SU1755946A1 - Пневматический классификатор - Google Patents

Abstract

Применение. Изобретение относитс  к области разделени  сыпучих материалов. Сущность изобретени  заключаетс  в разделении материала в центробежном воздушном поле. Классификатор включает корпусе пересыпными элементами, полыми вставками и винтообразными пересыпными элементами 1, з.п.ф-лы. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  разделени  по крупности дисперсных сыпучих материалов воздушных потоках на два продукта по границе 0,02-0,1 мм и может примен тьс  в химической, металлургической , строительной и других отрасл х промышленности , где перерабатываютс  порошкообразные материалы.

Известен пневматический сепаратор с пересыпным элементом в виде винта, предназначенного дл  закручивани  воздушного потока в разделительной камере.

Недостатком сепаратора  вл етс  низкое качество разделени . Оно обусловлено тем, что процесс классификации в аппарате происходит в одну стадию (однократно), и дополнительна  перечистка продуктов не предусмотрена.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению  вл етс  гравитационный пневматический классификатор , содержащий вертикально установленный корпус круглого поперечного сечени  с расположенными внутри него поочередно по высоте выполненными в виде усеченных конусов и винтообразными пересыпными элементами, загрузочный и разгрузочный патрубки, патрубки дл  подвода и отвода воздуха. В данном устройстве процесс разделени  организован по многостадийному - каскадному принципу, что позвол ет достичь более высокой по сравнению с предыдущим аппаратом эффективности разделени .

Недостатком известного классификатора  вл етс  низкое качество при разделении мелкодисперсных материалов по границам менее 0,1 мм, обусловленного следующими причинами.

1. Недостаточное силовое воздействие низкоскоростного воздушного потока на классифицируемый материал.

Мелкодисперсные сыпучие материалы в диапазоне крупности до 0,1 мм имеют высокую склонность к образованию агрегатов из слипшихс  частиц за счет различных ко- агул ционных факторов. Разделение таких материалов по границе 0,02-0,1 мм в рассматриваемом аппарате происходит при низких скорост х воздушного потока, не превышающих 1,0 м/с. Величина скорости, необходима  дл  разделени  сыпучего материала по заданной границе в восход щем

(Л

ел ю

4 О

воздушном потоке приближенно равна величине скорости витани  частиц граничного размера. Так, например, дл  частиц с плотностью 3000 кг/м I и с диаметром 0,02-0,1 мм скорость витани  составит 0,04-0,9 м/с. При такой скорости воздушного потока его силовое воздействие на раздел емый материал недостаточно дл  разбиени  агрегатов на отдельные частицы. Это приводит к тому, что агрегаты, содержащие мелкие ча- стицы, благодар  своей большой массе осаждаютс  в крупный продукт и значительно снижают эффективность разделени .

2, Смешивание уже разделительных мелких и крупных фракций между собой.

В процессе работы классификатора восход щий воздушный поток, движущийс  вдоль корпуса, закручиваетс  винтообразными пересыпными элементами. При этом крупна  фракци  сыпучего материала, со- держаща  наиболее массивные и инерционные частицы, за счет действи  центробежных сил, сообщаемых закрученных воздушным потоком, отводитс  к стенке корпуса и осаждаетс  вдоль нее к пересыпному конусу. Мелка  фракци , состо ща  из легких частиц, остаетс  в воздушном потоке и вместе с ним движетс  вверх к вышерасположенному конусу. При прохождении через отверстие этого конуса восход щий поток мелкой фракции встречаетс  с нисход щим потоком крупной фракции из верхней части корпуса, осаждающа  крупна  фракци  в отверстии нижерасположенного конуса встречаетс  с потоком мел- кой фракции из нижней части. В результате выделенные из каждой ступени мелка  и крупна  фракци  в отверсти х усеченных конусов смешиваютс  с поступающими с других ступеней разделени  продуктами, что приводит к снижению остроты сепарации .

