Каскадный классификатор

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)5 В 07 В 4/02

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4829951/03 (22) 17.04,90 (46) 07.05.92, Бюл. N- 17 (71) Уральский политехнический институт им. С,М. Кирова (72) М.Д. Барский, В.Б, Пономарев, А.B. Катаев, P.Ã. Рева и Г.А. Kanyrapy (53) 621.928,6(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 988364, кл, В 07 В 4/02, 1979, Авторское свидетельство СССР

¹ 522860, кл, В 07 В 4/00, 1971. (54) КАСКАДНЫЙ КЛАССИФИКАТОР (57) Использование: сухое обогащение и фракционирование сыпучих материалов в воздушной среде, разделение порошков на два продукта по граничному зерну 0,05 — 5,0 мм. Сущность изобретения: каскадный

Изобретение относится к устройствам сухого обогащения и фракционирования сыпучих материалов в воздушной среде и предназначено для разделения порошков на два продукта по граничному зерну 0,055,0 мм, Каскадный классификатор может применяться в металлургической, химической, горнодобывающей и других отраслях пром ы шлен ности.

Известны гравитационные пневматические классификатогы по авт. св. N 988364, кл, В 07 В 4/02, 23,0 г.81, авт. св. N "069877, кл. В 07 В 4/08, 14.05.82, авт. св. ¹ 1088817, кл. В 07 В 4/00, 07.02.83. авт. св. N. 1122376, кл, В 07 В 4/00, 28.(Q.8, Основной особенностью этих аппаратов, как и прототипа, авг, св. ¹ 522860, кл, . Ы 1731294 А1 классификатор содержит сепарационную шахту 1 с пересыпными полками 2, установленными на ее боковых стенках наклонно B шахматном порядке, загрузочное приспособление 4, патрубок 12 для подачи воздушного потока, разгрузочные приспособления крупной 6 и мелкой 9 фракций и распределительные элементы 3. Загрузочное приспособление 4 расположено в средней части сепарационной шахты 1. Патрубок 12 для подачи воздушного потока установлен в нижней части шахты 1. Разгрузочные приспособления крупной 6 и мелкой 9 фракций расположены соответственно в нижней и верхней частях шахты 1. Каждый распределительный элемент 3 расположен между смежными пересыпными полками 2 и выполн .н в виде поворотной пластины с горизонтальной осью в ее средней части, 1 ил.

В 07 В 4/00, 1976) является наличие пересыпных элементов, установленных в шахматном порядке по высоте, Конструкция 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 восходящий воздушный псток. Крупные зерна К1 под преобладающим действием силы тяжести опускаются, поочередно скатываются с пересыпных элементов и, пересекая восходящий воздушный поток, очищаются от мелких частиц 1Л1. Эти частицы подхватываются потоком и выносятся в верхнюю часть

1731294 шахты классификатора. Однако в результате многочисленных соударений между собой и стенками аппарата скорости частиц одного размера приобретают различные значения, как по величине, так и по направлению. При этом часть мелких частиц М может опускаться, а некоторая доля крупных зерен К вЂ” подниматься, Для перечистки этих случайных фракций большое значение имеет образование вихрей в шахте классификатора. Попадая в надполочный вихрь А, частицы под действием центробежной силы расслаиваются, выбрасываются из него и разделяются в восходящем потоке, Одновременно разбиваются слипшиеся агрегаты частиц мелких фракций, что исключает их попадание в крупный продукт.

Расслаивающее и диспергирующее действие подпог очного вихря Б аналогично, но частицы сыпучего материала выбрасываются из него не в ядро разделяющего потока, а на ближнюю стенку классификатора. и осаждаются вдоль нее на расположенный ниже пересыпной элемент, где разделяются.

Прототип и другие перечисленные классификаторы имеют следующие существенные недостатки.

1. Низкое качество сепарации при разделении по тонким границам (менее 100 мкм). Если для разделения по крупной границе скорость воздушного потока, а соответственно и интенсивность вихреобразования достаточно велики и расслоение частиц в вихрях происходит эффективно, при малых границах разделения интенсивность вихреобразования и расслаивания снижается. Вероятность попадания "случайных" фракций мелких частиц в крупные и крупных зерен в мелкий продукт возрастает, что ухудшает качество классификации.

2, Неэффективное действие подполочных вихрей, В рассматриваемых конструкциях аппаратов подполочные вихри ориентированы так, что большая часть расслоившихся и диспергированных частиц отбрасывается к стенкам и, осаждаясь вдоль них, смешивается на нижних пересыпных элементах с уже разделенным готоком крупных зерен, Возникает необходимость в повторной классификации, эффективность работы аппарата снижается.

