Устройство для разделения порошкообразных материалов по крупности

 

(в) R.Ñ (1ц 20О3384 и. (51) 5 В07В4 02

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ъ =, К ПАТЕНТУ (21) 5005371/ОЗ (22) 08.10.91 (46) 30.11.93 Бюл. Ио 43-44 (76) богданов Лев Константинович (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО КРУПНОСТИ (57) Использование: для разделения порошкообразных материалов на фракции воздушной сепарацией. Сущность: в корпусе 1 с конусной нижней частью 2 на цилиндрических вставках (ЦВ) 3 и 4 расположен турбулизатор (Т) 8 с обтекателем (0) 9.

Т 8 выполнен из свернутой в спираль сетки с ромбическими ячейками. S Т 8 расположена выемка 12, одна сторона которой образует с О 9 коническую поверхность, покрытую газопроницаемым материалом 13. Корпус 1 выполнен из эластичного материала и охватывает Т 8 с натягом. Исходный материал из воронки 5 поступает через ЦВ 3 на 9. Далее материал попадает между ячейками. Под действием разрежения от всасывающего патрубка вентилятора мелкий материал продвигается вверх по спиральным направляющим. Крупный продукт под действием собственного веса движется вниз и через патрубок 6 удаляется. 3 з.п. ф-пы, 7 ип.

2003384

Изобретение относится к разделению материалов по крупности, в частности устройств для разделения порошкообразных материалов на фракции гравитационной воздушной сепарацией, Известна конструкция аппарата для разделения частиц по крупности, в которой частицы материала при вертикальном перемещении многократно пересекают восходящий поток и тем самым проходят многократную перечистку (разделение по круп ности) (1).

Основным недостатком такого аппарата является то, что при его работе создается неравномерный профиль скоростей восходящего потока дисперсной фазы в сепарационном пространстве. Кроме того, обеспечение герметизации узлов загрузки и выгрузки в таком аппарате осуществить конструктивно сложно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для разделения твердых материалов по крупности (2), которое содержит цилиндрический корпус с установленными соосно в нем двумя цилиндрическими вставками со спиральными направляющими, конический обтекатель, размещенный между цилиндрическими вставками и обращенный вершиной в направлении, противоположном направлению движения исходного материала. Закрепленные на цилиндрических вставках спиральные направляющие выполняют роль турбулиэатора потока движущихся частиц материала.

Однако в данном устройстве в процессе работы происходит проскакивание материала без классификации через образующиеся зазоры между внешними спиральными направляющими и жестким корпусом, а также наблюдается выпадение из потока мелкого продукта, что существенно снижает эффективность разделения. Кроме того, конструкция этого устройства не позволяет осуществлять замкнутый цикл газоснабжения, Цель изобретения — создание такого устройства для разделения порошкообразного материала по крупности, конструктивное выполнение которого позволило бы повысить эффективность разделения материала на фракции и снизить затраты на его эксплуатацию.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для разделения порошкообразных материалов по крупности; включающем загрузочное приспособление, сообщенное с цилиндрическим корпусом с коническим дном, расположенные в корпусе по его оси одна над другой цилиндрические вставки, размещенный между ними конический обтекатель с вершиной, направленной в противоположном направлении движению материала, установленный в кор5

10 пусе между его цилиндрической стенкой и цилиндрическими вставками турбулизатор, патрубки для отвода крупной и мелкой фракций и гаэоподающее приспособление, турбулизатор выполнен в виде закрепленной посредством опоры по всему объему устройства, свернутой в спираль сетки с ромбическими ячейками, образующей единый блок с торцами в виде поверхностей усеченных конусов, обращенных меньшими основаниями к приспособлению для подачи исходного материала, при этом в турбулизаторе выполнена кольцевая выемка с газопроницаемым покрытием одной ее поверхности, контактирующей с коническим обтекате20 лем, расположенным в этой выемке, причем в одной цилиндрической вставке, сообщенной с загрузочным приспособлением, выполнены проемы для поступления исходного материала в кольцевую выемку, а корпус выполнен из эластичного материала, охватывающего турбулизатор с натягом.