Цель изобретени  - повышение эффективности разделени  мелкодисперсных материалов за счет интенсификации силового воздействи  воздушного потока на классифицируемый материал и разграничени  зон движени  разделенных мелких и крупных фракций.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что пневматический классификатор, содержащий установленный вертикально цилиндрический корпус, и расположенные внутри корпуса с чередованием относительно друг друга по высоте пересыпные элементы вин- тообразной формы и в форме усеченных конусов , патрубок дл  вывода мелкой фракци и патрубок дл  подЗчи воздуха и вывода крупной фракции, размещенные соответственно в верхней и нижней част х корпуса.

загрузочный патрубок, установленный в средней части корпуса, снабжен полыми вставками большего и меньшего диаметра, расположенными соосно внутри корпуса между пересыпными элементами в форме усеченных конусов с чередованием относительно друг друга, кажда  вставка выполнена из цилиндрической обечайки и соединенного с ее нижним торцом своим меньшим основанием конфузора, при этом каждый элемент винтообразной формы размещен внутри каждой цилиндрической обечайки вставки большего диаметра, а загрузочный патрубок соединен с одной из цилиндрических обечаек вставки большего диаметра.

Благодар  такой компоновке элементов в классификаторе образуютс  два канала: центральный - внутри вставок, и периферийный - около стенок корпуса. Элементы в виде усеченных конусов, периодических перекрывающие периферийный канал, и кон- фузоры вставок, концентрирующие восход щий воздушный поток, способствуют тому, что больша  часть потока направл етс  в центральный канал, и скорость движени  воздуха в нем намного превышает скорость в шахте классификатора - прототипа . Кроме того, уменьшение площади поперечного сечени  каналов вставок по направлению движени  потока (переход от конфузора к цилиндрической обечайке), оказывает дополнительное ускор ющее действие. В результате силовое воздействие воздушного потока нз наход щиес  в нем частицы материала повышаетс . Данный эффект усиливаетс  при закручивании высокоскоростного потока винтообразными элементами и периодическим изменением траектории его движени  при сгибании вставок. Центробежные силы, сообщаемые материалу закрученным воздушным потоком и эффект раскрыти  потока на выходе из вставок способствуют тому, что крупные (т желые) частицы материала отбрасываютс  в периферийный канал и осаждают вдоль стенок корпуса. Мелкие (легкие) частицы материала остаютс  в центральном канале и восход т вместе с воздушным потоком. Со- осное расположение вставок и их поверхности преп тствуют смешиванию разделенных мелких и крупных фракций В каждой паре вставок, расположенной между соседними элементами в виде усеченных конусов, диаметр вышерасположенной вставки меньше диаметра нижерасположенной . Это исключает попадание крупных частиц материала, отбрасываемых на периферию закрученным потоком, в центральный канал и преп тствует засорению

мелких фракций. Конкретное соотношение диаметров вставок зависит от условий задачи разделени  (вида сыпучего материала, его гранулометрического состава, требуемой границы и остроты сепарации) и определ етс  экспериментально. Опытные испытани  классификатора показали, что высока  острота сепарации достигаетс  в диапазоне отношений диаметров от 1,4 до 4,0. При значени х меньше 1.4 диаметр вышерасположенной вставки мало отличаютс  от диаметра нижерзсположенной, что приводит к загр знению мелкого продукта крупными частицами. При отношении диаметра более 4,0 внутренний канал вышерасположенной вставки по сравнению с корпусом и большей вставкой имеет малую площадь поперечного сечени  и, следовательно , высокое аэродинамическое сопротивление , что преп тствует прохождению через него воздушного потока и нарушает режим работы аппарата.

Загрузочный патрубок классификатора соединен с внутренней полостью обечайки одной из вставок с винтообразным пересыпным элементом. При такой загрузке исходный материал сразу попадает в высокоскоростной воздушный поток и содержащиес  в нем агрегаты разрушаютс , что повышает эффективность разделени .