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

При разделении сыпучего материала необходимо в верхней части классификатора задержать поднимающиеся "случайные"

4с3

55 крупные зерна и вернуть их вниз, а в нижней части аппарата обеспылить опускающийся крупный продукт. Существующие конструкции аналогов этого сделать не позволяют, так как разделение происходит одинаково во всех секциях.

Цель изобретения — повышение качества сепарации и производительности за счет интенсификации разделяющего воздействия на частицы сыпучего материала и возможности регулирования величины этого воздействия автономно на каждой ступени разделения, Поставленная цель достигается тем, что в каскадном классификаторе, включающем сепарационную шахту с пересыпными полками, установленными на ее боковых стенках наклонно в шахматном порядке, загрузочное приспособление, расположенное в средней части сепарационной шахты, патрубок для подачи воздушного потока, установленный в нижней части шахты, разгрузочные приспособления крупной и мелкой фракций, расположенные соответственно в нижней и верхней частях шахты, имеются распределительные элементы, каждый из которых расположен между смежными пересыпными полками и выполнен в виде поворотной пластины с горизонтальной осью в средней ее части, Пластины предназначены для регулирования направления и скорости движения воздушного потока и частиц материала в подполочных вихрях. Установка пластин на горизонтальных осях обусловлена тем, что возникающие при движении двухфазного потока около пересыпных полок вихри вращаются также вокруг горизонтальных осей, и аналогичная ориентация пластин не нарушает симметричности вихрей, не отклоняет их к стенкам и способствует равномерному распределению материала по ширине шахты. Расположение огей s средней части пластин позволяет изменять положение как верхних. так и нижних их кромок и, тем самым, более гибко и эффективно регулировать скорость и направление движения частиц во всем вихре.

Конкретное расположение пластин в шахте зависит от условий проведения процесса, т.е. от физических свойств классифицируемого материала (грансостава, формы и плотности частиц), требуемой границы разделения. скорости воздушного потока и определяется экспериментально, Так, в верхних секциях (выше уровня ввода исходного материала) пластины должны быть ориентированы таким образом, чтобы возвращать частицу материала изпод полки в центр потока с как можно боль1731294 шим дополнительным ускорением. Это достигается, когда верхняя кромка пластин отклонена от вертикали к стенке шахты, B нижних секциях классификатора задача обратная — необходимо направлять ма- 5 териал вверх на перечистку от случайно попавших мелких частиц, Здесь пластины должны быть отклонены верхней частью в противоположную сторону — к кромке полок, 10

Ориентацию пластин изменяют поворотом их вокруг оси, для их фиксации в заданном положении служит специальное устройство.

Для оценки величины дополнительной 15 инерционной силы, позволяющей интенсифицировать разделяющее воздействие на частицы сыпучего материала, рассмотрим действующие на частицы силы, Исходя из второго закона Ньютона име- 20 ем;

m я (Fpo

cI> 0

dt 2 где t — время;

m — масса частицы; 25 ч — скорость движения частицы;

g — ускорение свободного падения; ф — коэффициент аэродинамического сопротивления;

F — площадь миделевого сечения частицы;

p — плотность среды;

U — относительная скорость движения частицы.

Как в прототипе, так и в предлагаемом устройстве сила тяжести mg постоянна. Меняется лишь сила аэродинамического сопротивления.. В результате того, что в предлагаемом устройстве зазор между распределяющей пластиной и нижней поверхностью пересыпной полки может быть в несколько раз меньше половины ширины шахты, скорость выходящих из-под полки частиц может в несколько раз превышать скорость частицы в ядре потока. Примем относительную скорость частиц хотя бы в два раза выше, чем в прототипе, Тогда сила аэродинамического сопротивлени прототипе

Р— (Fpo

В предлагаемом классификаторе

p l (I р

Для Стоксовской области обтекания частицы (1) коэффициент

24 24 р

Re Ыдр, где Re — число Рейнольдца;,и — динамическая вязкость среды.

Тогда

24р U 12у F ибр б2 d

Р=12 U, cI а так как

U =2U, Р!

Р = 12 - — (20); — = 2, d Р т.е, сила аэродинамического сопротивления в предлагаемом устройстве в два раза выше по сравнению с прототипом. Соответственно и разделяющее устройство возрастает на эту величину, Благодаря возможности изменения ориентации распределяющих пластин можно регулировать и величину разделяющего воздействия по высоте аппарата, Предлагаемый классификатор изображен на чертеже.

