SU1731294A1 - Каскадный классификатор - Google Patents

Abstract

Использование: сухое обогащение и фракционирование сыпучих материалов в воздушной среде, разделение порошков на два продукта по граничному зерну 0,05-5,0 мм. Сущность изобретени  каскадный классификатор содержит сепарационную шахту 1 с пересыпными полками 2, установленными на ее боковых стенках наклонно в шахматном пор дке, загрузочное приспособление 4, патрубок 12 дл  подачи воздушного потока, разгрузочные приспособлени  крупной 6 и мелкой 9 фракций и распределительные элементы 3. Загрузочное приспособление 4 расположено в средней части сепарационной шахты 1. Патрубок 12 дл  подачи воздушного потока установлен в нижней части шахты 1. Разгрузочные приспособлени  крупной 6 и мелкой 9 фракций расположены соответственно в нижней и верхней част х шахты 1. Каждый распределительный элемент 3 расположен между смежными пересыпными полками 2 и выполнен в виде поворотной пластины с гори- зонтепьной осью в ее средней части 1 ил е

Description

Изобретение относитс  к устройствам сухого обогащени  и фракционировани  сыпучих материалов в воздушной среде и предназначено дл  разделени  порошков на два продукта по граничному зерну 0,05- 5,0 мм.

Каскадный классификатор может примен тьс  в металлургической, химической, горнодобывающей и других отрасл х промышленности .

Известны гравитационные пневматические классификатогы по авт. ев N°. 988364, кл. В 07 В 4/02, 23..81, авт ев №1069877, кл. В 07 В 4/08, 14.05.82, авт ев № 1088817, кл. В 07 В 4/00, 07.02.83 авт св. № 1122376, кл. В 07 В 4/00, 28.03.83.

Основной особенностью этих аппаратов , как и прототипе авг св. № 522860, кл.

В 07 В 4/00, 1976)  вл етс  наличие пересыпных элементов, установленных в шахматном пор дке по высоте.

Конструкци  классификатора предусматривает зигзагообразное поступательное движение воздушного потока вверх и интенсивное вихреобразование над и под пересыпными полками.

Прототип работает следующим образом . Исходный продукт поступает на один из пересыпных элементов и с него в восход щий воздушный поток. Крупные зерна Ki под преобладающим действием силы т жести опускаютс , поочередно скатываютс  с пересыпных элементов и, пересека  восход щий воздушный поток, очищаютс  от мелких частиц Mi Эти частицы подхватываютс  потоком и вынос тс  в верхнюю часть

СО

ю ю

шахты классификатора. Однако в результате многочисленных соударений между собой и стенками аппарата скорости частиц одного размера приобретают различные значени , как по величине, так и по направлению . При этом часть мелких частиц Ма может опускатьс , а некотора  дол  крупных зерен К2 - подниматьс .

Дл  перечистки этих случайных фракций большое значение имеет образование вихрей в шахте классификатора. Попада  в надполочный вихрь А, частицы под действием центробежной силы расслаиваютс , выбрасываютс  из него и раздел ютс  в восход щем потоке. Одновременно разбиваютс  слипшиес  агрегаты частиц мелких фракций, что исключает их попадание в крупный продукт.

Расслаивающее и диспергирующее действие подполочного вихр  Б аналогично, но частицы сыпучего материала выбрасываютс  из него не в  дро раздел ющего потока , а на ближнюю стенку классификатора и осаждаютс  вдоль нее на расположенный ниже пересыпной элемент, где раздел ютс .

Прототип и другие перечисленные классификаторы имеют следующие существенные недостатки.

1.Низкое качество сепарации при разделении по тонким границам (менее 100 мкм). Если дл  разделени  по крупной границе скорость воздушного потока а соответственно и интенсивность вихреоб- разовани  достаточно велики и расслоение частиц в вихр х происходит эффективно, при малых границах разделени  интенсивность вихреобразовани  и расслаивани  снижаетс . Веро тность попадани  случайных фракций мелких частиц в крупные и крупных зерен в мелкий продукт возрастает , что ухудшает качество классификации

2.Неэффективное действие подполоч- ных вихрей.

В рассматриваемых конструкци х аппаратов подполочные вихри ориентированы так, что больша  часть расслоившихс  и диспергированных частиц отбрасываетс  к стенкам и, осажда сь вдоль них, смешиваетс  на нижних пересыпных элементах с уже разделенным потоком крупных зерен Возникает необходимость в повторной классификации, эффективность работы аппарата снижаетс 

3.Невозможность автономной регулировки работы каждой разделительной ступени (каскада).