Вставки установлены в шахте классификатора с возможностью вертикального перемещени  вдоль ее оси. Это позвол ет регулировать скорости воздушных потоков в каналах шахты и определ ть необходимые режимы работы дл  конкретного сыпучего материала и границы разделени .

На фиг.1 схематически представлен общий вид классификатора; на фиг,2 - конструкци  подвижного креплени  вставок; на фиг.З и 4 - схемы движени  воздуха и фракций материала в аппарате.

Пневматический классификатор (фиг.1) состоит из вертикально установленного цилиндрического корпуса 1, внутри которого расположены пересыпные элементы 2, представл ющие собой усеченные конуса. Между каждыми двум  соседними элементами 2 соосно шахте 1 установлены две полые вставки 3 и 4. Нижерасположенна  вставка 3 содержит две части: верхнюю - цилиндрическую обечайку 5, и нижнюю - конфузорб, примыкающий к обечайке 5своим меньшим основанием. Внутри обечайки 5 установлен винтообразный пересыпной элемент 7, выполненный из радиально расположенных лопастей 8 с регулируемым углом наклона («) к вертикали. Вышерасположенна  вставка 4 состоит из аналогичных обечайки 9 и конфузора 10 с

диаметром, в 1,4-4,0 раза меньшим, чем у вставки 3. Загрузочный патрубок 11 подачи исходного материала присоединен к оби- чайке 5 одной из вставок 3. Патрубок 12, 5 расположенный внизу шахты 1. предназначен дл  подачи воздуха и разгрузки крупного продукта разделени . Патрубок 13, установленный над шахтой 1, служит дл  вывода из аппарата мелкого продукта вме0 сте с воздушным потоком.

Устройство регулировани  расположени  вставок 3 и 4 по высоте (фиг.2) включает в себ  оси 14. на внешнем конце которых закреплены руко тки 15, а на внутреннем 5 рычаги 16, шарнирно соединенные с вставками 3 и 4.

Классификатор также снабжен пылеулавливающим устройством дл  выделени  мелкого продукта из воздушного потока и

0 сборным бункером крупного продукта (на фиг.1 не показаны).

Пневматический классификатор мелкодисперсных материалов работает следующим образом (фиг.3,4).

5 Воздушный поток поступает в шахту 1 аппарата через патрубок 12,При прохождении пересыпных элементов 2 и вставок 3 и 4 поток раздел етс  на части (фиг.З). Одна часть- В1, движетс  по внутреннему каналу

0 вставки 3 к винтообразному пересыпному элементу 7, а друга  - В2, проходит через зазор b между конфузором 6 и конусом 2 и направл етс  в кольцевой канал, образованный стенкой корпуса 1 и обечайкой 5

5 вставки 3. Количественное соотношение потоков В1 и В2 зависит от величины зазора b и аэродинамического сопротивлени  внут реннего канала вставки 3, которое з свою очередь определ етс  диаметром di обечай0 ки 5 и углом а наклона лопастей 8 винтообразного элемента 7. Чем больше диаметр di обечайки 5. меньше угол а и зазор Ь, тем больше поток В1, и наоборот.

Регулирование зазора b осуществл ет5 с  следующим образом. Посредством руко ток 15 оси 14 поворачиваютс  в одну сторону на одинаковый угол. При этом рычаги 16, шарнирно соединенные с вставками 3 и 4, поднимают или опускают их, не нару0 ша  соосного расположени .

Из вставки 3 воздушный поток В1 выходит закрученным винтообразным элементом 7. Центральна  его часть - ВЗ направл етс  во внутренний канал вставки

5 4, периферийна  часть - В4 за счет действи  центробежных сил отходит к стенке корпуса 1 и, слившись с потоком В2 образует поток В5, который движетс  через кольцевой зазор С между нижней кромкой конуса 2 и

обечайкой 9. Соотношение потоков ВЗ и В4 определ етс  рассто нием h между вставками , диаметрами d2 и бз обечайки 9 и кон- фузора 10. Чем меньше рассто ние h и больше диаметры d2 и d3, тем больше поток В4.

