flow, and then to the collector 7 for the coarse fraction.

Транспортирование и сепарацию мелкой фракции производят при закрутке в восходящем потоке воздуха на внутренней поверхности конического корпуса 3. Таким образом, мелкую фракцию с частью воздуха выводят через верхние сечения конических элементов 1, подвешенных на гибких подвесах 2, и в потоке восходящего воздуха, совершающего винтовое движение, направляют к внутренней поверхности конического корпуса 3, транспортируют по ней вниз к патрубку 8 для вывода мелкой фракции, причем частицы, осевшие на поверхности конических элементов 1, выводят вниз к патрубку 8 для вывода мелкой фракции благодаря вибрации этих элементов под действием пульсационной подачи аэродисперсного потока.Transportation and separation of the fine fraction is carried out while swirling in an upward flow of air on the inner surface of the conical body 3. Thus, the fine fraction with a part of the air is discharged through the upper sections of the conical elements 1 suspended on flexible suspensions 2, and in the flow of upward air making screw movement , sent to the inner surface of the conical body 3, transported along it down to the pipe 8 to output the fine fraction, and the particles deposited on the surface of the conical elements 1, bring out from to the pipe 8 for output of the fine fraction due to the vibration of these elements under the action of the pulsating air flow dispersion.

Очищенный воздух по винтовой траектории поднимается вверх, и его выводят через тангенциальный патрубок 4 для очищенного воздуха.The purified air rises along a helical path, and it is discharged through the tangential pipe 4 for purified air.

Таким образом, применение предложенного способа инерционной сепарации мелкодисперсных частиц позволяет осуществить увеличение технологической эффективности фракционирования продуктов размола, с обеспечением очистки воздуха от пыли при снижении энергозатрат.Thus, the application of the proposed method of inertial separation of fine particles allows to increase the technological efficiency of fractionation of grinding products, with the provision of air purification from dust while reducing energy consumption.

Claims

A method of inertial separation of finely dispersed particles, comprising introducing an aerodisperse stream into the conically narrowing space, transporting the aerodisperse stream into conically narrowing annular spaces and outputting fractions by dispersion when conducting an aerodisperse flow through the annular channels in a conically narrowing annular space, characterized in that the aerodisperse stream is introduced carry out axisymmetric pulsation inside the body, transporting the aerodisperse flow in a conical and tapering annular spaces formed by conical elements, making free vibrations relative to each other and the body, connected by flexible elements, the air and small fraction are withdrawn into the annular space formed by a set of conical elements and a conical body, the transportation and separation of the fine fraction is carried out during swirling in an upward flow air on the inner surface of the conical body, the air is discharged through the tangential outlet pipe of the purified air, removing a small fraction t through the nozzle to withdraw the fine fraction, while the large fraction is transported down to the hole for its output by axially moving the enriched aerodisperse stream.