При разделении сыпучего материала необходимо в верхней части классификатора задержать поднимающиес  случайные

крупные зерна и вернуть их вниз, а в нижней части аппарата обеспылить опускающийс  крупный продукт. Существующие конструкции аналогов этого сделать не позвол ют,

так как разделение происходит одинаково во всех секци х.

Цель изобретени  - повышение качества сепарации и производительности за счет интенсификации раздел ющего воздейст0 ви  на частицы сыпучего материала и возможности регулировани  величины этого воздействи  автономно на каждой ступени разделени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

5 в каскадном классификаторе, включающем сепарационную шахту с пересыпными полками , установленными на ее боковых стенках наклонно в шахматном пор дке, загрузочное приспособление, расположен0 ное в средней части сепарационной шахты, патрубок дл  подачи воздушного потока, установленный в нижней части шахты, разгрузочные приспособлени  крупной и мелкой фракций, расположенные соответственно в

5 нижней и верхней част х шахты, имеютс  распределительные элементы, каждый из которых расположен между смежными пересыпными полками и выполнен в виде поворотной пластины с горизонтальной осью

0 в средней ее части.

Пластины предназначены дл  регулировани  направлени  и скорости движени  воздушного потока и частиц материала в подполочных вихр х. Установка пластин на

5 горизонтальных ос х обусловлена тем, что возникающие при движении двухфазного потока около пересыпных полок вихри вращаютс  также вокруг горизонтальных осей, и аналогична  ориентаци  пластин не нару0 тает симметричности вихрей, не отклон ет их к стенкам и способствует равномерному распределению материала по ширине шахты Расположение осей в средней части пла- сгин позвол ет измен ть положение как

5 верхних, так и нижних их кромок и, тем самым, более гибко и эффективно регулировать скорость и направление движени  частиц во всем вихре.

Конкретное расположение пластин в

0 шахте зависит от условий проведени  процесса т е от физических свойств классифицируемого материала (грансостава, формы и плотности частиц), требуемой границы разделени  скорости воздушного потока и оп5 редел етс  экспериментально.

Так, в верхних секци х (выше уровн  ввода исходного материала) пластины должны быть ориентированы таким образом, чтобы возвращать частицу материала из- под полки в центр потока с как можно большим дополнительным ускорением. Это достигаетс , когда верхн   кромка пластин отклонена от вертикали к стенке шахты.

В нижних секци х классификатора задача обратна  - необходимо направл ть материал вверх на перечистку от случайно попавших мелких частиц. Здесь пластины должны быть отклонены верхней частью в противоположную сторону - к кромке полок .

Ориентацию пластин измен ют поворотом их вокруг оси, дл  их фиксации в задан- ном положении служит специальное устройство.

Дл  оценки величины дополнительной инерционной силы, позвол ющей интенсифицировать раздел ющее воздействие на частицы сыпучего материала, рассмотрим действующие на частицы силы.

Исход  из второго закона Ньютона имеем:

m

U

mg-ЈFpo - ,

dv dt где t - врем ;

m - масса частицы;

v - скорость движени  частицы;

g -ускорение свободного падени ;

| - коэффициент аэродинамического сопротивлени ;

F - площадь миделевого сечени  частицы;

РО плотность среды;

U - относительна  скорость движени  частицы.

Как в прототипе, так и в предлагаемом устройстве сила т жести mg посто нна. Мен етс  лишь сила аэродинамического сопротивлени . В результате того, что в предлагаемом устройстве зазор между распредел ющей пластиной и нижней поверхностью пересыпной полки может быть в несколько раз меньше половины ширины шахты, скорость выход щих из-под полки частиц может в несколько раз превышать скорость частицы в  дре потока. Примем относительную скорость частиц хот  бы в два раза выше, чем в прототипе. Тогда сила аэродинамического сопротивление - прототипе

P-lF/Ob В предлагаемом классификаторе

Дл  Стоксовской области обтекани  частицы (1) коэффициент

& 24 24-/г где Re - число Рейнольдца;

/и - динамическа  в зкость среды, Тогда

Р 24 F . р Hd7bFp°2

Р 12

fu .

а так как

U1 2U,

Р 12

Јf

d

(2U);

Ј. о

5

0

0

5

0

5

0

5

т.е. сила аэродинамического сопротивлени  в предлагаемом устройстве в два раза выше по сравнению с прототипом. Соответственно и раздел ющее устройство возрастает на эту величину.

Благодар  возможности изменени  ориентации распредел ющих пластин можно регулировать и величину раздел ющего воздействи  по высоте аппарата.

Предлагаемый классификатор изображен на чертеже.