При выходе из вставки 4 потоки В4 и В5 сливаютс  внутри элемента 2. Этим заканчиваетс  первый цикл перераспределени  воздушных потоков, т.к. В4+В5 В1+В2. При дальнейшем восхождении суммарный поток (В4+В5) снова распредел етс  на части В1 и В2 и цикл повтор етс .

Исходный сыпучий материал по патрубку 11 поступает в нижнюю часть обечайки 5 вставки 3, расположенной в средней по высоте части корпуса 1 (фиг.4). Величины зазора b и диаметра di выбираютс  такими, чтобы поток В1 обеспечивал транспортирование всех фракций материала вверх. При этом расход и поток В1  вл етс  высокоскоростным. Попада  в него, сыпучий материал диспергируетс , агрегаты из слипшихс  частиц начинают разрушатьс . Эти процессы интенсифицируютс  при прохождении материала через винтообразный элемент 7, где двухфазный поток контактирует с лопаст ми 8 и закручиваетс . Угол наклона лопастей 8 устанавливаетс  на заданную границу разделени  и соответствует такому центробежному воздействию, при котором частицы с размером более граничного на выходе из вставки 3 отбрасываютс  к стенке корпуса 1 и осаждаютс  вдоль нее, образу  поток К1 крупной фракции. Мелкие частицы, дл  которых сила сопротивлени  воздушного потока превышает центробежную , увлекаютс  потоком В4 в канал меньшей вставки 4 и образуют поток М1 мелкой фракции. Так происходит перва  стади  разделени . Конструктивные размеры h, d2 и d3  вл ютс  дополнительными параметрами , с помощью которых регулируетс  граница разделени . Чем больше диаметры d2 и ds и меньше рассто нию h, тем большее количество частиц материала вовлекаетс  в поток М1 и тем больше граница разделени .

Диаметр da вставки 4 меньше диаметра di большей вставки в 1,4-4,0 раза. Данный диапазон, как указывалось выше, установлен экспериментально и соответствует оптимуму по остроте сепарации. Конкретные значени  dt и da, а также d3 определ ютс  исход  из задачи разделени .

Изменение рассто ни  h осуществл етс  путем поднимани  или опускани  вставки 4 аналогично изменению зазора Ь.

На выходе из вставки 4 воздушный поток ВЗ, несущий в себе фракцию М1, раскрываетс  и скорость его резко падает. При

этом содержащиес  в М1 случайные крупные частицы осаждаютс  вокруг обечайки 9, образу  вторичную крупную фракцию К2. Оставшиес  в потоке ВЗ мелкие частицы вторична  мелка  фракци  М2, двигаютс  вместе с воздухом вверх. Таким образом над вставкой 4 осуществл етс  втора  стади  разделени  - перечистка фракции Л/11 первой стадии.

0 Треть  стади  разделени  - перечистка крупной фракции К2 происходит в кольцевом зазоре С между обечайкой 9 и конусом

2,где осаждающийс  материал провеиваетс  восход щим воздушным потоком В5.

5 Скорость потока В5 регулируетс  изменением рассто нием h, зазора С, диаметров d2 и do и устанавливаетс  на заданную границу разделени  экспериментально. Мелкие частицы , содержащиес  в фракции К2, подхва0 тываютс  воздушным потоком и поднимаютс  вместе с ним, образу  поток мелкой фракции МЗ. Внутри элемента 2 фракци  МЗ сливаетс  с потоком фракции М2 второй стадии разделени . В совокупно5 сти эти две фракции составл ют мелкий продукт одного завершенного цикла разделени . При дальнейшем движении вместе с воздухом вверх они попадают в воздушный поток В1 вышерасположенного

0 участка корпуса 1 и направл ютс  на второй цикл разделени , который происходит аналогично первому.

