Способ сепарации сыпучих смесей

 

Изобретение относится к технике для разделения сыпучих материалов по аэродинамическим свойствам и может быть использовано в сепараторах для очистки и сортирования сельскохозяйственных материалов, например зернового вороха. Цель изобретения - повышение качества сепарации за счет сохранения постоянной величины силы аэродинамического сопротивления на всем протяжении пути компонентов исходной смеси. Подают исходную смесь. Воздействуют на исходную смесь расположенными одна под другой воздушными струями. Воздушные струи, начиная со второй сверху, направляют в сторону верхней струи под углом, величину которого для каждой нижележащей воздушной струи увеличивают и определяют из выражения α<SB POS="POST">пов</SB> = α<SB POS="POST">0</SB> - α, где α<SB POS="POST">пов</SB> - угол поворота струи по отношению к верхней горизонтальной воздушной струе

α<SB POS="POST">0</SB> - угол вбрасывания исходной смеси

α - угол между абсолютной и переносной скоростями частицы α=F(H), где H- расстояние от места подачи исходной смеси до оси струи. Поворот струй осуществляют непосредственно перед их встречей с движущимся разделяемым материалом. При этом обеспечивается сохранение первоначального угла между векторами скоростей воздушного потока и частиц материала на всем протяжении их пути. 2 ил.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 07 В 4/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

+non о < ю струе;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HGMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4354632/23-03 (22) 04.01.88 (46) 30,09,89, Бюл. У. 36

-(71) Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) Н.И.Косилов, Н,И.Грабельковский, С.А.Аристов, В,В.Пивень и А.В,Миронов (53) 621,928.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Я- 240617, кл, В 07 В 4/02, 1967, Авторское свидетельство СССР и 753491, кл. В 07 В 4/08, 1978. (54) СПОСОБ СЕПАРАЦИИ СЫПУЧИХ .СМЕСЕЙ (57) Изобретение относится к технике для разделения сыпучих материалов по аэродинамическим свойствам и м,б, использовано в сепараторах для очистки и сортирования сельскохозяйственных материалов, например зернового вороха, Цель изобретения — повышение качества сепарации за счет сохранения постоянной величины силы.аэродинамического сопротивления на всем протяИзобретение относится к технике для разделения сыпучих материалов по аэродинамическим свойствам и может быть использовано в сепараторах для очистки и сортирования сельскохозяйственных материалов, например зернового вороха.

Цель изобретения — повышение качества сепарации за счет сохранения постоянной величины силы аэродинамического сопротивления на всем протяжении пути компонентов исходной .смеси.

Способ сепарации сыпучих материалов осуществляют следующим образом, „„SU„„15109 9 А1

2 жении пути компонентов исходной смеси, Подают исходную смесь. Воздействуют на исходную смесь расположенными одна под другой воздушными струями.

Воздушные струи, начиная со второй сверху, направляют в сторону верхней струи под углом, величину которого для каждой нижележащей воздушной струи увеличивают и определяют из выражения о „„ =с,-о, где Ы, „ — угол поворота струи по отношению к верхней горизонтальной воздушной струе; о, — угол вбрасывания исходной смеси;

0 — угол между абсолютной и переносной скоростями частицы <6=f(h), где

h — расстояние от места подачи исходной смеси до оси струи, Поворот струй осуществляют непосредственно перед их встречей с движущимся разделяемым материалом, При этом обеспечивается (. сохранение первоначального угла между векторами скоростей воздушного потока и частиц материала на всем протяжении Ь их пути, 2 ил, Яд

М и4

Подают исходную смесь. Воздействуют на исходную смесь расположенными одна под другой воздушными струями, начиная со второй сверху, направляют в сторону верхней струи под углом, величину которого для каждой нижележащей струи †увеличива и определяют из выражения: где с4, „„ — угол поворота струи по отношению к верхней горизонтальной воздушной

3 151095

aL — угол вбрасывания исходной смеси;

oL — - угол абсолютной и переносной скоростями частицы, <=f (h);

b — - расстояние от места подачи исходной смеси до оси струи, На фиг.1 изображено движение час- 10 тицы смеси, вброшенной в воздушный поток; на фиг.2 — устройство для реализации способа, Способ сепарации сыпучих материалов реализуется в пневмосепараторе, 15

