Пневматический сепаратор

 

Использование: техника разделения сыпучих материалов по крупности в горной, химической отраслях промышленности, в производстве строительных материалов. Сущность изобретения: пневматический сепаратор включает камеру разделения 1 с наклонным перфорированным днищем 2 и распределительными элементами 7, установленными над перфорированным днищем 2 рядами по длине и высоте камеры разделения 1, загрузочное приспособление 3 и разгрузочное приспособление 4 для крупной фракции, установленные соответственно у верхнего и нижнего торцов перфорированного днища 2, патрубок отвода воздуха с мелкой фракцией 5, расположенный в верхней части камеры разделения, и патрубок 6 подвода воздуха, установленный под перфорированным днищем. Распределительные элементы 7 выполнены в виде установленных с возможностью вращения против часовой стрелки лопастей, выполненных в виде крестовин. 3 ил.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Ы,, 1755950 А1 (я)з В 07 В 4/08

iif4F3j ((, 8pg;„

ЙЯ@ф- Tgg ùðи -;"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕI+fbIA КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СЕПАРАТОР (57) Использование; техника разделения сыпучих материалов по крупности в горной, химической отраслях промышленности, в производстве строительных материалов.

Сущность изобретения: пневматический сепаратор включает камеру разделения 1 с

1 (21) 4821833/03 (22) 30,03.90 (46) 23.08.92,Бюлль 31 (75) В.В,Филиппов, В,А.Филиппов и

В.Н.Черников (56) Авторское свидетельство СССР

М 507371, кл. В 07 В 7/00, 1971.

Авторское свидетельство СССР

М 441977, кл. В 07 В 1/04, 1972, наклонным пеофорированным днищем 2 и распределительнымиэлементами 7, установ ленными над перфорированным днищем 2 рядами по длине и высоте камеры разделения 1, загрузочное приспособление 3 и разгрузочное приспособление 4 для крупной фракции, установленные соответственно у верхнего и нижнего торцов перфорированного днища 2,.патрубок отвода воздуха с мелкой фракцией 5, расположенный в верхней части камеры разделения, и патрубок 6 подвода воздуха, установленный под перфорированным днищем. Распределительные элементы 7 выполнены в виде установленных с возможностью вращения против часовой стрелки лопастей, выполненных в виде крестовин. 3 ил.

1755950

Изобретение относится к технике разделения сыпучих материалов по крупности и может быть использовано в горной, химической отраслях промышленности, в производстве строительных материалов.

Известен гравитационный сепаратор для сепарации и классификации материалов по размерам частиц, включающий корпус, подводящий диспергирующую среду патрубок. йерфорированное дно, загрузочное приспособление, сепарационные каналы образованные перегородками из пластин, патрубок для отвода диспергирующей среды и разгрузочное приспособление.

Недостаток устройства — низкая эффективность разделения. Это связано с тем, что в данной конструкции сепаратора перечист. ка мелкой фракции, унесенной из псевдоожиженного слоя не предусмотрена.

Вследствие этого рабочая скорость воздушного потока, установленная в данном сепараторе, должна быть близка к скорости витания граничного зерна, что обеспечивает минимальный унос крупной фракции вместе с мелкой, Но при этом интенсивность переноса частиц мелкой фракции в псевдоожиженном слое, к его свободной поверхности, откуда они затем уносятся восходящим потоком, низка. Поэтому часть мелкой фракции не успевает удалиться из псевдоожиженного слоя и выводится из сепаратора вместе с крупной фракцией, что значительно снижает эффективность разделения. В противном случае, если скорость воздушного потока значительно превышает скорость витания граничного зерна, то обеспечивается этим полный унос мелкой фракции иэ псевдоожиженного слоя, но вместе с мелкой фракцией уносится и большое количество крупной фракции, что также резко снижает эффективность разделения, Для эффективной работы сепаратора данной конструкции, необходимо значительно увеличить путь прохождения материала, что в свою очередь ведет к значительному увеличению его габаритных размеров и расхода воздуха, проходящего через сепаратор, а значит и увеличению металло- и энергозатрат и уменьшению удельной нагрузки, отнесенной к площади сечения газораспределительной решетки, чью роль исполняет перфорированное дно.

