54) СПОСОБ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ПОРОШКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ.ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относитс к пневматической классификации различного сыпучего материала, предназначено дл разделени материалов на два продукта по граничному зерну 5-1000 мкм и может примен тьс в порошковой металлургии , химической, строительной, горной и др. отрасл х дл фракционировани и обогащени как тонких сыпу чих материалов (5-100 мкм), так и бо лее грубых материалов (100-1000 мкм). Наиболее перспективными способами разделени сыпучих материалов вл ютс гравитационные способы классификации . При гравитационных способах классификации процесс разделени происходит в вертикальных восход щих потоках под действием двух сил - массовой силы Р|ц , пропорциональной массе частицы, и силы аэродинамического сопротивлени F , котора увеличиваетс с ростом относительной скорости и диаметра частиц. Дл сферической частицы эти силы можно записать следующим образо. , где d - диаметр частицы; РР - плотность, частицы; Рс - плотность среды; ,W - скорость частицы относи- , тельно потока среды; - коэффициент сопротивлени ; g - ускорение свободного падени . частицы, на которые вследствие их размера действие массовой силы больше, осаждаютс в крупный продукт , частицы с меньшим размером под действием сопротивлени вынос тс в мелкий продукт. , Процесс классификации может вестись при различных режимах обтекани - турбулентном, переходном и ламинарном . Режим обтекани определ етс значением числа Рейхольдса дл частицы о г о ot U с При ii режим обтекани ламинарный , при 1 500 переходный и при Cto 500 - турбулентный. Известен способ разделени частиц , заключающийс в разделении тонких частиц (d 30 мкм:) в сильно разреженной среде, причем -степень разрежени така , что длина свободного пробега молекул становитс несколькб больше размера зерен матерйаИэвестно , что при 7Ъ наступает режим свободно-молекул рного тече- ни газа, который подчин етс своим законам, где М - число Маха. Определим плотность газа при услови х осуществлени данного способа tBoe o 0, ъьъъг Q f ,,80810 нсМ d 30 мкм м/с скорость звука;)U 1,2 кг/м Таким образом, данный способ реа лизуетс при плотности воздуха, рав ной 6- 10 к г /к, т.е. на 4 пор дка ниже нормальной lli . Недостатком способа вл етс то, что при длине свободного пробега молекул, соизмеримой с частицами (например, . 30 мкм) , дискретна структура газа начинаетс сказывать с на законах газовой динамики..Кро ме того, возможно разделение только очень тонких частиц. Недостатком вл етс и сложность осуществлени способа, поскольку требуетс создание значительного вакуума, р. i бх хЮ кг/м . Известен также способ сортировки гетерогенных материалов, заключающийс в разделении материала в вос ход щем воздушном потоке, причем разделительна камера находитс под разрежением 2}. Однако при этом способе разделени разрежение в камере классификатора определ етс аэродинамически сопротивлением шахты классификатора , которое зависит от скорости потока газа и конструкции шахты кла сификатора. Таким образом, разрежение в шахте классификатора жестко св зано со скоростью воздуха - чем больше скорость , тем больше разрежение, Каждому значенивд скорости соответствует только определенное значение разрежени . Однако скорость потока воздуха определ етс границей разделени и максимальна дл наиболее крупного зерна (1-5 мм). Следовательно , максимальное разрежение в к мере классификатора можно получить при делении по крупной границе (d,1 мм), т.е. при максимальной скорос ти воздуха. Известдо, что максимал ное сопротивление сепарационной юахты любого гравитационного клас сификатора при максимальной скорости не превышает 1 м вод.ст. Плотность среды при таком сопротивлении аппарата составл; ет Q РсьозА.«а. -.,08 кг/ гдер- 1,2 кг/м, плотность возду . ха при темпепатуре P - атмосферное давление, м вод.ст. CkP - абсолютное давление в камере классификатора, м вод.ст. Следовательно, при данном способе плотность среды не может быть ниже, чем 1,08 кт/м (даже при делении по границе d мм) , поскольку в установке дл реализации этого способа не представл етс возможным понизить скорость воздуха, сохранив посто нньм разрежение. Таким образом, все известные гравитационные способы разделени осуществл ютс при плотности среды (воздуха) . „„ р i 610 кг/м и ,08 Kr/NT Разделение материала происходит эффективнее в том случае, если дл частиц приграничной крупности (d t ь d ) достигаетс максимальна разница в действии сил F и Рмпрф Известно, что это условие имеет место при более ламинизированном потоке, т.е. в области действи закона Стокса. Чтобы вести процесс раз-делени крупных частиц мм в более ламинарном режиме, т.