Вихревой классификатор порошковых материалов

 

Изобретение относится к аппаратам для классификации дисперсных материалов и может быть использовано в строительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности. Вихревой классификатор порошковых материалов включает цилиндрическую прямоточную вихревую камеру с каналами вывода классифицируемого материала в виде кольцевых щелей, закручивающий аппарат с каналами ввода порошкового материала и каналами вывода крупной фракции, завихритель, клапаны и блок управления с датчиками температуры холодного и горячего потоков. При этом каждый из каналов вывода крупной фракции выполнен в виде расширяющегося сопла из биметаллического материала, причем на внутренней поверхности расширяющегося сопла выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от его входного до выходного отверстия. Заявленное изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность работы классификатора. 2 ил.

Изобретение относится к аппаратам для классификации дисперсных материалов и может быть использовано в строительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Известен вихревой классификатор порошковых материалов (см. а.с. 1209319. МКл. В 07 В 04/08. Бюл. 5, 1986), включающий цилиндрическую прямоточную вихревую камеру с кольцевыми щелями для отвода классифицируемого материала, закручивающий аппарат с каналами ввода порошкового материала и каналами вывода крупной фракции, завихритель.

Недостатком классификатора является неэффективность работы, обусловленная отсутствием автоматизации режимов контроля процесса разделения порошковых материалов.

Известен вихревой классификатор порошковых материалов (см. а.с. 1687305. МКл. В 07 В 04/08. Бюл. 40, 1991), включающий цилиндрическую прямоточную вихревую камеру с каналами вывода классифицируемого материала в виде кольцевых щелей, закручивающий аппарат с каналами ввода порошкового материала и каналами вывода крупной фракции, завихритель, клапаны и блок управления с датчиками температуры холодного и горячего потоков.

Недостатком данного устройства является невысокая эксплуатационная надежность работы, обусловленная изменяющимися температурно-влажностными параметрами горячего потока сжатого воздуха, когда он, являясь транспортирующим агентом, выбрасывается из канала вывода крупной фракции в окружающую среду, имеющую более низкую температуру.

Известно, что в процессе контакта холодного потока сжатого воздуха и воздуха окружающей среды осуществляется дополнительное охлаждение среды с частичной конденсацией паров жидкости, всегда находящейся в воздухе (как в холодном потоке сжатого воздуха, так и в окружающей классификатор воздушной среде). Вследствие того, что температура холодного потока сжатого воздуха меньше по сравнению с температурой воздушной среды, в которой находится классификатор (см., например, Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. М. 1969), на выходе из канала крупной фракции наблюдается интенсивное уменьшение температуры воздуха, окружающего канал крупной фракции с дополнительной конденсацией паров жидкости, что приводит к слипанию частиц классифицируемого материала на выходе из канала вывода крупной фракции. В результате резко возрастает аэродинамическое сопротивление канала вывода крупной фракции, что сопутствует последующему нарушению технологического процесса классификации порошкового материала.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационной надежности работы классификатора путем снижения влияния температурно-влажностных параметров холодного потока сжатого воздуха на технологический процесс разделения порошковых материалов.

Технический результат достигается тем, что вихревой классификатор порошковых материалов включает цилиндрическую прямоточную вихревую камеру с каналами вывода классифицируемого материала в виде кольцевых щелей, закручивающий аппарат с каналами ввода порошкового материала и каналами вывода крупной фракции, завихритель, клапаны и блок управления с датчиками температуры холодного и горячего потоков. При этом каждый из каналов вывода крупной фракции выполнен в виде расширяющегося сопла из биметаллического материала, причем на внутренней поверхности расширяющегося сопла выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от его входного до выходного отверстия.

На фиг.1 представлена схема вихревого классификатора порошковых материалов, на фиг.2 - развертка расширяющегося сопла с криволинейными канавками на внутренней боковой поверхности.

Вихревой классификатор порошковых материалов содержит цилиндрическую прямоточную вихревую камеру 1 с каналами вывода 2 классифицируемого материала в виде кольцевых щелей, закручивающего аппарата 3 с каналами вывода 4 порошкового материала и каналами вывода 5 крупной фракции, клапаны управления 6 и 7, установленные соответственно на каналах 8 и 9 ввода закрученного воздушного потока и ввода незакрученного воздушного потока, завихритель 10, соединенный с клапанами управления 6, датчики температуры 11 горячего потока, укрепленные на выходе из каналов вывода 2 классифицируемого материала, и датчики температуры 12 холодного потока, укрепленные на выходе каналов вывода 5 крупной фракции, при этом датчики температуры 11 и 12 через блок управления 13 электрически связаны с клапанами управления 6 и 7. Каналы вывода 5 крупной фракции выполнены каждый в виде расширяющегося сопла 5 из биметаллического материала, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки 14, продольно расположенные от его входного 15 до выходного 16 отверстия канала 5 вывода крупной фракции.