Пневмосепаратор включает в себя корпус 1 с загрузочным приспособлением 2, Загрузочное приспособление выполнено в виде двух ленточных транспортеров. К корпусу примыкает блок 20 расположенных, один под другим центробежных вентиляторов 3. В корпусе пневмосепаратора установлена жалюэийная решетка 4 с пластинами 5, Пластины решетки, начиная со второй сверху, повернуты. Угол поворота пластин постоянно увеличивается от, верхних к нижним. Так, например для разделения зернового вороха с коэффициентом парусности граничного ком- 30 понента Кп=0,2 при вбрасывании исход-. ного материала со скоростью 5 м/с под углом 90 в воздушный поток, скорость которого 10 м/с, предлагаются следующие Углы поворота. Пластина решетки, расположенная от верхней стенки камеры на расстоянии о

0,3 м, поворачивается на угол 17, 0,6 м — на 37, 0,9 м — на 58 .Длина пластин 5 решетки 4 в направлении 40 движения воздушного потока и их количество выбираются иэ условия, что

l поворот струи происходит на требуемый угол при минимальном сопротивлении воздушному потоку, 45

Для разделения смесей с различными физико-механическими свойствами, например зерновых смесей различных культур предусмотрена регулировка поворота пластин. Регулировка произ50 водится за счет того, что пластины закреплены на поворотных осях, концы которых выведены за боковую стенку камеры разделения. Концы осей связаны с механизмом поворота всех пластин, Предусмотрен отдельный поворот каждой пластины, Решетка 4 вогнута в вертикальной продольной плоскости и вогнутостью направлена в сторону движущегося разделяемого материала. Решетка вогнута по линии, параллельной траекто-. рии движения тяжелой фракции смеси.

Верхняя часть решетки расположена перед зоной ввода материала, а нижняя часть перед приемником 6 первой (чистой) фракции. За приемником чистой фракции расположен приемник 7 второй фракции .(фуражной). К корпусу 1 прикреплен пылеотделитель 8 с поворотной отводной трубой 9.

Способ сепарации сыпучих материалов осуществляют следующим образом, Включают вентиляторы 3 и настраивают требуемую скорость воздушного потока для обрабатываемой смеси, Включают в работу загрузочное приспособление 2, С его помощью устанавливают угол и скорость ввода исходной смеси. Скорость ввода смеси находится в пределах 3-8 м/с, скорость воздушного потока 6-16 м/с. При подаче смеси в корпус 1 отмечают характер траектории компонентов. Поворотом пластин 5 решетки 4 направляют воздушные струи под возрастающим сверху вниз углом, Поворот струй, начиная с второй сверху, позволяет сохранить силу аэродинамического сопротивления на всем протяжении пути частиц. В процессе работы пневмосепаратора, наблюдая за качеством сепарации смеси, производят регулировку углов поворота струй, Компоненты смеси с меньшей парусностью попадают в приемник чистой фракции 6, а частицы с большей парусностью — в приемник 7. Частицы, имеющие наибольшую парусность, уносятся воздушным потоком через пылеотделитель 8 в отводную трубу 9, На частицу смеси, вброшенную в воздушный поток под углом oC,,действу4 ют две силы: сила тяжести 6=тпЧ и сила

C аэродинамического сопротивления R направленная противоположно вектору относительной скорости частицы, Абсолютная скорость частицы Ч равна векторной сумме переносной и относительной скоростей

V=V V„, где V — переносная скорость частицы, равная скорости воздушного потока, 7е=4;

Vö — относительная скорость частицы.

Таким образом, при попадании частицы в воздушный поток в точке I

5 151 модуль вектора ее относительной скорости Ч„ равен

V - =V2 +V2 ч е

В нижней части канала в точке П вектор относительной скорости равен

Ч = V2 +V2 -2V Vs со во(, где а — угол между векторами Ч и 1!е .