Выполнение турбулиэатора по всему рабочему объему в виде единого блока, торцы которого имеют конические поверхности, обращенные к патрубку подачи исходного материала, позволило более эффективно использовать сенарационное пространство устройства.

Выполнение в теле турбулизатора кольцевой выемки, одна из сторон которой образует с обтекателем коническую поверхность, также повышает эффективность работы, гарантируя доступ исходного материала к слоям турбулизатора, расположенным по периферии, благодаря чему обеспечивается распределение материала по всей площади сепарационного пространства. Этому же способствует наличие газопроницаемой перегородки с ячейками определенных размеров, по которой основная масса материала скатывается на периферию конической выемки, откуда самотеком по ячейкам турбулизатора рас50 пределяется по его периферии. Наклон газопроницаемой перегородки и размеры ячеек подбираются так, чтобы обеспечить равномерность распределения материала по всему сечению турбулизатора, Выполнение проемов в цилиндрической вставке и их размещение способствует равномерному поступлению исходного материала в кольцевую выемку и создает более равномерное распределение его по конусной поверхности выемки.

2003384

55

Выполнение верхнего торца турбулизатора конусной конфигурации позволило создать такие скорости сепарационного потока в верхней части устройства, при которых практически исключается выпадение из потока частиц отклассифицированного мелкого материла обратно на турбулизатор, Это снижает высоту устройства и упрощает его стыковку с другими агрегатами технологического процесса.

Выполнение турбулизатора из свернутой в спираль сетки с ромбическими ячейками создает равномерное распределение потоков по сечению сепарационного пространства, что позволило осуществить идентичность условий классификации вне зависимости от площади сепарационного пространства и обеспечить многократную перечистку частиц материла йо мере движения в вертикальном направлении по турбулизатору в каждой его ячейке. Это снижает границу разделения гравитационной классификации, опустив ее до 40 мкм и ниже, и производит классификацию материалов с повышенной влажностью, электростатичностью и высокой адгезивной способностью.

Выполнение турбулизатора из сетки с ромбическими ячейками значительно упрощает изготовление и сборку устройства, Выполнение цилиндрического корпуса из эластичного материала также повышает эффективность классификации, так как при создании разрежения в полости корпуса автоматически обеспечивается плотное примыкание боковых стенок к турбулизатору, что исключает образование между ними зазоров, по которым материал мбжет без классификации проходить в патрубок удаления крупного продукта, и обеспечивается гарантированное прохождение всего объема классифицируемого материала только через спиральные направляющие (ячейки) турбулизатора. Упрощается обслуживание классификатора, так как эластичный корпус легко демонтируется без разборки и освобождения устройств от подводящих магистралей, позволяя вести всестороннее обслуживание турбулизатора, Кроме того, выполнение корпуса из эластичного материала снижает вес и металлоемкость устройства.

В соответствии с одним из вариантов выполнения устройства для обеспечения замкнутого цикла газоснабжения оно снабжено герметичным отгружателем крупной фракции, а газоподающее приспособление выполнено в виде сообщенного с коническим днищем корпуса патрубка подачи газа, При таком выполнении устройства узел подачи исходного материала может иметь раз5

40 мещенную над его воронкой герметизированную крышку с вмонтированным в нее дозатором подачи исходного материала, чта обеспечивает работу устройства в замкнутом цикле газоснабжения.

В соответствии с другим вариантом выполнения устройства оно снабжено установленным между цилиндрической вставкой, расположенной под обтекателем, и турбулизатором наружным дополнительным обтекателем, при этом размещенная под коническим обтекателем цилиндрическая вставка выполнена в виде трубопровода, сообщенного в нижней части с патрубком отвода крупной фракции и загрузочным приспособлением, и размещена концентрично в другом трубопроводе, нижняя часть которого сообщена газоподводящим приспособлением в виде патрубка, а верхняя часть выполнена входящей в нижнюю часть корпуса и размещена с зазором относительно опоры турбулизатора. Такой вариант позволяет совместить процесс подачи исходного материала с его транспортированием по гибкой пневмотрассе либо из-под измельчителя, над которым установлен классификатор, что делает возможным циркулирующую нагрузку подавать на вход измельчителя самотеком.