В корпусе 1 классификатора расположены пересыпные элементы 2 и распредели- 5 тельные пластины 3. Дл  загрузки исходного материала служит питатель 4, соедин ющийс  течкой 5 с корпусом 1. Нижний конец корпуса стыкуетс  с бункером 6 крупного продукта, а верхний посредством трубопровода 7 - с пылеулавливающим устройством 8, имеющим бункер Э мелкого материала.

Пылеулавливающее устройство 8 соеди- ненотрубопроводом 10с воздуховодной машиной 11. Дл  подачи воздушного потока в классификатор предназначены патрубки 12, расположенные в нижней части аппарата. Расход воздуха регулируетс  задвижкой 13 и расходомером 14. Дл  изменени  ориентации распределительных пластин 3 служит специальное устройство, содержащее оси 15, к которым внутри шахты прикреплены пластины 3, а снаружи - рычаги 16. Они свободно вращаютс  вокруг вместе с пластинами и могут фиксироватьс  в любом положении .

Каскадный классификатор работает следующим образом. Исходный материал подаетс  питателем 4 по течке 5 в центральную часть корпуса 1 классификатора на один из пересыпных элементов 2. Ссыпа сь с пересыпных элементов, материал провеиваетс  восход щим воздушным потоком и расслаиваетс  на крупный продукт, осаждающийс  в бункер 6, и мелкий, улавливаемый устройством 8 в бункер 9.

Воздушный поток, создаваемый воздуховодной машиной 11, поступает через патрубки 12 и движетс  вверх по шахте 1 классификатора и трубопроводам 7. 10, Настройка на заданный режим разделени 

осуществл етс  поворотом задвижки 13 и по расходомерному устройству 14.

Кажда  секци  классификатора, включающа  один пересыпной элемент, образует , как и в прототипе, одиночный каскад разделени , но в предлагаемом устройстве процесс классификации в каскаде происходит несколько иным образом.

С помощью рычагов 16 и осей 15 распределительные пластины 3 в верхних секци х аппарата (расположенных выше места ввода исходного материала) устанавливают так, как показано на фиг. 2, - с наклоном верхней части пластины под пересыпную полку 2. При этом поток материала вместе с воздухом направл етс  также под элементы 2 и, выход  в зазор между пластиной 3 и полкой 2, раздел етс  на две части. Крупные частицы либо удар ютс  в нижнюю поверхность пересыпной полки и, тер   скорость, осаждаютс  вниз, вдоль стенки шахты, либо вылетают из-под нее, как наиболее инерционные , движутс  вниз, продува сь чистой частью воздушного потока, и освобождаютс  от случайных мелких зерен. Менее инерционные мелкие фракции поворачивают вместе с воздушным потоком и вынос тс  в вышерасположенные секции аппарата, снова попадают в подполочное пространство и перечищаютс  от крупных частиц аналогичным образом. Особенностью работы верхних секций аппарата по сравнению с прототипом  вл етс  то, что не происходит посто нного смешивани  уже отделенного крупного продукта, скатывающегос  с пересыпной полки, с еще не разделившимс  материалом , так как потоки крупных и неразделившихс  частиц движутс  по разные стороны распределительных пластин. Это способствует достижению более высокой эффективности сепарации

В нижних секци х классификатора пластины 3 наклонены по сравнению с верхними секци ми в противоположную сторону. В результате больша  часть воздушного потока направл етс  в канал, образуемый пластиной и расположенной под ней полкой.

Материал в нижних секци х движетс  преимущественно вниз, пересыпа сь по полкам , и периодически пересекает воздушный поток. При этом мелкие частицы, случайно попавшие в нижние секции, подхватываютс  воздухом и вынос тс  вверх, а крупные частицы за счет своей большой массы осаждаютс  вниз.

Силовое воздействие потока на частицы материала в предлагаемом аппарате выше,

чем в прототипе, причем направление дополнительных сил (в верхних секци х - вниз, а в нижних - вверх) способствует увеличению числа ступеней разделени  и повышению эффективности сепарации.

Лабораторные испытани  предлагаемого классификатора при разделении литейных песков показали, что острота сепарации у него по сравнению с прототипом на 6-9% выше.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Каскадный классификатор, включающий сепарационную шахту с пересыпными полками, установленными на ее боковых стенках наклонно в шахматном пор дке, загрузочное приспособление, расположенное в средней части сепарационной шахты, патрубок дл  подачи воздушного потока, установленный в нижней части шахты и разгрузочные приспособлени  крупной и

   мелкой фракций, расположенные соответственно в нижней и верхней част х шахты, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  качества разделени , он снабжен распределительными элементами, каждый из

   которых расположен между смежными пересыпными полками и выполнен в виде поворотной пластины с горизонтальной осью в ее средней части.

   to

   /6