Каскадный классификатор

)5 В 07 В 4/ РЕТЕН И КАТОР обогащение и материалов в е порошков на зерну 0,05-5,0 я: каскадный пере- шахьное нтен- перебра оди осхо на К тяже тся с вос ся от тыва ть ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРЪ 988364, кл, В 07 В 4/02, 1979,Авторское свидетельство СССРМ 522860, кл, В 07 В 4/00, 1971.(54) КАСКАДНЫЙ КЛАССИФ (57) Использование: сухое фракционирование сыпучи воздушной среде, разделен два продукта по граничному мм. Сущность изобретен Изобретение относится к устройствам сухого обогащения и фракционирования сыпучих материалов в воздушной среде и предназначено для разделения порошков на два продукта по граничному зерну 0,05- 5,0 мм,Каскадный классификатор может применяться в металлургической, химической, горнодобывающей и других отраслях пром ы шлен ности.Известны гравитационные пневматические классификатоГы по авт. св. М 988364, кл, В 07 В 4/02, 23,0 г.81, авт. св. М "069877, кл. В 07 В 4/08, 14.05.82, авт, св. М 1088817, кл. В 07 В 4/00, 07.02.83. авт. св, М 1122376, кл, В 07 В 4/00, 28 03.8,Основной особенностью этих аппаратов, как и прототипа,авг, св, М 522860, кл,классификатор содержит сепарационную шахту 1 с пересыпными полками 2, установленными на ее боковых стенках наклонно в шахматном порядке, загрузочное приспособление 4, патрубок 12 для подачи воздушного потока, разгрузочные приспособления крупной 6 и мелкой 9 фракций и распределительные элементы 3. Загрузочное приспособление 4 расположено в средней части сепарационной шахты 1. Патрубок 12 для подачи воздушного потока установлен в нижней части шахты 1. Разгрузочные приспособления крупной 6 и мелкой 9 фракций расположены соответственно в нижней и верхней частях шахты 1. Каждый распределительный элемент 3 расположен между смежными пересыпными полками 2 и выполнен в виде поворотной пластины с горизонтальной осью в ее средней части, 1 ил. В 07 В 4/00, 1976) является наличие сыпных элементов, установленных в матном порядке по высоте,Конструкция классификатора пр матривает зигзагообразное поступател движение воздушного потока вверх и и сивное вихреобразование над и под сыпными полками,Прототип работает следующим о зом. Исходный продукт поступает на из пересыпных элементов и с него в в дящий воздушный псток. Крупные зер под преобладающим действием силы сти опускаются, поочередно скатываю пересыпных элементов и, пересекая ходящий воздушный поток, очищают мелких частиц М 1, Эти частицы подхва ются потоком и выносятся в верхнююшахты классификатора. Однако в результате многочисленных соударений между собой и стенками аппарата скорости частиц одного размера приобретают различные значения, как по величине, так и по направлению, При этом часть мелких частиц М 2 может опускаться, а некоторая доля крупных зерен К 2 - подниматься,Для перечистки этих случайных фракций большое значение имеет образование вихрей в шахте классификатора, Попадая в надполочный вихрь А, частицы под действием центробежной силы расслаиваются, выбрасываются из него и разделяются в восходящем потоке, Одновременно разбиваются слипшиеся агрегаты частиц мелких фракций, что исключает их попадание в крупный продукт.Расслаивающее и диспергирующее действие подполочного вихря Б аналогично, но частицы сыпучего материала выбрасываются из него не в ядро разделяющего потока, а на ближнюю стенку классификатора. и осаждаются вдоль нее на расположенный ниже пересыпной элемент, где разделяются.Прототип и другие перечисленные классификаторы имеют следующие существенные недостатки.1. Низкое качество сепарации при разделении по тонким границам (менее 100 мкм). Если для разделения по крупной границе скорость воздушного потока, а соответственно и интенсивность вихреобразования достаточно велики и расслоение частиц в вихрях происходит эффективно, при малых границах разделения интенсивность вихреобразования и расслаивания снижается. Вероятность попадания "случайных" фракций мелких частиц в крупные и крупных зерен в мелкий продукт возрастает, что ухудшает качество классификации,2, Неэффективное действие подполочных вихрей,В рассматриваемых конструкциях аппаратов подполочные вихри ориентированы так, что большая часть расслоившихся и диспергированных частиц отбрасывается к стенкам и, осаждаясь вдоль них, смешивается на нижних пересыпных элементах с уже разделенным готоком крупных зерен, Возникает необходимость в повторной классификации, эффективность работы аппарата снижается,3. Невозможность автономной регулировки работы каждой разделительной ступени (каскада).