Исходное питание для классификатора поступает в пылевоздушном состоянии прямо в зону сепарации, в результате отпадает необходимость в промежуточной системе пылеосаждения, традиционной для пневматических устройств, Улучша отся санитарнотехнические условия эксплуатации устройств.

Для создания одинаковых скоростей сепарации в верхней и нижней частях устройства целесообразно нижнюю размещенную под обтекателем цилиндрическую вставку выполнить большего диаметра либо снабдить ее дополнительным обтекателем цилиндрической формы, При выполнении патрубка для вывода мелкой фракции в верхней стенке корпуса над верхним торцом размещенной над обтекателем цилиндрической вставки может быть выполнен дополнительный цилиндраконический обтекатель, образующий с верхним торцом турбулизатора и верхней стенкой ксрпуса кольцевые проходы для удаления пылегазовых потоков через патрубок вывода мелкой фракции, что позволяет исключить выпадение мелких фракций продукта обратно в ячейки турбулизатора.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для разделения порошкообразн ых материалов по крупности; на фиг.2 — вариант выполнения устройства с замкнутым

2003384

20

40 циклом газоснабжения при верхней подаче исходного материала; на фиг.З вЂ” разрез А — А на фиг.1; на фиг.4 — разрез Б — Б на фиг,1; на фиг,5 — спиральные направляющие, образованные ромбическими ячейками сетки (частично); на фиг.б — вариант выполнения устройства с замкнутым циклом газоснабжения при нижней подаче исходного материала; на фиг,7 — схематично общий вид другого устройства согласно изобретению, Предлагаемое устройство для разделения порошкообразных материалов на фракции содержит цилиндрический корпус I (фиг.1) с коническим дном 2 (сборной воронкой) и расположенными в корпусе по его оси одна над другой цилиндрическими вставками 3 и 4, загрузочное приспособление в виде воронки 5, патрубок 6 вывода крупной фракции, размещенный в нижней части конического дна 2, патрубок 7 вывода мелкой фракции, размещенный в верхней части корпуса, турбулизатор 8 и конусный обтекатель 9, размещенный между цилиндрическими вставками 3 и 4, Турбулизатор 8 расположен в корпусе 1 между его боковой поверхностью и цилиндрическими вставками 3 и 4 и нижним торцом опирается на опору 10, закрепленную на цилиндрической вставке 4. Вершина 11 конусного обтекателя 9 обращена в направлении, противоположном направлению движения исходного материала. Турбулизатор 8 имеет кольцевую выемку 12. Одна из сторон выемки (нижняя) образует с обтекателем 9 коническую поверхность и покрыта газопроницаемым материалом 13. В цилиндрической вставке

3 выполнены проемы 14 для поступления исходного материала в кольцевую выемку

12 и доступа его к периферийным участкам турбулизатора 8. Опора 10 выполнена из концентрических обечаек 15, соединенных радиальными ребрами 16. Одна иэ концентрических обечаек 15 опоры 10 закреплена на цилиндрической вставке 4, другая концевая обечайка опоры 10 жестко связана с нижней конусной частью корпуса 1. Опора может быть выполнена из единой спиральной обечайки. Устройство имеет также газоподающее приспособление (источник разрежения), выполненное, например, в виде циклона с вакуумным насосом (на фиг.1 не показаны), Боковая поверхность цилиндрического корпуса 1 выполнена из эластичного материала, например резины, примыкающего к турбулизатору 8 и охватывающего его с натягом, что исключает в процессе работы устройства образование зазоров между турбулизатором 8 и боковой поверхностью корпуса 1, Между нижним краем боковой поверхности корпуса и концентрической обечайкой опоры образуется кольцезазор

17 для прохода воздуха, осуществляющего классификацию.