Известен воздушный сепаратор выбранный в качестве прототипа, включающий корпус с перфорированным днищем, внутри которого расположено зигзагообразные перегородки, выполненные из шарнирно закрепленных в корпусе полок, образующих между собой щелевые прохостарается отбросить частицы к внешней .стенке канала (нормальная составляющая

0 силы аэродинамического воздействия потока и сила тяжести для упрощения рассуждений не рассматриваются). Частицы крупной фракции„обладая большей инерционностью, достигают поверхности внешней стенки, взаимодействуя с которой теряют скорость и выпадают из потока, ссыпаясЬ затем вниз по наклонным полкам. Следовательно организация четкого разделения материала в зигзагообразных каналах, основана на выборе оптимального соотношения между тангенциальной составляющей силы аэродинамического воздействия потока 4 и центробежной силой инерции

55 Еч. Как известно сила аэродинамического воздействия потока и следовательно скорость частицы Ч t связаны со скоростью воздушного потока в канале, Рассмотрим теперь от чего зависит центробежная сила

30 ды, патрубки подвода и отвода воздуха, загрузочное и разгрузочное устройства

Недостатками устройства — являются невысокая эффективность разделения и ограниченная возможность оперативной и четкой настройки сепаратора на процесс разделения по заданному граничному зерну.

Это связано с тем, что зигзагообразные перегородки, образующие зигзагообразные каналы, и служащие для перечистки мелкой фракции, унесенной иэ псевдоожиженного слоя, установлены статически, т.е. они оказывают пассивное воздействие на перечистку мелкой фракции, Следствием этого является то, что эффекты, на которых основана перечистка мелкой фракции в сепараторе данной конструкции выражены слабо и могут регулироваться только в узких пределах, недостаточных для создания эффективного процесса разделения. Покажем это на упрощенном примере.

Перечистка мелкой фракции в сепараторе данной конструкции основана как на самом эффекте поворота потока в зигзагообразных каналах, так и на воздействии воздушных вихрей, образующих при повороте потока на частицы крупной фракции.

На фиг.1 схематично показан участок поворота потока и траектория движения одиночной частицы, При повороте потока на частицы движущийся под действием тангенциальной составляющей силы аэродинамического воздействия потока F>, по криволинейной траектории, со скоростью Ч т, действует центробежная сила инерции Гц, которая

1755950 инерции, которая определяется из выраже- тем фактом, что при определенном значении угла а, определяемом из выражения

1оа -т, гдЕ 1 — КОЭффициЕнт трЕния матЕрий ала частиц об материал полки, частицы не где В-радиускривизнытраекториизависит 5 буду ссыпатьСя с полок, накапливаясь на от угла наклона полок к горизонту а. В пер- них, тем самым мешаЯ Уносу мелких частиЦ, вом приближении, величину р можнб опре- что также отрицательно сказывается на эфделить из выражения фективности разделения. и

1 (21

2соза 10 Регулирование центробежной силы за где! — длина полки. счет уменьвения"дМФйы полок, так же не

Подставляя (2) в (1), получим беспРеДельно. ПРи опРеДеленном значении

2mVr cosа длины полок," поток уже" не будет реагироц (3): вать на те зигзаги, которые образуют колки

Анализируя выражение (3) можно а- 15 и бУдет иметь пРЯмолинейное движение, ключить; что центробежная сила с увеличе- т.е. эффект, на котором основана перечистнием Ч t — увеличивается, с увеличенйем ка ме кой фракции будет вырождаться, При а -уменьшается и в пределе при а 90о этом бУдет воэРастать гидРавлическое сопротивление сепаратора за счет трения пою Ц Умень 20 тока шается, Следовательно регулировать значеНие цвнтробежной силы и выбира наиболее Оптимальное ее значение мо но - се слУчаЯх РассмотРенных Выше, посредством изменения указанных ваше „à,ÄÛÉ ИЗ ПаРаМЕТРОВ От КОТОРЫХ ЗВВИСИТ