е. чтобы вести процесс эффективно, необходимо понизить число Рейнольдса . Однако при известных способах , когда плотность среды ,08кг/м, этого достичь невозможно, так как необходимо сохран ть несущую способность потока F с d рс , где m показатель степени измен етс в пределах 1 - 2 и определ етс режимом обтекани . Дл того, чтобы понизить R(.p перевести процесс разделени из турбулентного режима в более ламинарный , понижают плотность среды на 1-3 пор дка. Понижа р в m раз W увеличивают в к раз, где (чтобы сохранить несущую способность потока). Следовательно, произведение W-pj. уменьшаетс ,что ведет к уменьшению . Так, понизив р , мы можем перевести процесс разделени из турбулентного режима обтекани в ламинарный . Тем самым получим наибольшую разницу в действии сил и улучшим эффективность разделени . Понижение плотности среды дает положительный эффекти при разделе- НИИ UO границе мкм, т.е. в области ламинарного режима. Рассмотрим граничный класс, например 30 мкм. Дп частицы справедливо равенство т.е. p.-p.). Дл определени коэффициента сопротивлени воспользуемс формулой Озеена , котора точнее формулы Стокса Тогда условие равновеси частицы d дл среды с плотностьюj равно Шй, ..,,2i.dltwip 42. ь vPr PcJg Р ,i) 2. . 2 . 2 Jc, ег. . а дл среды с плотностью р. -,. (p. , так как jj,4(2) (например р 2650 кг/м - кварцит, а pj 1,29 кг/м - воздух), то можно считать, что массова сила практически не зависит отр,7Г.-Р тогда из (1) и (2) получим гкс1,, м , ., Дл упрощени анализа введем обозначени Q , ,A; , BJ 3iLWjV C , -|-i5 / pca DТогда равенство (3) запишетс Aci + йс1;„ cd Рассмотрим воздействие сил на пр раничный класс дл сред с плотность с, и Рс,, где PC, 7 Pea Пусть, например , приграничный клас.с прго боль ше dpp , т.е. ,, где . Тогда анализ показывает, что A+Bndrp 7 C Dndrp , так как из (5) следует B7D, поскольку . Следовательно Fj.jnprp,a это , что разница в силах Г,пргр и РСПРГР больше при ft., , где р., J. р, , что лучше способствует осаждению крупно приграничной частицы в крупный продукт. Аналогично можно показать что дл среды с плотностью f ij, будет Достигатьс больша разница в силах F npfpH , действующих на мелкий приграничный ndfp,гдe Понижение плотности среды улучшает эффективность разделени по лю бой границе разделени . Известен способ сепарации сыпучего материала, заключающийс в раз делении материала в восход щем пото ке газа, который возникает в резуль тате создани разрежени в верхней части канала. Устройство дл регшиэ ции способа содержит, сепарациоиную камеру, разделенную а секции,циклов вакуум-насос,секцию подвода воздуха и разгрузочные приспособлени З. Недостатком способа вл етс то, что плотность среды (воздуха) не может быть ниже 1,08 кг/м и определ етс скоростью потока в сепарационной камере (размером граничного зерна), В установке дл осуществлени данного способа определенному разрежению соответствует одно значение скорости потока, поэтому в ней нельз изменить скорость воздуха , сохранив посто нным разрежение. Цель изобретени - повышение качества разделени . Поставленна цель достигаетс тем, что процесс разделени частиц ведетс при плотности воздуха 5-10 5-Ю кг/м. В устройстве, реализующем способ, секци подвода воздуха посредством вентилей и труб соедин етс с всасывающим патрубком вакуум-насоса. Наличие нового дополнительного тракта воздуха позвол ет обеспечить плотность воздуха в камере классификатора р 5-10 -5-10 кг/м и при фиксированном разрежении поддер-, живать любую скорость потока за счет отбора части поступающего воздуха . На изображено устройство дл реализации предлагаемого способа . Устройство включает вакуум-насос (вентил тор) 1, гравитационный классификатор 2, питатель 3 материала, циклон 4 дл отделени мелких частиц от воздуха, бункер 5 мелкого продукта , бункер б крупного продукта, секцию 7 подвода воздуха, вакуумную камеру 8, вентиль 9 дл регулировки подачи воздуха, вентиль 10 дл регулировани отбора воздуха и поддержани необходимой скорости в шеосте классификатора, вентиль 11 дл регулировки разрежени в камере классификатора . Установка работает следующим образом . Воздух из атмосферы через вентиль 12 поступает в вакуумную камеру 8. Часть воздуха, поступившего в камеру в количестве, обеспечивающем нужную скорость, отсасываетс через веитиль 10. При этом в камере 8 создаетс разрежение воздуха и следовательно , понижение его плотности. Подготовленный таким образом газ (пониженной плотности) поступает через вентиль 9 в необходимом количестве в секцию 7 подвода воздуха гравитационного классификатора 2, где ойуществл етс разделение материала в восход щем потоке воздуха. Мелкие частицы диаметром d d-p под действием сил аэродинамического, сопротивлени вынос тс . потоком разреженного (пониженной плотности)54) METHOD FOR FRACTIONING POWDERS AND A DEVICE FOR IMPLEMENTING THE INVENTION The invention relates to the pneumatic classification of various bulk materials, intended