Турбулизатор 8 образован свернутой в спираль сеткой с ромбическими ячейками

18 (фиг.5), которая размещается посредством, например, навивки на цилиндрические вставки 3 и 4. Изменяя плотность навивки сетки на цилиндрических вставках, можно менять размер ячеек 18 турбулизатора 8, что дает возможность плавно регулировать эффективность классификации исходного материала и разбивать агломераты в зависимости от физико-механических свойств исходного материала. B турбулизаторе 8 его торцы образуют конические поверхности вершины которых обращены к патрубку подачи исходного материала, В соответствии с вариантом устройства, показанного на фиг,2, используется замкнутый цикл движения газовых потоков. B этом устройстве сборная воронка с дном 2 и патрубком 6 выгрузки крупного продукта снабжена герметичным отгружателем 19 и патрубком 20 подачи воздуха (газа), соединенным с нагнетающим патрубком вентилятора 21, Всасывающий патрубок последнего через циклон 22 соединен с патрубком 7 для удаления мелкой фракции продукта. Для дозированной подачи загрузочное приспособление, кроме воронки 5, содержит бункер (на фиг,2 не показан) для исходного материала, на выходе которого установлен дозатор

23 материала любой известной конструкции, При этом воронка 5 имеет герметизирующую крышку 24, в которой герметично вмонтирован патрубок 25, сообщенный с бункером через дозатор 23, образуя узел дозированной подачи исходного материала, В соответствии с вариантом устройства, показанного на фиг.б, подача материала осуществляется через цилиндрическую вставку снизу вверх и используется замкнутый цикл движения газовых потоков. В этом устройстве цилиндрическая вставка 4, размещенная под обтекателем 9, выполнена в виде трубопровода 26, имеющего постоянное сечение по его длине, В верхней части трубопровода 26, примыкающего к обтекателю 9, выполнены проемы 14 для прохода исходного материала в кольцевуlo выемку

12 турбулизатора 8. Нижняя часть трубопровода 26 последовательно соединена с патрубком 27 загрузочного приспособления и патрубком 28 отвода крупных включений и примесей исходного материала при подаче последнего в трубопровод 26. В нижнюю часть корпуса 1 вмонтирован дополнительный трубопровод 29, который соединен с

2003384

5

40

55 газоподающим приспособлением, например нагнетательным патрубком вентилятора 30, при этом трубопровод 26 размещен концентрично в трубопроводе 29, как это показано на фиг.6. Нижняя часть корпуса 1 имеет также патрубок 31 для вывода крупной фракции готового продукта. Патрубки

27, 28 и 31 снабжены герметизирующими дозаторами 32 известной конструкции.

Трубопровод 29 соединен с нижней частью корпуса 1 так, что верхний торец 33 трубопровода 29 размещен с зазором относительно опоры 10 турбулизатора 8. Над верхним торцом трубопровода 26 установлен конусный обтекатель 9, вершина 11 которого обращена к патрубку 27 подачи .исходного материала. На размещенной в корпусе верхней части трубопровода 26 может быть выполнен дополнительный обтекатель 34 цилиндрической формы.

Выгрузочный патрубок 7 мелкой фракции готового продукта сообщен магистралью 35 через циклон 36 с всасывающим патрубком вентилятора 30. Для сбора мелкого продукта предусмотрен бункер 37, снабженный герметизирующим отгружателем 38, Торцы

39 турбулизатора 8 имеют конические по-. верхности, вершины которых обращены к патрубку 27 подачи исходного продукта, На фиг.7 показан вариант устройства, в котором подача исходного материала осуществляется снизу вверх через трубопровод

26, верхняя часть которого представляет вставку 4, при этом патрубок 7 выгрузки мелкой фракции продукта располо>кен по оси устройства. В этом устройстве между конической поверхностью верхнего торца

39 турбулизатора 8 и верхней стенкой корпуса 1 установлен дополнительный обтекатель 40 цилиндроконической формы, закрепленный на цилиндрической вставке 3 и образующий с верхним торцом 39 турбулизатора 8 и верхней стенкой корпуса 1 кольцевые проходы для удаления пылегазовых потоков через патрубок 7 вывода мелкой фракции готового продукта, Устройство работает следующим образом.