При движении частицы в воздушном потоке величина угла постоянно уменьшается, Таким образом, при отклонении траектории частицы под действием воздушного потока последний используется неэффективно, так как сила аэродинамического сопротивления при движении частицы в канале все время снижается, Для сохранения постоянной величины силы аэродинамического сопротивления по высоте делительной камеры производят поворот нижних струй в сторону верхней под углом; величина которого определяется выражением: о" ()oe с o

Для практического использования представленного выражения требуется определить угол ()(, по формуле

Чч

oC = arctgVx где V „ и V — проекции абсолютной скорости частицы на оси координат;

V Хо+Xt

Ч = Y +У

Х, и У, — проекции начальной скорости частицы на оси координат:

Х = Ч cos0L;

У = Ч s sin no a„;

Х и Y — - проекции ускорения частицы на оси координат при удалении ее от верхней кромки воздушного канала на расстояние h, Для определения Х и Y представим в первоначальном виде дифференциальное уравнение движения частицы в воздушном потоке; г

Х = Р.„ q ° sinj%

mY = mq cosj — R0I, R u R — проекции силы аэродинамих ческого сопротивления на оси координат;

j — угол наклона воздушного канала к горизонту, О ЧЧ

К„ — коэффициент парусности частицы.

Vx Vx

cos(х . =—

Чг +Чг

0959 6

Rx=R cospsmK„mV2 ° os)=K m cosp(W2+

+V2-2W V созе);

R =R згпб=К„тпЧ„sin(=K„m sing(W2+ и

5 +Ч -2W Ч сово(.); р =K . m sss8(Ws +Vs +Vs -2W 1\!2 +Vs х и (x

Vx

);

Чг Чг !

0 R =-K m ггпг)(Чг+Чг+Чг 2Ч ЧЧг+Чг

П (К Х

Vx х — — — )

-)Чг+ 2 х

Rx=K„m. сîs P(W2+V2+U2-2WVx );

15 R =-K m З1глд(уг+Чгф 2WV ) () (- к g x

После преобразований получается:

Х=К,(Н-Х) -)(К-Х)г+Y -q sisj, Y=q сог;-К, Х .Б:Х)гсЧг .

Для определения времени t представим уравнения движения частицы в следующем виде:

Хоt2

25 Х=Х+Х +

0 а 2!

Yt

Y = Y +Y t + --, о о 2t °

Приравниваем ординату Y расстоянию от верхней стенки камеры разделения до частицы h и находим время как корень квадратного уравнения

Х 2 Дг+2Yh — сг

35 Таким образом, найдены все значения для определения угла поворота струи в зависимости от того, на каком расстоянии находится струя от верхней стенки камеры разделения.

40 Поворот струй воздушного потока осуществляется перед их встречей с движущимся разделяемым материалом (перед зоной сепарации). С удалением от места поворота струй происходит

45 постепенное сужение общей высоты воздушного потока и снижение скорости из-за взаимодействия струй одна с другой. Это отрицательно сказывается на качестве разделения компонентов

50 смеси. Поворот струй после зоны сепарации также не дает положительного эффекта,так как разделение смеси в этом случае производится параллельными струями с низким качеством, По55 этому для повышения качества сепарации предлагается осуществлять поворот струй непосредственно перед их встречей с движущимся разделяемым материалом.

15,10959

В устройствах для пневмосепарации угол подачи материала в воздушный поток колеблется в широких пределах:

30 — 150 . Предлагаемый способ обеспечивает сохранение первоначального угла между векторами скоростей воздушного потока и частиц материала на всем протяжении их пути, Первая струя сверху не поворачивается, но поскольку в ней происходит .изменение угла между векторами скорости воздушного потока и частиц, то для сохранения этого угла вторую струю требуется повернуть, причем для сохранения указанного угла поворот осуществляется в сторону верхней струи, Формула изобретения

Способ сепарации сыпучих смесей, включающий подачу исходной смеси, воздействие на исходную смесь расположенными одна под,"другой воздушными

20 струями, верхняя из которых направлена горизонтально, и вывод разделенных фракций, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сепарации за счет сохранения постоянной величины силы аэродинамического сопротивления на всем протяжении пути компонентов исходной смеси, воздушные струи, начиная со второй сверху, направляют в сторону верхней струи под углом, величину которого для каждой нижележащей воздушной струи увеличивают н определяют из

15 Выражения: поб ю где cL„„,, — угол поворота струи по отношению к верхней горизонтальной воздушной струе;

Ы, — угол вбрасывания исходной смеси; о — угол между абсолютной и переносной скоростями частицы.

1510959

Составитель Л,Заболотская

Редактор Н.Горват Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Заказ 5839/12 Тираж 542 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина. 1 1