При разделении сыпучего материала необходимо в верхней части классификатора задержать поднимающиеся "случайные" 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 крупные зерна и вернуть их вниз, а в нижней части аппарата обеспылить опускающийся крупный продукт. Существующие конструкции аналогов этого сделать не позволяют, так как разделение происходит одинаково во всех секциях.Цель изобретения - повышение качества сепарации и производительности за счет интенсификации разделяющего воздействия на частицы сыпучего материала и возможности регулирования величины этого воздействия автономно на каждой ступени разделения,Поставленная цель достигается тем, что в каскадном классификаторе, включающем сепарационную шахту с пересыпными полками, установленными на ее боковых стенках наклонно в шахматном порядке, загрузочное приспособление, расположенное в средней части сепарационной шахты, патрубок для подачи воздушного потока, установленный в нижней части шахты, разгрузочные приспособления крупной и мелкой фракций, расположенные соответственно в нижней и верхней частях шахты, имеются распределительные элементы, каждый из которых расположен между смежными пересыпными полками и выполнен в виде поворотной пластины с горизонтальной осью в средней ее части,Пластины предназначены для регулирования направления и скорости движения воздушного потока и частиц материала в подполочных вихрях. Установка пластин на горизонтальных осях обусловлена тем, что возникающие при движении двухфазного потока около пересыпных полок вихри вращаются также вокруг горизонтальных осей, и аналогичная ориентация пластин не нарушает симметричности вихрей, не отклоняет их к стенкам и способствует равномерному распределению материала по ширине шахты. Расположение огей в средней части пластин позволяет изменять положение как верхних. так и нижних их кромок и, тем самым, более гибко и эффективно регулировать скорость и направление движения частиц во всем вихре.Конкретное расположение пластин в шахте зависит от условий проведения процесса, т,е, от физических свойств классифицируемого материала (грансостава, формы и плотности частиц), требуемой границы разделения, скорости воздушного потока и определяется экспериментально,Так, в верхних секциях (выше уровня ввода исходного материала) пластины должны быть ориентированы таким образом, чтобы возвращать частицу материала изпод полки в центр потока с как можно большим дополнительным ускорением. Это достигается, когда верхняя кромка пластин отклонена от вертикали к стенке шахты,В нижних секциях классификатора задача обратная - необходимо направлять материал вверх на перечистку от случайнопопавших мелких частиц, Здесь пластиныдолжны быть отклонены верхней частью впротивоположную сторону - к кромке полок, 10Ориентацию пластин изменяют поворотом их вокруг оси, для их фиксации в заданном положении служит специальноеустройство.Для оценки величины дополнительной 15инерционной силы, позволяющей интенсифицировать разделяющее воздействие начастицы сыпучего материала, рассмотримдействующие на частицы силы,Исходя из второго закона Ньютона имеем;=п 9 ГРобч Ос 3 с . 2где т - время;т - масса частицы;25ч - скорость движения частицы;д - ускорение свободного падения;- коэффициент аэродинамическогосопротивления;Р - площадь миделевого сечения частицы;ро - плотность среды;О - относительная скорость движения частицы.