Стаканчиковая рефрижераторная центрифуга для классификации полидисперсных порошков на узкие фракции

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, ,в частности, к устройствам для получения узкоклассифицированных порошков разделением по крупности в центробежном поле, и может быть использовано в металлургической, химической, оптической, пищевой промышленности, медицине и биологии. Цель изобретения - повышение эффективности процесса классификации и снижение его продолжительности. Полидисперсный порошок, суспендированный в классификационном растворе, загружают в стаканы 3, закрывают их герметичными крышками и устанавливают в ротор 2, закрепив в горизонтальном положении. Включают холодильную систему, привод центрифуги 17 и устанавливают нужное число оборотов ротора. После завершения процесса разделения останавливают ротор. Агент из охладителя 7 подается к соплам, омывает стаканы 3. После замораживания суспензии в стаканах стаканы снимают с ротора, разбирают по продольному разъему каждый стакан и извлекают замороженную суспензию, которую разрезают на таблетки, содержащие узкие фракции порошка. Затем стаканы собирают и проводят повторные циклы центрифугирования и замораживания. 1 ил.,2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4241694/23-02 (22) 07.05.87 (46) 07.04.89. Бюл. ¹ 13 (72) Н.В.Михайлов, В.А.Календарьян, В.А.Гилев, Э.И.Балакин и Г.В.Мальцева (53) 621.762.3 (088.8) (56) Бакуль В.Н. и др. Классификация микропорошков из синтетических алмазов в стаканчиковых центрифугах.

Сб. Синтетические материалы, вып.4, 1975, с.3,-8.

Рефрижераторная лабораторная меди. цинская стаканчиковая центрифуга

PC-6, паспорт ШХ 2.779 ° а!2-ПС. (54) СТАКАНЧИКОВАЯ РЕФРИЖЕРАТОРНАЯ

ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ НА УЗКИЕ ФРАКЦИИ (57) Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для получения узкоклассифицированных порошков разделением по крупности в центробежном поле, и может быть использовано в металлургиl

„„Я0„„147045О Л 1 (51) 4 В 22 F 1/00, В 03 В 5/32 ческой, химической, оптической, пище-. вой промышленности, медицине и биологии. Цель изобретения — повышение эффективности процесса классификации и снижение его продолжительности. Полидисперсный порошок, суспендированный в классификационном растворе, загружают в стаканы 3, закрывают их герметичными крышками и устанавливают в ротор 2, закрепив в горизонтальном положении. Включают холодильную систему, привод центрифуги 17 и устанавливают нужное число оборотов ротора.

После завершения процесса разделения останавливают ротор. Агент из охладителя 7 подается к соплам, омывает стаканы 3. После замораживания суспензии в стаканах стаканы снимают с ротора, разбирают по продольному разъему каждый стакан и извлекают замороженную суспенэию, которую разрезают на таблетки, содержащие узкие фракции порошка. Затем стаканы собирают и проводят повторные циклы центрифугирования и замораживания. 1 ил., 2 табл.

1470450

1О

На чертеже приведена схема стаканИзобретение относится к порошко-. вой металлургии, в частности к устройствам для получения узкоклассифицированных порошков разделением по крупности в центробежном поле, и может быть использовано в металлургической, химической; оптической, пищевой промышленности, медицине и биологии.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса классификации

-и снижение его продолжительности. чиковой центрифуги.

Центрифуга (фиг.1) содержит рабочую камеру 1, ротор 2 с горизонтально установленными стаканами 3 с герметичными крышками, систему замораживания, включающую неподвижный контур 4 циркуляции агента, закрепленные на стенках камеры комплекты сопел 5, подводящие трубопроводы б, охладитель 7 агента, сборник 8 агента, насос 9 и вентили 10. На роторе установлен фиксатор 11, обеспечивающий остановку ротора в таком положении, при котором каждый стакан располагается под соответствующим комплектом сопел. Холодильная система содержит испаритель 12, установленный в охладителе 7 агента, компрессор 13 с электродвигателем, конденсатор 14, фильтр-осушитель 15 и терморегулирующий вентиль 16. фращение .ротора осуществляется приводом 17, снабженным механизмом регулирования частоты вращения. Рабочая камера, холодильная система и привод смонтированы на каркасе 18.