В корпусе 1 классификатора расположены пересыпные элементы 2 и распределительные пластины 3, Для загрузки исходного материала служит питатель 4, соединяющийся течкой 5 с корпусом 1. Нижний конец корпуса стыкуется с бункером 6 крупного продукта, а верхний посредством трубопровода 7 — с пылеулавливающим устройством

8, имеющим бункер 9 мелкого материала. Пылеулавливающее устройство 8 соединено трубоп роводом 10 с воздуховодной машиной 11, Для подачи воздушного потока в классификатор предназначены патрубки 12, расположенные в нижней части аппарата.

Расход воздуха регулируется задвижкой 13 и расходомером 14. Для изменения ориентации распределительных пластин 3 служит специальное устройство, содержащее оси

15, к которым внутри шахты прикреплены пластины 3, а снаружи — рычаги 16, Они свободно вращаются вокруг.вместе с пластинами и могут фиксироваться в любом положении.

Каскадный классификатор работает следующим образом. Исходный материал подается питателем 4 по течке 5 в центральную часть корпуса 1 классификатора на один из пересыпных элементов 2. Ссыпаясь с пересыпных элементов,.материал провеивается восходящим воздушным потоком и расслаивается на крупный продукт, осаждающийся в бункер 6, и мелкий, улавливаемый устройством 8 в бункер 9, Воздушный поток, создаваемый воздуховодной машиной 11, поступает через патрубки 12 и движется вверх по шахте 1 классификатора и трубопроводам 7, 10, Настройка на заданный режим разделения

1731294 осуществляется поворотом задвижки 13 и по расходомерному устройству 14, Каждая секция классификатора, включающая один пересыпной элемент, образует, как и в прототипе, одиночный каскад разделения, но в предлагаемом устройстве процесс классификации в каскаде происходит несколько иным образом.

С помощью рычагов 16 и осей 15 распределительные пластины 3 в верхних секциях 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 направляется также под элементы

2 и, выходя в зазор между пластиной 3 и полкой 2, разделяется на две части. Крупные частицы либо ударяются в нижнюю поверхность пересыпной полки и, теряя скорость, осаждаются вниз, вдоль стенки шахты, либо вылетают из-под нее, как наиболее инерционные, движутся вниз, продуваясь "чистой" частью воздушного потока, и освобождаются от "случайных" мелких зерен. Менее инерционные мелкие фракции поворачиваю-. вместе с воздушным потоком и выносятся в вышерасположенные секции аппарата, снова попадают в подполочное пространство и перечищаются от крупных частиц аналогичным образом. Особенностью работы верхних секций аппарата по сравнению с прототипом является то, что не происходит постоянного смешивания уже отделенного крупного продукта, скатывающегося с пересыпной полки, с еще не разделившимся материалом, так как потоки крупных и неразделившихся частиц движутся по разные стороны распреде ительных пластин.

Это способствует достижению более высокой эффективности сепарации.

В нижних секциях классификатора пластины 3 наклонены по сравнению с верхними секциями в противоположную сторону. В результате большая часть воздушного потока направляется в канал, образуемый пластиной и расположенной под ней полкой.

5 Материал в нижних секциях движется преимущественно вниз, пересыпаясь по полкам, и периодически пересекает воздушный поток, При этом мелкие частицы, случайно попавшие в нижние секции, подхватывают10 ся воздухом и выносятся вверх, а крупные частицы за счет своей большой массы осаждаются вниз.

Силовое воздействие потока на частицы материала в предлагаемом аппарате выше, 15 чем в прототипе, причем направление дополнительных сил (в верхних секциях— вниз, а в нижних — вверх) способствует увеличению числа ступеней разделения и повышению эффективности сепарации.

20 Лабораторные испытания предлагаемого классификатора при разделении литейных песков показали, что острота сепарации у него по сравнению с прототипом на 6 — 9 выше.

25 Формула изобретения

Каскадный классификатор, включающий сепарационную шахту с пересыпными полками, установленными на ее боковых стенках наклонно вшахматном порядке,,за30 грузочное приспособление, расположенное в средней части сепарационной шахты, патрубок для подачи воздушного потока, установленный в нижней части шахты и разгрузочные приспособления крупной и

35 мелкой фракций, расположенные соответственно в нижней и верхней частях шахты, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества разделения, он снабжен распределительными элементами, каждый из

40 которых расположен между смежными пересыпными полками и выполнен в виде поворотной пластины с горизонтальной осью в ее средней части, 1731294

Составитель С.Шестакова

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М.Пожо

Редактор Б,Федотов

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

Заказ 1531 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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