Величин. Однако не Всегда этО Возможно 25 сделать, а если и возможно, то в узких пре- Р Деленных постоЯнных значениЯх остальделах,Такскоростьчастицы Чт можноуве- ных параметров. Естественно при личить только эа счет увеличения силы одновременном подборе значений каждого из параметров и в частности даже при неаэродинамического воздействия потока F сколько повышен о повышенной скорости воздушного а следовательно за счет увеличения Скоро- 30 потока можно добиться лучших значений сти воздушного потока. Но увеличивая Рцза эффективности разделения по сравнению с счет увеличения скорости воздуха, мы так сепараторами,вкоторыхперечистка мелких же будемувеличивать и силу аэродйнамиче- фракций не предусмотрена, но Они еще даского воздействия ра. Поэтому оптимальйо- леки до,макс"мального значения эффективго соотношенйя между рассматриваемыми 35 ности По ВсеЙ видимости В силами в данном случае добиться невоз- зигзагообразных каналахэффективно Улавможно. г1тсюда следует, что регулировать ливаютсЯлишькРУпныечастиЦы РазмеРкоцентробежную силу можно только за счет торых Далеко Отстоит От РазмеРа тех величин, которые независятотсилы граничного зерна, попавшие в зигзагообаэродинамического воздействия пОтОка, 40 Разные каналы каким-то слУчайным обРа-" т.е.засчетгеометрических параметров ча- зом, например, за счет выбросов частиц с стка поворота потока. При этом скорость поверхности псевДоожижвнного слоЯ. ЧТО

Воздушного. потока, как и в рассмотренном имеет место пРи неоАйоРОДНОМ псеВДОожиранее сепараторе, должна быть близка к жении. ЧТО касаетсЯ перечистки мелкой скорости витания граничного зерна, а это "5 фРВКцИИ За СЧЕТ ВОЗДЕйСтВИЯ ВОЗДУШНЫХ как было сказано выше вызывает эффект, вихрей, образующихся при повороте потоотрицательно сказывающийся на эффектив- ка, на частиЦы кРУпной фРакЦии, то и в этом ности разделения; незначительную интен- СЛУ"ае перечистка Основана на созДаюЩейсивность переноса частиц мелкой фракции ся центробежной силе йнерции. А так как в псевдоожиженном слое, к его свободной 50 интенсивность вихРей зависит оТ Угла повоповерхности, откуда они затем уносятся Ротаполок,ихдлины,т.Е.масштабаповоровбсходящим потоком. В Результате этого та и В большей меРеотскорости возДУшного часть мелкой фракции не успевает удалить- ПОТОКа. тО ВСЕ СКаэаННОЕ ВЫШЕ О ВЛИЯНИИ ся из псевдоожиженного слоя и выюдится данных параметров на эффективность разиз сепаратора вместе с крупной фракцией, 55 Деления можно Отнес и и к Данному эффекРегулирование центробежной силы за счет уменьшения угла наклона а перегоро- . Цель изобретен"Я вЂ” повышение эффе док лимитируется увеличением гидравличе- ™вности РазДелению эа счет созДаниЯ Возского сопротивления сепаратора, а так же можности ОпеРативной и четкой настРойки

1755950 сепаратора на процесс разделения по заданному граничному зерну. Поставленная цель достигается тем, что в пневматическом сепараторе, включающим камеру разделения с наклонным перфорированным днищем и распределительными элементами, установленными над перфорированным днищем рядамй по длине и высоте камеры разделения, загрузочное приспособление и разгрузочное приспособление для крупной фракций, установленные соответственно у верхнего и нижнего торцов перфорированного днища, патрубок отвода воздуха с мелкой фракцией, расположенный в верхней части камеры разделения и патрубок подвода воздуха, установленный под перфорированным днищем, распределительные элементы выполнены в виде установленных с возможностью вращения против часовой стрелки лопастей, выполненных в виде крестовин.

