Инерционный сепаратор сыпучих материалов
Изобретение относится к разряду устройств для разделения и сортировки материала после дробления, в частности для отделения готового продукта при размоле твердых материалов в мельницах. С целью повышения экономичности, надежности работы, а также качества готовой продукции инерционный сепаратор снабжен соосно расположенными раструбом 4 накопителя и направляющим раструбом 5, образующими между их стенками фиксированный кольцевой инерционный канал. Расстояние между кромками указанных раструбов определяется из выражения: где d1 - диаметр раструба накопителя в максимальном сечении по кромкам; d2 - внутренний диаметр цилиндрической части корпуса сепаратора. Предлагаемый инерционный сепаратор при работе в пылесистеме с противоструйной мельницей позволяет снизить на 75 - 80 % энергозатраты на транспорт мельничного продукта. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к разряду устройств для разделения и сортировки материала после дробления, в частности применяется в сочетании с мельницами при размоле твердых материалов для отделения готового продукта. Наибольший эффект устройство дает при его использовании в комплексе с противоструйной мельницей.
При размоле твердых материалов, таких, как уголь, цемент, известняк, руда, возникает задача отделения готовой пыли от мельничного продукта. Для ее решения применяются сепараторы разной конструкции и степени сложности. В качестве прототипа предполагаемого изобретения принят сепаратор, используемый в установке тонкого измельчения твердых материалов (авт. св. СССР N 1003894, кл. B 02 C 19/00, 21/00, 1983). Сепаратор содержит конически корпус с входным и выходным патрубками, расположенными по одной вертикальной оси и вставленный в него накопитель в виде раструба с лопаточным аппаратом. Причем суживающаяся часть раструба обращена в сторону входного патрубка и соединена с течкой второй ступени возврата. Классификация материала в сепараторе происходит сначала в первой гравитационной ступени за счет резкого снижения скорости воздуха при входе потока аэросмеси в кольцевой канал между конусом и раструбом, а затем во второй центробежной ступени за счет крутки потока аэросмеси лопаточным аппаратом. Регулирование тонины готовой пыли производится поворотом створок лопаточного аппарата. Этот сепаратор обладает следующими недостатками: большим расходом воздуха, необходимым для работы центробежной ступени, сложностью и ненадежностью механизма привода лопаточного аппарата, недостаточной тониной готовой пыли. Целью изобретения является повышение экономичности и надежности работы сепаратора, а также качества готовой продукции за счет соответствующей организации аэродинамики движения потока аэросмеси. Указанная цель достигается тем, что инерционный сепаратор сыпучих материалов, содержащий корпус с расположенными по одной вертикальной оси входным в нижней части и выходным в верхней части патрубками, предусмотренными в нижней части корпуса течками первой ступени возврата, и установленный внутри корпуса вдоль указанной оси накопитель в виде раструба, суживающаяся часть которого обращена в сторону входного патрубка и соединена с по меньшей мере одной течкой второй ступени возврата, дополнительно содержит направляющий раструб, установленный соосно с раструбом накопителем с образованным между их стенками кольцевого инерционного канала, причем диаметр узкого торца направляющего раструба превышает диаметр выходного торца входного патрубка. Образующая поверхности вращения каждого из раструбов представляет собой гладкую дугу с плавно меняющейся кривизной. Причем расстояние между кромками двух соседних раструбов определяется из выражения: где d1 диаметр раструба накопителя в максимальном сечении по кромкам; d2 внутреный диаметр цилиндрической части корпуса сепаратора. Кроме того, кромки раструбов снабжены регулируемыми створками. Сами раструбы подвешены к верхней крышке корпуса с помощью по меньшей мере трех тяг с регулируемой длиной. Причинно-следственная связь между отличительными признаками и целью изобретения заключается в следующем. Наличие направляющего раструба, диаметр узкого торца которого превышает диаметр выходного торца входного патрубка, и установленного соосно с раструбом-накопителем с образованием кольцевого канала, величина l которого на выходе из него между соседними кромками определена из упомянутого в формуле выражения, позволяет обеспечить движение аэросмеси по криволинейной траектории при наличии центробежных сил. На выходе из кольцевого канала скорость потока аэросмеси во много раз уменьшается по сравнению с входной скоростью, а его направление становится радиально расходящимся в горизонтальной плоскости. В этих условиях твердые частицы в потоке лишаются направленной вертикальной вверх составляющей скорости. Начиная с этого момента из потока вверх выносятся только те частицы, диаметры которых меньше граничного диаметра, определяемого только скоростью витания частиц и равной скорости потока в кольцевом сечении сепаратора выше верхней кромки раструба. Из-за большой площади этого сечения, в десятки раз превосходящей площадь сечения входного патрубка, скорость потока во столько раз же меньше и все частицы