for separating materials into two products in a boundary grain of 5-1000 µm and can be used in powder metallurgy, chemical, construction, mining, etc. Scale for the fractionation and enrichment of both thin bulk materials (5-100 µm) and more coarse materials (100-1000 µm). The most promising methods for separating bulk materials are gravity classification methods. With gravitational classification methods, the separation process takes place in vertical ascending flows under the influence of two forces — a mass force P, proportional to the particle mass, and an aerodynamic drag force F, which increases with an increase in the relative velocity and particle diameter. For a spherical particle, these forces can be written as follows. where d is the particle diameter; PP - density, particles; Pc is the density of the medium; W is the velocity of a particle relative to the flow of the medium; - resistance coefficient; g - free fall acceleration. Particles to which, due to their size, the effect of mass force is larger, are deposited in a large product, particles with a smaller size are transferred into a small product by the action of resistance. The classification process can be carried out under different flow regimes - turbulent, transitional and laminar. The wraparound mode is determined by the value of the Reicholds number for a particle of about ot U s. At ii, the wraparound mode is laminar, at 1,500 transitional and at Cto 500 - turbulent. The known method of particle separation consists in the separation of fine particles (d 30 µm :) in a highly rarefied medium, and the degree of dilution is such that the free path of molecules becomes several times larger than the grain size of the material. It is known that at 7 the free molecular flow regime occurs. nor a gas that obeys its own laws, where M is the Mach number. Determine the density of the gas under the conditions of this method: tBoe o 0, bust Q f ,, 80810 nSM d 30 µm m / s sound speed;) U 1.2 kg / m Thus, this method is realized at an air density equal to 6-10 kg / h, i.e. 4 times less than normal lli. The disadvantage of the method is that with the mean free path of the molecules commensurate with the particles (for example, 30 microns), the discrete structure of the gas begins to affect the laws of gas dynamics. Moreover, only very fine particles can be separated. The disadvantage is the complexity of the implementation of the method, since it requires the creation of a significant vacuum, p. i bx xy kg / m. A method of sorting heterogeneous materials is also known, which consists in separating the material in an upward air flow, the separation chamber being under a vacuum of 2}. However, with this separation method, the vacuum in the classifier chamber is determined by the aerodynamic resistance of the classifier shaft, which depends on the gas flow rate and the structure of the classifier shaft. Thus, the vacuum in the classifier shaft is rigidly related to the air velocity — the greater the velocity, the greater the vacuum, to each value, only a certain vacuum value corresponds to each velocity value. However, the air flow rate is determined by the boundary of separation and is maximum for the largest grain (1-5 mm). Consequently, the maximum rarefaction in to the measure of the classifier can be obtained when dividing by a large boundary (d, 1 mm), i.e. at maximum air speed. It is known that the maximum resistance of the separation of a yukhta of any gravitational classifier at maximum speed does not exceed 1 m of water column. The density of the medium with such resistance of the apparatus was; em Q сь сь А. «a. -., 08 kg / hder - 1.2 kg / m, the density of the air. ha at temperature P - atmospheric pressure, m water column CkP - absolute pressure in the classifier chamber, m water column Consequently, with this method, the density of the medium cannot be lower than 1.08 kt / m (even when dividing by the border d mm), since in an installation for implementing this method it is not possible to lower the air velocity while maintaining a constant negative pressure. Thus, all known gravity separation methods are carried out at the density of the medium (air). „„ P i 610 kg / m i, 08 Kr / NT Material separation occurs more efficiently if for particles of a frontier size (dt b d) the maximum difference in the action of the forces F and Rmprf is reached. It is known that this condition occurs with more the laminated stream, i.e. in the scope of the Stokes Act. In order to carry out the process of separation of large particles of mm in a more laminar mode, i.e. to lead the process efficiently, it is necessary to lower the Reynolds number. However, with the known methods, when the density of the medium, 08 kg / m, this cannot