Заявляемое техническое решение имеet следующие отличительные от прототипа признаки;

1. Распределительные элементы выполнены в виде установленных с возможностью вращения против часовой стрелки лопастей, 2, Лопасти выполнены s виде крестовин.

Следовательно можно заключить, что заявляемое техническое решение отвечает критерию "новизна".

Анализ известных технических решений показал, что известны вращающиеся лопасти. Однако s данных конструкциях лопасти вращаются в горизонтальной плоскости, тогда как в заявляемом техническом решении лопасти вращаются в вертикальной плоскости. И если быть точнее, то поток воздуха с частицами s данных известных конструкциях движется вдоль оси вращения лопастей, тогда как в предлагаемом решении, перпендикулярно оси вращения лопастей.

Известно техническое решение, в котором установлены лопасти в вертикальной плоскости и направление потока воздуха перпендикулярно оси вращения лопастей.

Но в данной конструкции лопасти выполняют совершенно другую функцию. Они служат не для перечистки фракции, а для отвода поступающего материала, от стенок канала.

Известно техническое решение, в котором лопасти установлены в вертикальной плоскости и поток с частицами движется вначале перпендикулярно оси вращения лопастей. Однако затем он изменяет направление своего движения, и движется вдоль вращения лопастей.

Известно техническое решение, в кото-. ром также имеются вращающиеся лопасти, 5 установленные в вертикальной плоскости, . Но в данной конструкции поток воздуха с частицами направляется вдоль оси вращения лопастей, что отличает данную конструкцию от предлагаемого технического

10 решения, К этому можно добавить, что известная конструкция служит для очистки воздуха от частиц, а не для их классификации по размерам.

На основании проведенного анализа, 15 по первому признаку, отличающему предлагаемое техническое решение о прототипе можно заключить: что хотя имеются схожие признаки в известных технических решениях, в предлагаемом решении данный при20 знак имеет свойство, отличающее его от известных, а именно направление воздушного потока с частицами перпендикулярно оси вращения вращающихся лопастей.

Второй признак отличающий предлага25 емое техническое решение ат прототипа в известных технических решениях не обнаружен, Следовательно по обоим признакам предлагаемое техническое решение отвеча30 ет критерию "существенные отличия".

На фиг,2 схематично изображен предлагаемый пневматический сепаратор.

Пневматический сепаратор включает в себя камеру разделения 1 с наклонным пер35 форированным днищем 2, загрузочное приспособление 3. разгрузочное приспособление для крупной фракции 4, патрубок отвода воздуха с мелкой фракцией

5, патрубок подвода воздуха 6, В камере

40 разделения 1 над перфорированным днищем, рядами по длине и высоте камеры разделения расположены распределительные элементы 7, выполненные в виде установленных с возможностью вращения против

45 часовой стрелки лопастей, имеющих форму крестовин. Количество рядов распределительных элементов как по длине, так и по высоте камеры разделения может быть любым и определяется требуемым качеством

50 разделения. Лопасти 7, могут приводится во вращение от электродвигателя через систему зубчатых или фрикционных передач.

Один из вариантов конструктивного выполнения привода лопастей схематично по55 казан на фиг,З, Привод состоит из электродвигателя 8, рабочих 9 и промежуточных 10 зубчатых шестерен или обрезиненных дисков, в зависимости от вида передачи. Вал электродвигателя 8 может быть соединен с

1755956

10 любой из рабочих шестерней с обеспечением направления вращения, указанном стрелкой. Для оперативного регулирования качества процесса разделения необходимо изменять скорость вращения лопастей 7, в 5 этом случае нужно предусмотреть вазможность регулирования числа оборотов вала электродвигателя.