Исходный материал с засасывающим из атмосферы эа счет разрежения воздухом поступает из воронки 5 в цилиндрическую вставку 3 и падает на конусный обтекатель

9. Рассеченный вершиной 11 исходный материал, проходя через проемы 14 далее по конической поверхности кольцевой выемки

12 поступает в спиральные направляющие, образованные ромбическими ячейками 18 сетки турбулизатора 8. Под действием разрежения от всасывающего патрубка вентилятора, соединенного магистралью с патрубком выгрузки мелкого продукта (на фиг.1 не показан), и потока атмосферного воздуха, поступающего через зазор 17 ме>кду концевой обечайкой 15 опоры 10 и краем боковой поверхности корпуса 1. происходит движение мелкого продукта вверх по спиральным направляющим, образованным ромбическими ячейками 18 сетки, За счет разрежения мелкий продукт удаляется через патрубок 7, Крупный продукт под действием собственного веса по спиральным направляющим турбулизатора 8 движется вниз, падает в нижнюю конусную часть корпуса 1 и через патрубок 6 вывода крупного продукта самотеком удаляется из корпуса.

Наличие обтекателя 9 и кольцевой выемки 12, покрытой газопроницаемым материалом, способствует равномерному распределению материала, Исходный материал, падая по цилиндрической вставке 3, попадает на обтекатель 9, вершина которого рассекает поток классифицируемого материала и создает равномерное поступление через проемы 14 по конической поверхности кольцевой выемки 12 турбулизатора 8. Кольцевая выемка обеспечивает гарантированный доступ классифицируемого материала к периферийным участкам турбулизатора 8. Газопроницаемый материал, покрывающий коническую поверхность кольцевой выемки

12, исключает выпадение из потока частиц мелкого материала на спиральные направляющие турбулизатора, одновременно способствуя равномерному распределению скоростей восходящего потока по сечению сепарационного пространства. Таким образом, скорость удаляемого потока практически не уменьшается по высоте устройства.

Равномерному распределению потока по сечению сепарационного пространства и созданию идентичности условий классификации вне зависимости от площади сепарационного пространства способствует выполнение спиральных направляющих турбулизатора 8 из сложенной спиралью сетки с ромбическими ячейками 18, Именно они обеспечивают многократную перечистку частиц материала по мере движения его в вертикальном направлении по турбулизатору в каждой ячейке, в результате удается существенно снизить границу разделения гравитационной классификации.

Эластичная боковая поверхность корпуса 1, прижимаясь под действием разрежения в его внутренней полости к спиральным направляющим турбулизатора 8, обеспечивает гарантированное прохождение всего классифицируемого материала только через спиральные направляющие, что также спо2003384

55 собствует высокой эффективности классификации.

Подача воздуха в нижнюю часть корпуса 1 под турбулиэатор 8 также способствует равномерному распределению классифицирующего воздуха и обеспечивает перемещение классифицируемого материала с одновременным разделением его на фракции и удаление мелкой фракции с отсасываемым воздухом через патрубок 7.

В варианте устройства, показанного на фиг.2, осуществляется замкнутый цикл движения газовых потоков, при этом исходный материал через герметизированный дозатор 23 поступает в воронку 5 и далее в цилиндрическую вставку 3, Классифицирующий воздух (газ) подается в устройство через патрубок 20 с нагнетающего патрубка вентилятора 21 в нижнюю конусную часть корпуса 1 под турбулизатор

В варианте устройства, показанного на фиг.б, исходный продукт из загрузочного приспособления через дозатор 32 по патрубку 27 поступает в трубопровод 26 цилиндрической вставки 4, При этом под действием газа (воздуха), поступающего из нагнетательного патрубка вентилятора, исходный материал движется вверх и, ударяясь о конусный обтекатель 9, распределяется по кольцевой выемке 12 и поступает в турбулизатор 8, В последнем на его спиральных направляющих, образованных ромбическими ячейками 18 свернутой в спираль сетки, происходит классификация (фиг,1) под действием потока воздуха (газа), поступающего из нагнетательного патрубка вентилятора по кольцевому зазору между торцом ЗЗ трубопровода 29 и опорой 10 турбулизатора 8, Классифицирующий воздух (газ) пронизывает турбулизатор снизу