Крупна  фракци  третьей стадии разделени  КЗ осаждаетс  вокруг меньшей

5 вставки 4 и в закрученном воздушном потоке ВЗ сливаетс  с фракцией К1 и осаждаетс  к нижерасположенному зазору С, где происходит четверта , последн   стади  разделени  цикла. Здесь фракци  К1 и КЗ

0 провеиваютс  воздушным потоком В5. При этом содержащиес  в них случайные мелкие частицы - фракци  М4, потоками В5 и В1 возвращаетс  во внутренний канал вставки

3,где транспортируетс  вверх и вторично 5 пройд  цикл разделени  направл етс  в

мелкий продукт. Крупные частицы - фракци  К4, представл юща  собой крупный продукт цикла, осаждаетс  навстречу потоку В5 в нижерасположенную часть шахты,

0 снова попадает в кольцевой зазор С и подвергаетс  дополнительным циклам разделени .

На прот жении всех циклов потоки мелких и крупных фракций разделены поверх5 ност ми вставок. Мелкие фракции восход т вместе с воздушным потоком в центральном канале внутри вставок, а крупные - осаждаютс  в периферийной зоне около стенок корпуса. Соосное расположение вставок преп тствует пересечению потоков

мелких и крупных фракций и обеспечивает одинаковые услови  разделени  на каждой стадии (одинаковые скорости потоков и их симметричность относительно оси корпуса, равномерное распределение материала. Таким образом, вставки исключают перемещение разделенных частиц и позвол ют по сравнению с прототипом значительно увеличить эффективность классификации, Мно- гостадийность разделени  в воздушных потоках различного направлени  и их высока  скорость повышает интенсивность сило- вого воздействи  воздуха на мелкодисперсные частицы и также способствуют высококачественной сепарации.

После прохождени  всех циклов разделени  мелкий продукт вместе с воздушным потоком через патрубок 13 выводитс  из классификатора и транспортируетс  в пылеулавливающее устройство. Крупный про- дукт через патрубок 12 разгружаетс  самотеком в сборный бункер.

Сравнительные испытани  за вл емого устройства и классификатора-прототипа при разделении мелкодисперсного молото- го периклаза по границам 0,03-0,08 мм показали , что при одинаковых габаритах и производительности предлагаемый аппарат имеет остроту сепарации по показателю Эдера-Майера Х75/25 на 12-17% выше, чем прототип,

В качестве базового объекта предлагаетс  классификатор дл  разделени  электротехнического периклазового порошка по границе 0,06 мм. Применение аппарата предлагаемой конструкции взамен эксплуатируемого позволит на 15% повысить остроту сепарации и на 8-10% увеличить выход готового продукта.

Claims (2)

1.Пневматический классификатор, включающий установленный вертикально цилиндрический корпус, расположенные внутри корпуса с чередованием относительно друг друга по высоте пересыпные элементы винтообразной формы и в форме усеченных конусов, патрубок дл  вывода мелкой фракции и патрубок дл  подачи воздуха и вывода крупной фракции, размещенные соответственно в верхней и нижней част х корпуса, загрузочный патрубок, установленный в средней части корпуса, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности классификации мелкодисперсных материалов, классификатор снабжен полыми вставками большего и меньшего диаметров, расположенными со- осно внутри корпуса между пересыпными элементами в форме усеченных конусов с чередованием относительно одна к другой, кажда  вставка выполнена из цилиндрической обечайки и соединенного с ее нижним торцом своим меньшим основанием конфу- зора, при этом каждый элемент винтообразной формы размещен внутри каждой цилиндрической обечайки вставки большего диаметра, а загрузочный патрубок соединен с одной из цилиндрических обечаек вставки большего диаметра.

2.Классификатор по п.1. о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что вставки установлены с возможностью вертикального перемещени .

Фиг 1

16

1

15

А-К

Фаг.2

17/рЛ

i

в;

NM v

v г у

М dt

BJ

В2

УМУ

/

9,

ГО