Стаканы центрифуги установлены и закреплены в горизонтальном положении„ снабжены герметичными крьппками, предотвращающими выливание суспензии при установке и съеме стаканов. Стаканы изготовлены из высокотеплопроводного материала, а днище и крышки — из низкотеплопроводного.

Длина стаканов составляет не менее

7-8 их диаметров. Как показали эксперименты, при таких условиях перемещение фронта замораживания происходит только в радиальном направлении, от боковой поверхности стакана к его продольной оси, и не искажает распределения фракций в разделенной суспензии по длине стакана. При невыполнении указанных требований фронт замораживания перемещается также от

ЗО

55 торцевых поверхностей стакана вдоль его оси внутрь, что приводит к нарушению полученного при центрифугировании распределения фракций по длине. Стаканы выполнены разъемными, состоящими из двух полуцилиндров, причем плоскость продольного разъема герметизирована. Это позволяет после замораживания разобрать стаканы и извлечь замороженную суспензию.

Каждый стакан снабжен комплектом из 4-8 сопел, размещенных вдоль его образующих. Выходной диаметр сопла составляет 0,1-0 5 диаметра стакана, расстояние от выходного сечения сопла до поверхности стакана — 0,2-0,1 диаметра стакана, шаг сопел — 2-3 диаметра стакана. Диаметр стакана целесообразно принимать 16-25 мм.

Увеличение диаметра приводит к росту времени замораживания, уменьшение— к снижению выхода отклассифицированного порошка.

Расчеты и опыты, проведенные при различных условиях, показали, что при таких геометрических характеристиках обеспечивается равномерное омывание и интенсивное охлаждение всей поверхности стакана. Бремя охлаждения и замораживания разделенной суспензии можно регулировать в широких пределах выбором рода охладителя, его температуры, скорости его истечения из сопел. Так, например, согласно расчетным и экспериментальным данным при диаметре стакана 16 мм, начальной температуре суспензии 20 С, массовой концентрации частиц в суспензии 0,45 кг/кг, диаметре сопла

7 мм, использовании в качестве охладителя водного раствора этиленгликоля при 30 С время охлаждения и замораживания суспензии составляет 30 с г при скорости истечения охладителя из сопла 2,8 м/с.

Центрифуга должна быть малоинерционной для того, чтобы время разгона и торможения было минимальным, меньшим времени центрифугирования. Устройство регулирования скорости вращения ротора должно обеспечивать достижение числа оборотов его от

100 до 6000 об/мин. Это необходимо при классификации порошков с большой степенью полидисперсности (0,5...

100 мкм), а также суспензий с разной плотностью твердых частиц.

1470450

Центрифуга работает следующим образом.

Полидисперсный порошок, суспендированный в классификационном растворе, загружают в стаканы 3, закры-. вают их герметичными крышками и устанавливают в ротор 2, закрепив в горизонтальном положении. Прецварительно - ÷ïîëíÿÿò охладктель холодиль- 10 ным агентом, включают холодильную систему и с помощью терморегулирующего вентиля 16 устанавливают необходимую температуру агента в охладителе 7. Включают привод 17 центрифуги, устанавливают с помощью механизма регулирования частоты вращения нужное число оборотов ротора. После завершения процесса разделения выключают привод центрифуги и в конце процесса торможения ротора приводят

1 в рабочее положени фиксатор 11 ротора, останавливающий ротор в определенном положении. После того как ротор остановился так, что стаканы раз- 25 местились под комплектами сопел 5, включают насос 9 системы ".àèoðàæèâàния, открывают вентили 10 на циркуляционном контуре, устанавливая необходимый расход агента, поступающе- 30 го к соплам 5. Агент из охладителя

7 насосом 9 по циркуляционному контуру подается к соплам, омывает стаканы 3, затем стекает в сборник 8, установленный в нижней части рабочей камеры, откуда возвращается в охладитель 7. По истечении времени, неl обходимого для охлаждения и замораживания суспензии в стаканах, закрывают вентиль 10, прекращают подачу агента к соплам. Стаканы снимают о ротора, разбирают по продольному разъему каждый стакан и извлекают замороженную суспензию, которую разрезают на таблетки, содержащие узкие фракции порошка. Затем стаканы соби. рают и проводят повторные циклы центрифугирования и замораживания.

