Способ фракционирования порошков иустройство для его осуществления

Союз Советских Социалистнчесэих Реснубле((63) Дополнител е кавт 2) Заявлено 130479 (21 ки Йо присоединением3) Приоритет рственный комитеСССРлаи изобретенийи открытий публикован 23,07,81, Б анияопис 4 ата опублик(72) Авторы изобретения ф А. Ба альский ордена Трудового Красного Знамени политехнически . институт им. С.М.Кирова Министерства высшего и среднего специального образования РСФСР вите(54) СПОСОБ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ПОРОШКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ .ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ а м пося сляИзобретение относится к пневмати ческой классификации различного сыпучего материала, предназначено для разделения материалов на два продукта по граничному зерну 5-1000 мкм и может применяться в порошковой металлургии, химической, строительной, горной и др. отраслях для фракционирования и обогащения как тонких сыпу чих материалов (5-100 мкм), так и бо лее грубых материалов (100-1000 мкм) .Наиболее перспективными способами разделения сыпучих материалов являются гравитационные способы классификации.При гравитационных способах классификации процесс разделения происходит в вертикальных восходящих потоках под действием двух сил - массовой силы Рм, пропорциональной массе частицы, и силы аэродинамического сопротивления Г. , которая увеличивается с ростом относительной скорости и диаметра частиц. Для сферической частицы эти силы можно записать следующим образоМ.Г (Р-РИгде д - диаметр частицы;р - плотность частицы; Рс - плотность среды;.,Я - скорость частицы отнотельно потока средыкоэффициент сопротивл9 - ускорение свободногодения,Частицы, на которые вследствих размера действие массовой сибольше, осаждаются в крупныйдукт, частицы с меньшим раэмеродействием сопротивления выносятв мелкий продукт.Процесс классификации можеттись при различных режимах обтения - турбулентном, переходномминарном. Режим обтекания опредется значением числа Рейхольдсачастицы При Рс 1 режим обтекания ламинаРный, пРи 1 с Мс С 500 - пеРехоДны и при Ре500 " турбулентный.Известен способ разделения частиц, заключающийся в разделении тонких частиц (д с 30 мкм.) в сильно разреженной среде, причем, степень разрежения такая, что длина свобод- ЗО ного пробега молекул становится нес 848087где )И ,эх - -1, 808-10 нс/м; д=30 мкма=332 м/с скорость звука; =1,2 кг/м"Таким образом, данный способ реализуется при плотности воздуха, равнойр сб 10 " кг/ьг, т,е, на 4 поряд 1 ка нйже нормальной 1 .Недостатком способа является то,что при длине свобо)ного пробегамолекул, соизмеримой с частицами д(например, =30 мкм), дискретнаяструктура газа начинается сказываться на законах газовой динамики, .Кроме того, возможно разделение толькоочень тонких частиц, Недостатком25является и сложность осуществленияспособа, поскольку требуется создание значительного вакуума,с бхх 10 кг/мъ,Известен также способ сортировки гетерогенных материалов, заключающийся в разделении материала в восходящем воздушном потоке, причемразделительная камера находится подразрежением 21.Однако при этом способе разделения разрежение в камере классификатора определяется аэродинамическимсопротивлением шахты классификатора, которое зависит от скоростипотока газа и конструкции шахты клас- дсификатора.Таким образом, разрежение в шахте классификатора жестко связано соскоростью воздуха - чем больше скорость, тем больше разрежение, Каждому значению скорости соответствует только определенное значениеразрежения. Однако скорость потокавоздуха определяется границей разделения и максимальна для наиболеекрупного зерна (1-5 мм). Следовательно, максимальное разрежение в камере классификатора можно получитьпри делении по крупной границе (д1 мм), т.е. при максимальной скорости воздуха, Известно, что максималь- Яное сопротивление сепарационнойшахты любого гравитационного классификатора при максимальной скорости не превиаает 1 м вод.ст. Плотность среди при.