be achieved, since it is necessary to maintain the carrying capacity of the flow F with d pc, where m the exponent varies from 1 to 2 and is determined by the flow regime. In order to lower R (.p transfer the separation process from the turbulent mode to the more laminar one, reduce the density of the medium by 1-3 times. Lowering p by m times W increase to k times where (to maintain the flow capacity of the stream). Therefore , the product of W-pj. decreases, which leads to a decrease. Thus, by lowering p, we can transfer the separation process from the turbulent flow regime to laminar. Thus, we obtain the greatest difference in the action of forces and improve the separation efficiency. Reducing the density of the medium gives a positive effect and UO SRI separation boundary microns, i.e., in a laminar regime. Consider the boundary class, for example 30 microns. Rn particles equality i.e. p.-p.). To determine the drag coefficient, we use the Oseen formula, which is more accurate than the Stokes formula. Then the equilibrium condition of particle d for a medium with density j is й, .., 2i.dltwip 42. vPr PcJg P, i) 2.. 2 2 Jc, er . and for medium with a density of p. - ,. (p., since jj, 4 (2) (for example, p 2650 kg / m is quartzite, and pj is 1.29 kg / m is air), then we can assume that the mass force practically does not depend on otr, 7G-R then from (1) and (2) we get r1, m,., To simplify the analysis, we introduce the notation Q,, A ;, BJ 3iLWjV C, - | -i5 / pca D Then equality (3) is written Aci + c1; cd Consider the effect of forces on the boundary class for media with density c, and Pc, where PC, 7 Pea Let, for example, the boundary class be greater than dpp, ie, where. Then the analysis shows that A + Bndrp 7 C Dndrp, since B7D follows from (5), since. Therefore Fj.jnprp, a is that the difference in the strength of G, prrp RSPRGR is greater at ft., Where p., J. p., Which better contributes to the deposition of a large frontier particle into a large product. Similarly, it can be shown that for a medium with density f ij, a large difference in the forces F npfpH acting on a shallow cross-border ndfp, where Lowering the density of the medium improves the efficiency of separation along any boundary of separation. A known method for separating bulk material consists in separating the material in an upstream gas flow, which results from the creation of a vacuum in the upper part of the channel. The device for the process registration contains a separating chamber separated in sections, vacuum pump cycles, air supply section and discharge devices. The disadvantage of this method is that the density of the medium (air) cannot be lower than 1.08 kg / m and is determined by the flow rate in the separation chamber (the size of the boundary grain). In an installation, to implement this method, a certain vacuum value corresponds to one value of the flow velocity, therefore, it is not possible to change the air velocity while maintaining a negative pressure. The purpose of the invention is to improve the quality of separation. The goal is achieved by the fact that the process of separation of particles is carried out at an air density of 5-10 5 to 10 kg / m. In the device implementing the method, the air supply section is connected via valves and pipes to the suction port of the vacuum pump. The presence of a new additional air path makes it possible to ensure the density of air in the chamber of the classifier p 5-10 -5-10 kg / m and, at a fixed vacuum, maintain any flow rate due to the selection of a part of the incoming air. Shown is a device for implementing the proposed method. The device includes a vacuum pump (fan) 1, a gravity classifier 2, a material feeder 3, a cyclone 4 for separating small particles from air, a bunker 5 for a small product, a bunker for a large product, an air supply section 7, a vacuum chamber 8, a valve 9 for adjusting the air supply; a valve 10 for adjusting the air intake and maintaining the required speed at the neckost of the classifier; a valve 11 for adjusting the vacuum in the classifier chamber. The installation works as follows. Air from the atmosphere through the valve 12 enters the vacuum chamber 8. A part of the air that enters the chamber in an amount that provides the desired speed is sucked through the ventilation 10. At the same time, vacuum 8 is created in the chamber, and consequently, its density decreases. The gas thus prepared (of reduced density) flows through the valve 9 in the required quantity to section 7 of the air supply of the gravity classifier 2, where material is separated in the upward air flow. Small particles with a diameter of d d-p under the action of aerodynamic forces, resistance are removed. flow rarefied (low density)