Пневматический сепаратор работает следующим образом, 10

Исходный материал через загрузочное приспособление 3 подается в камеру разделения 1, где ан под действием воздушного потока, поступающего через перфорированное днище 2 приходит в псевдоожижен- 15 ное состояние. За счет наклона перфорированного днища и подпора поступающего материала, псевдоожиженный слой движется в сторону разгрузочного приспособления 4, при этом из него выносятся 20 частицы мелкой фракции вместе с определенным количеством крупной фракции, унос которой обусловлен как неоднородностыю псевдоожижения и следовательно неоднородностью распределения скорости ваз- 25 душного потока над псевдоожиженным слоем так и повышенными скоростями воздушного потока, устанавливаемыми s сепараторе с целью обеспечения полного уноса мелкой фракции из псевдоожиженного 30 слоя. Перемещаясь в верхнюю часть камеры разделения 1, унесенный материал попадает в зону действия вращающихся лопастей 7, в которой происходит перечистка мелкой фракции. Лопасти в виде креста- 35 вин 7, вращаясь, отбрасывают частицы или в сторону псевдоажиженного слоя, или в область действия соседних лопастей, расположенных ближе к разгрузочному приспособлению. Этому так же способствуют 40 мощные вихри, которые образуют вращающиеся лопасти, закручивая воздушный поток. Воздействие лопастей и вихрей происходит на частицы обоих фракций мелкой и крупной. Но в результате преимуще- 45 ственного воздействия сила аэродинамического воздействия потока, частицы мелкой фракции в конечном счете проходят зону действия лопастей и через патрубок 5 отводятся из сепаратора, вместе 50 с отходящим воздухом. Частицы же крупной фракций попадают или обратно в псевдоожиженный слой, или перемещаясь от одной лопасти к другой, в сторону разгрузочного приспособления, в конечном 55 счете выпадают из потока и вместе с осйавной массой крупной фракции выводятся из

/ -. сепаратора через разгрузочное приспособление 4. Если же какая-то часть крупной фракции все-таки прошла первый ряд лопастей, та она подвергается воздействию лопастей второго и последующих рядов.

Следует отметить, что создающая зз счет мощных вйхрей центробежная сила инерции, которая отбрасывает частицы в зону действия соседних вихрей регулируется независимо от скорости воздушного потока, за счет измейения частоты вращения лопастей. Поэтому имеется возможность создания оптимального" соотношения между силой аэродинамического воздействия потока и центробежной силой инерции, причем в очень широких пределах, что невозможно было сделать в известном техническом решении, вйбранном в качестве и рототипа. Следовательно можно работать при повышенных скоростях воздушного R0тока, обеспечивая этим полный унас мелкой фракции из псевдаожиженного слоя.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить качествб разделения на 107ь и увеличить производительнос гь по"cpзвнeнйЮ |: прототипом, зз счет создания в камере разделения повышенной скорости воздушного потока, что обеспечивает полный вынос мелкой фракции из псевдоожиженного слоя, при этом воздействие вращающихся лопастей и порождаемых ими моющих вихрей, обеспечивают полную перечистку мелкой фракции и удаление из камеры разделения частиц крупной фракции.

Формула изобретения

Пневматический сепаратор, включающий камеру разделения с наклонным перфорированным днищем и распределительными элементами, установленными над перфорированным днищем рядами по длине и высоте камеры разделения, загрузочное приспособление и разгрузочное приспособление для крупной фракции, установленные соответственно у верхнего и нижнего торцов перфорированного днища, патрубок отвода воздуха с мелкой фракцией, расположенный в верхней части камеры разделения, и патрубок подвода воздуха, устзновленнйй под перфорированнымднищем,отличающийся тем, что, с целью повышения качества разделения, распределительные элементы выполиены в виде установленных с вазможностью вращеийя против часовои стрелки лопастей, выполненных в виде крестовин.

1755950

Составитель С. Шестакова

Техред М.Моргентал Корректор М. Ткач

Редактор

Заказ 3042 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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