Вихревой классификатор порошковых материалов работает следующим образом.

Сжатый воздух через клапаны управления 6 при их открытии по каналу ввода 8 поступает в завихритель 10 закручивающего аппарата 3, куда одновременно транспортируется классифицируемый материал по каналу ввода 4. В результате вихревого эффекта происходит термодинамическое расслоение порошково-газовой смеси на горячий периферийный поток сжатого воздуха и порошка, перемещающегося к каналам вывода 2. Значение температуры горячего потока фиксируется датчиками температуры 11. Сигнал от датчиков температуры 11 поступает в блок управления 13, который преобразует данный сигнал и подает соответствующую команду на клапаны управления 6, обеспечивая дальнейшее поступление сжатого воздуха заданных параметров в завихритель 10. Холодный центральный поток сжатого воздуха термически расслаиваемой порошково-газовой смеси транспортирует крупные фракции классифицируемого материала к каналам вывода 5, при этом величина температуры холодного потока фиксируется датчиками температуры 12. Сигнал от датчиков температуры 12 поступает в блок управления 13, который преобразует данный сигнал и подает команду на клапан управления 7, обеспечивая работу его в заданном режиме.

Крупные фракции порошкового материала, перемещаясь под воздействием холодного потока сжатого воздуха, с температурой ниже, чем температура воздушной среды, окружающей классификатор, от входного отверстия 15 к выходному отверстию 16, являются "ядрами конденсации" паров влаги, находящейся в воздухе. В результате микрокаплеобразования (иногда переходящего в тумано- и инееобразование) крупные фракции уже в полости канала вывода 5 интенсивно слипаются, нарушая технологический процесс классификации. При этом наибольшее лавинообразование слипающихся крупных фракций наблюдается вблизи внутренней поверхности канала вывода 5 крупной фракции, т.е. в пограничном слое, где имеет место ламинарное течение потока с образованием "застойных" зон, резко увеличивающих аэродинамическое сопротивление данного элемента классификатора. При выполнении канала вывода 5 в виде расширяющегося сопла осуществляется ускорение выхода крупной фракции с уменьшением вероятности столкновения и последующего слипания классифицируемого материала. Т.к. сечение канала 5 крупной фракции возрастает от входа к выходу, то это дает возможность крупным фракциям разлетаться. А наличие криволинейных каналов 14 на внутренней поверхности расширяющегося сопла 5 способствует устранению "застойных" зон, т.е. переходу из ламинарного течения потока непосредственно у стенки канала в турбулентное.

Т.к. холодный поток, транспортирующий крупные фракции, имеет температуру ниже температуры окружающий классификатор среды, то канал 5, подвергаясь различному температурному воздействию на внутренней и внешней поверхности создает резонансные с движущимся потоком волнообразные колебания, приводящие в конечном итоге к возрастанию аэродинамического сопротивления классификатора. Поэтому предлагается выполнить канал 5 крупной фракции биметаллическим (см. , например, Биметаллы. Дмитриев А.Н. и др. Пермь, 1991, - 416 с.), что для данного температурного перепада практически устраняет волнообразное колебание внутренней поверхности и, соответственно, условия для увеличения аэродинамического сопротивления.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что выполнение канала вывода крупной фракции в виде расширяющегося сопла из биметаллического материала и с криволинейными канавками на внутренней поверхности повышает эксплуатационную надежность устройства в целом путем устранения условий слипания классифицируемого материала при изменяющихся температурно-влажностных параметрах холодного потока сжатого воздуха как транспортирующего агента, а также и окружающей воздушной среды.

Формула изобретения

Вихревой классификатор порошковых материалов, включающий цилиндрическую прямоточную вихревую камеру с каналами вывода классифицируемого материала в виде кольцевых щелей, закручивающий аппарат с каналами ввода порошкового материала и каналами вывода крупной фракции, завихритель, клапаны и блок управления с датчиками температуры холодного и горячего потоков, отличающийся тем, что каждый из каналов вывода крупной фракции выполнен в виде расширяющегося сопла из биметаллического материала, при этом на внутренней поверхности расширяющегося сопла выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от его входного до выходного отверстий.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2