таком сопротивленииаппарата составляетЬн = р 12 д =1,08 кг/и;, гЬОьдмагДе б 1,2 кг/м , тнь вха при тевневатурееи,оэду=209 С,колько больше размера зерен материала4Известно, что при7 Ъ наступает режим свободно-молекулярного течения газа, который подчиняется своим законам, где М - число Маха.Определим плотность газа при условиях осуществления данного способаоэ ю. М .Р - Ж;К-- тР = - ) вЪР Р либр Ъос с ЪРЪЬ 2,0 с 1 Я Р - атмосферное давление, мвод.ст.ЬР - абсолютное давление в камере классификатора, м вод,ст.Следовательно, при данном способе плотность среды не может бытьниже, чем 1,08 кг/мР (даже при делении по границе д, 71 мм), поскольгрку в установке для реализации этогоспособа не представляется возможнымпонизить скорость воздуха, сохранивпостоянным разрежение,Таким образом, все известныегравитационные способы разделенияосуществляются при плотности среды(воздуха)с б 10 кг/м и71,08 кг/мРазделение материала происходитэффективнее в том случае, если длячастиц приграничной крупности (дкргр.=д, ф ь д ) достигается максимальная разница в действии сил Г иИдргрС Пр.гр.Известно, что это условие имеетместо при более ламинизированномпотоке, т.е, в области действия закона Стокса. Чтобы вести процесс раз деления крупных частиц д)1-2 ммв более ламинарном режиме, т.е, чтобы вести процесс эффективно, необходимо понизить число РейнольдсаР ц , Однако при известных спососбах, когда плотность среды р 1,08 кг/м,этого достичь невозможно, так какнеобходимо сохранять несущую способность потока Г =сИ д., где впоказатель степени изменяется в пределах 1 - 2 и определяется режимомобтекания.Для того, чтобы понизитьиперевести процесс разделения из турбулентного режима в более ламинарный, понижают плотность среды на1-3 порядка. Понижая р в в разЧ увеличивают в к раз, где кса(чтобы сохранить несущую способностьпотока). Следовательно, произведениеЯ Р уменьшается,что ведет к уменьшению 7. Так, понизив Я , мы можемперевести процесс разделения из турбулентного режима обтекания в ламинарный. Тем самым получим наибольшуюразницу в действии сил и улучшим эффективность разделения,Понижение плотности среды даетположительный эффекти при разделении;.о границе дс 100 мкм, т.е. вобласти ламинарного режима. Рассмотрим граничный класс, например д=30 мкм. Для частицы справедливоравенство Г =Г , т.е.Для определения коэффициента сопротивления воспользуемся формулойОэеена, которая точнее формулы Стоксавоздуха в циклон 4, где отделяются от воздуха и поступают в бункер 5. Крупные частицы диаметром ддр под действием массовых сил тяжесть) осаждаются в бункер 6 крупного продукта. Так как воздух в классификаторе имеет пониженную плотность на один-дна порядка, процесс классификации происходит более эФФективно, что обеспечивает высокое качество продуктов классификации.10 Таким образом, предлагаемый способ удучшает качество разделения на 20- 30, предел качественного разделения расширяется от 1000 мкм до 5 мкм.Конструкция устройства упрощена. Кро-ме того, в нем уменьшена взрывоодасность при разделении взрывоопасных материалов за счет повышения концентрации материала по отношению к содержанию кислорода, уменьшено гидравличесЯ .кое сопротивление. аппарата, возможно изменение скорости потока воздуха при Фиксированном разрежении в камере классификатора. формула изобретения1. Способ фракционирования порошков,заключающийся в разделении частиц ввосходящем потоке разреженного воздуха, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества разделения,разделение частиц осуществляют приплотности воздуха от 5 ф 10 до 5 х110 кг/м.2. Устройство для фракционированияпорошков, включающее сепарационную ка,меру, разделенную на секции, секциюподвода воздуха, циклон, вакуум-насос, загрузочное и разгрузочные приспособления, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что секция подвопа воздуха соединена с всасывающим патрубком вакуумнасоса посредством вентилей и труб.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Франции Р 1405297,кл. В 07 В 7/00, опублик.1975.2. Патент Франции Р 2307589,кл. В 07 В 4/02, опублнк.1976.3. Патент СШЛ Р 3441131,кл. 209-3,опублик.1969 (прототип.).1