с диаметром, большим граничного, выпадают вниз и возвращаются на домол. Все это позволяет достичь в инерционном сепараторе четкой классификации мельничного продукта при многократном снижении расхода воздуха и пропорционально ему энергозатрат. Таким образом, обеспечивается поставленная в изобретении цель, т. е. повышение экономичности и надежности работы, а также качество готовой продукции. Наличие отмеченных выше отличительных признаков по сравнению с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Дополнительный поиск технических решений, определяемый указанными отличительными признаками, не выявил их совокупного использования в других областях техники для достижения поставленной цели, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень". На чертеже схематично изображен инерционный сепаратор, продольный разрез. Инерционный сепаратор содержит конический корпус 1 с входным и выходным патрубками, соответственно 2 и 3 и расположенными внутри раструбом 4 накопителя и направляющим раструбом 5 со створками 6 и 7 соответственно. В нижней части корпуса 1 предусмотрены течки 8 первой ступени возврата, а суживающаяся часть раструба накопителя 4 направлена в сторону входного патрубка 2 и соединена с течками 9 второй ступени возврата. Крепление раструбов 4 и 5 с корпусом 1 осуществляется с помощью тяг 10. При этом величина кольцевого канала между указанными раструбами, определяемая расстоянием l между кромками раструба, фиксируется с помощью скрепляющих их штырей 11. Инерционный сепаратор работает следующим образом. Поток аэросмеси с большой скоростью из мельницы через патрубок 2 входит в сепаратор и по инерции устремляется в кольцевой канал между раструбами 4 и 5 с криволинейными образующими. Площадь сечения кольцевого канала нарастает с ростом радиусов кольца и обратно пропорционально площади этого сечения уменьшается скорость потока аэросмеси. Благодаря криволинейной форме образующих раструбов, осевое направление потока на входе в раструб 5 плавно переходит в радиальное на выходе из кольцевого канала. При движении потока по криволинейному кольцевому каналу частицы твердого материала центробежной силой прижимаются к наружной поверхности раструба 4 и далее скользят по его поверхности до выхода. Таким образом, на выходе из кольцевого канала получается двухслойный поток с небольшой радиальной и нулевой осевой составляющими скорости. При этом поток большей концентрации твердых частиц оказывается вверху, а малой концентрации тонкой пыли внизу. После схода потоков с кромок 6 раструба 4 слабо запыленный поток тонкой пыли снизу устремляется вверх и проходит сквозь поток твердых частиц и выносит из него только те частицы, размеры которых удовлетворяют аэродинамическому условию витания частиц: где dr диаметр частиц уносимой тонкой пыли; dm диаметр частиц, удовлетворяющих условию витания; W скорость потока воздуха в кольцевом сечении между кромками раструба 5 и корпусом сепаратора 1 (соответствует скорости витания частиц с диаметром dm);в плотность воздуха;
m плотность размалываемого материала. Этим граничным условием обеспечивается четкая классификация мельничного продукта по размерам частиц. Тогда частицы с диаметром dr < dm выносятся из сепаратора в виде готовой пыли, а частицы с диаметром dr dm выпадают из потока воздуха и по течкам 8 возвращаются на домол. Случайно занесенные потоком воздуха в верхнюю часть сепаратора 1 крупные твердые частицы выпадают внутрь раструба 4 и возвращаются в мельницу по течкам 9. Регулирование тонины готовой пыли осуществляется изменением скорости воздуха в кольцевом сечении А-А между кромками 6 и корпусом сепаратора 1. При изменении высоты расположения раструбов 4 и 5 с помощью тяг 10 кромки 6 приближаются или удаляются от конической поверхности корпуса 1. Одновременно с этим изменяется площадь кольцевого сечения А-А и обратно пропорционально ей изменяется скорость потока воздуха, являющаяся cкоростью витания W для частиц с диаметром dm. Скорость потока аэросмеси на выходе из кольцевого канала определяется расстоянием l между кромками раструбов 4 и 5. Исходя из условия равенства скоростей на выходе из упомянутого кольцевого канала и кольцевого сечения между кромками 6 раструба 4 и конической частью корпуса 1 сепаратора, указанное расстояние определяется из выражения:
где d1 диаметр раструба в максимальном сечении по кромкам;
d2 внутренний диаметр цилиндрической части корпуса сепаратора. Для регулировки тонины пыли также используются кромки 6 и 7. При этом, чем больше отклонены кромки вниз, тем больше возвращается крупных частиц на домол и тем тоньше готовая пыль. Предлагаемый инерционный сепаратор при работе в пылесистеме с противоструйной мельницей позволяет снизить на 75 80 энергозатраты на транспорт мельничного продукта и пыли.
Формула изобретения
где d1 диаметр раструба накопителя в максимальном сечении по кромкам;
d2 внутренний диаметр цилиндрической части корпуса сепаратора. 4. Сепаратор по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что кромки раструбов снабжены створками. 5. Сепаратор по пп. 1 4, отличающийся тем, что раструбы прикреплены к верхней части корпуса с помощью по меньшей мере трех тяг с регулируемой длиной.
РИСУНКИ
Рисунок 1