Были проведены тепловые и гадравлические расчеты систем замораживания для различных условий — при раз50 ном-количестве и диаметре стаканов в центрифуге, использовании различных охлаждающих агентов с разными температурами.

В качестве примера ниже приведены

55 основные характеристики системы замораживания при диаметре стаканов 18 мм, их длине 120 мм, количестве стаканов в центрифуге 10, разм- ре частиц исходного порошка 0,1-60 мкм, начальной массовой концентрации частиц в суспензии 457, использованки в качестве охлаждающего агента водного раствора этиленглкколя прк о

-40 С. Количество сопел в каждом комплекте принято равным 4 шт, их выходной диаметр 3 мм, расстояние выходного сечения сопла от поверхности стакана 3 мм, шаг сопел 40 мм. При скорости истечения агента из сопел

4,6 м/с коэффициент теплообмена струи с поверхностью стаканов составляет 10120 Бт (м х K), что обеспечивает продолжительность процесса охлаждения и замораживания суспензии

2 с при ее начальной температуре 0 С„

Количество тепла„ отводимого от суспензии за время охлаждения и замораживания, составляет 1 l4 кДж, средний тепловой поток 5100 Бт, расход охлаждающего агента 12,0 кг/с, повышение о температуры агента 0,2 С.

Зксперкменты по замораживанию суспензий, проведенные при струйном омывании стаканов разного диаметра, при разных размерах сопел, скоростях и температурах охладителя, показали,. что расчетные данные по времени замораживания хорошо согласуются с опытными данными.

Пример 1. Класскфика,кя проводилась в стаканчиковой рефрижераторной центрифуге. Диаметр стакана

18 мм, длина его 120 мм, количество стаканов 10 шт., диаметр со11ла 7 мм, количество сопел 4 шт. Охладительо водный раствор этиленгликоля прк -40 С.

Классификации подвергал сь с.успензия, содержащая голидисперсный порошок, исходный фракционный состав которого приведен в табл,1, Массовая концентрация частиц в суспенэии

0,5 кг/кг, ее температура +25 С. Длительность центрифугирования 20 с при вращении ротора 3500 об/мин, длительность замораживания 8 с. Замороженная суспензия извлекалась из стакана и разрезалась на 10 равных частей— таблеток. Таблетки из каждого стакана, равноудаленные от его днища, собирались в отдельную емкость и подвергались расплавлению с последуюшим повторным центрифугированием по приведенному режиму. После четырех повторных циклов классификации были по

Таблица1

Размер фракций, мкм

0-7 7-10 10-14 14-20 20-28 28-40 40-60

Содержание, мас. 7.

0,7 2,7 3,6

79 1

20,0 27,6 38,3

Т а б л и ц а 2

Размер

Фракц и 9 мкм

0...3 3...5 5...7 7...10 10.. ° 14 14...20 20...28 28...40

Содержание основной фракции, мас.7.: по примеру

90,2 91,8 93,2 94,2 94,5 94,4 94,7 95,0 по примеру 2 90,8 91,4 92,9 94,4 93,9 93,8 94,5 . 94,8

Составитель Л.Родина

Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Редактор В.Данко

Заказ 1416/13 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

11 тт

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 14 лучены узкофракционированные порошки различных фракций.

Характеристика фракций узкоклассифицированных порошков, полученных после четырех повторных циклов классификации, приведена в табл.2.

Сравнение с применяемьин в промьппленности стаканчиковыми центрифугами показывает, что предложенная рефрижераторная стаканчиковая центрифуга позволяет снизить число повторных циклов классификации в 6-8 раз, а также улучшить количество готовых порошков за счет снижения степени полидисперсности и повышения содержания основной фракции. формула изобретения

Стаканчиковая рефрижераторная центрифуга для классификации поли70450 6 дисперсных порошков на узкие фракции, содержащая каркас, рабочую камеру, ротор со стаканами, привод с механиз5 мом регулирования частоты вращения, холодильную систему, включающую испаритель, конденсатор, компрессор и терморегулирующий вентиль, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения эффективности процесса классификации и снижения его продолжительности, она снабжена системой замораживания для разделения при центрифугировании суспензии непосредственно в стаканах, при этом стаканы выполнены разъемными длиной не менее 7-8 его диаметра, с герметичными крышками и закреплены на роторе в горизонтальном положе20 нии е