Формула изобретения

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ

ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО

КРУПНОСТИ, включающее загрузочное приспособление, сообщенное с цилиндрическим корпусом с коническим дном, расположенные в корпусе по его оси одна над другой цилиндрические вставки, расположенный между ними конический обтекатель с вершиной, направленной в противоположном направлении движению материала, расположенный в корпусе между его цилиндрической стенкой и цилиндрическими вставками турбулизатор, патрубки для отвода крупкой и мелкой фракций и газоподающее приспособление, отличающееся тем, что турбулизатор вы5

40 вверх и выносит мелкую фракцию через патрубок 7 по магистрали 35 через циклон 36 с последующей отгрузкой из бункера 37 через отгружатель 38, а крупная фракция по патрубку 31 направляется либо потребителю, либо в бункер загрузочного приспособления для повторной классификации. При подаче материала из патрубка 27 в трубопровод 26 цилиндрической вставки 4 очень крупные включения и примеси, падая на наклонную решетку 41, расположенную в трубопроводе 29, удаляются через патрубок 28 отвода крупных включений.

Предлагаемое устройство для разделения порошкообразных материалов позволяет осуществлять гравитационную классификацию с выделением мелкой фракции до 40 мкм и ниже, Конструкция устройства отличается простотой, высокой износостойкостью и эксплуатационной надежностью.

Устройство может найти применение в различных отраслях народного хозяйства, в частности оно может быть использовано, например, в процессах пылеприготовления различных марок угля, при обеспыливании и охлаждении кварцевых песков, приготовлении красок в сухом виде и эпоксидных смол крупностью до 100 мкм и ниже. Широкое применение оно может найти при переработке отходов различных производств металлургической, радиотехнической, горно-обогатительной промышленности, а также при переработке отходов аккумуляторного, фарфорового, фаянсового, кирпичного производств. (56) 1, Барский М.Д„ Ревнивцев В.И. и Соколкин Ю.В, Гравитационная классификация дисперсных, материалов, M., 1972, 2. Авторское свидетельство СССР

¹ 1586792, кл. В 07 В 4)02, 1990, полнен в виде закрепленной посредством опоры по всему объему устройства свернутой в спираль сетки с ромбическими ячейками, образующей единый блок с торцами в виде поверхностей усеченных конусов, обращенных меньшими основаниями и приспособлению для подачи исходного материала, при этом в турбулизаторе выполнена кольцевая выемка с газопроницаемым покрытием одной ее поверхности, контактирующей с коническим обтекателем, расположенным в этой выемке, причем в одной цилиндрической вставке, сообщенной с загрузочным приспособлением, выполнены проемы для поступления исходного материала в кольцевую выемку, а корпус выполнен из эластичного

14

2003384

13 материала, охватывающего турбулизатор с натягом, 2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено герметичным отгружателем крупной фракции, а газоподаюее приспособление выполнено в виде сообщенного с коническим днищем кор ук п са патрубка подачи газа, 3. Устройство по п,1, отличающееся тем, что оно снабжено установленным между цилиндрической вставкой, расположенной под обтекателем, и турбулизатором наружным дополнительным обтекателем, при этом размещенная под коническим обтекателем цилиндрическая вставка выполнена в виде трубопровода, сообщенного в нижней части с патрубком отвода крупной фракции и загрузочным приспособлением, и размещена концентрично в другом трубопроводе, нижняя часть которого сообщена с газоподводящим приспособлением в виде пэтрубка, а верхняя часть выполнена входящей в нижнюю часть корпуса и размещена с зазором относительно опоры турбулизэтора.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным над верхним торцом верхней цилиндрической вставки вторым дополнительным цилиндроконическим обтекателем, образующим с

15 верхним торцом турбулизатора и верхней стенкой корпуса кольцевые проходы для удаления пылегазовых потоков через патрубок вывода мелкой фракции, 2003384

2003384

2003384

Фиг. 7

Составитель С, Лавова

Техред M,Ìîðlåíòàë Корректор С. Шекмар

Редакто р

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3293

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