Как в прототипе, так и в предлагаемом устройстве сила тяжести щд постоянна, Меняется лишь сила аэродинамического сопротивления, В результате того, что в предлагаемом устройстве зазор между распределяющей пластиной и нижней поверхностью пересыпной полки может быть в несколько раз меньше половины ширины шахты, скорость выходящих из-под полки частиц может в несколько раз превышать скорость частицы в ядре потока, Примем относительную скорость частиц хотя бы в два раза выше, чем в прототипе, Тогда сила аэродинамического сопротивленидпрототипеО 2Р -РРо2В предлагаемом классификатореР = ," РРо- Для Стоксовской области обтекания частицы (1) коэффициент24 24 рЙе Одр,где йе - число Рейнольдца;,и - динамическая вязкость среды,Тогда24 р О 12 уЕОар ог ДР=12- О,ба так какО =2 О,.рР = 12- (20); - = 2,дРт.е, сила аэродинамического сопротивленияв предлагаемом устройстве в два раза вышепо сравнению с прототипом. Соответственно и разделяющее устройство возрастает наэту величину,Благодаря возможности измененияориентации распределяющих пластин можно регулировать и величину разделяющеговоздействия по высоте аппарата,Предлагаемый классификатор изображен на чертеже.В корпусе 1 классификатора расположены пересыпные элементы 2 и распределительные пластины 3, Для загрузки исходногоматериала служит питатель 4, соединяющийся течкой 5 с корпусом 1. Нижний конецкорпуса стыкуется с бункером б крупногопродукта, а верхний посредством трубопровода 7 - с пылеулавливающим устройством8, имеющим бункер 9 мелкого материала,Пылеулавливающее устройство 8 соединено трубопроводом 10 с воздуховодной машиной 11, Для подачи воздушного потока вклассификатор предназначены патрубки 12,расположенные в нижней части аппарата,Расход воздуха регулируется задвижкой 13и расходомером 14. Для изменения ориентации распределительных пластин 3 служитспециальное устройство, содержащее оси15, к которым внутри шахты прикрепленыпластины 3, а снаружи - рычаги 16, Онисвободно вращаются вокруг вместе с пластинами и могут фиксироваться в любом положении,Каскадный классификатор работаетследующим образом, Исходный материалподается питателем 4 по течке 5 в центральную часть корпуса 1 классификатора наодин из пересыпных элементов 2. Ссыпаясьс пересыпных элементов,.материал провеивается восходящим воздушным потоком ирасслаивается на крупный продукт, осажда-ющийся в бункер б, и мелкий, улавливаемыйустройством 8 в бункер 9,Воздушный поток, создаваемый воздуховодной машиной 11, поступает через патрубки 12 и движется вверх по шахте 1классификатора и трубопроводам 7, 10, Настройка на заданный режим разделенияосуществляется поворотом задвижки 13 и по расходомерному устройству 14,Каждая секция классификатора, включающая один пересыпной элемент, образует, как и в прототипе, одиночный каскад разделения, но в предлагаемом устройстве процесс классификации в каскаде происходит несколько иным образом.С помощью рычагов 16 и осей 15 распределительные пластины 3 в верхних секциях ап па рата (расположен н ых выше места ввода исходного материала) устанавливают так, как показано на фиг. 2, - с наклоном верхней части пластины под пересыпную полку 2, При этом поток материала вместе с воздухом направляется также под элементы 2 и, выходя в зазор между пластиной 3 и полкой 2, разделяется на две части. Крупные частицы либо ударяются в нижнюю поверхность пересыпной полки и, теряя скорость, осаждаются вниз, вдоль стенки шахты, либо вылетают из-под нее, как наиболее инерционные, движутся вниз, продуваясь "чистой" частью воздушного потока, и освобождаются от "случайных" мелких зерен. Менее инерционные мелкие фракции поворачивают вместе с воздушным потоком и выносятся в вышерасположенные секции аппарата, снова попадают в подполочное пространство и перечищаются от крупных частиц аналогичным образом. Особенностью работы верхних секций аппарата по сравнению с прототипом является то, что не происходит постоянного смешивания уже отделенного крупного продукта, скатывающегося с пере- сыпной полки, с еще не разделившимся материалом, так как потоки крупных и неразделившихся частиц движутся по разные стороны распреде ительных пластин, Это способствует достижению более высокой эффективности сепарации.В нижних секциях классификатора пластины 3 наклонены по сравнению с верхними секциями в противоположную сторону. Врезультате большая часть воздушного потока направляется в канал, образуемый пластиной и расположенной под ней полкой.5 Материал в нижних секциях движется преимущественно вниз, пересыпаясь по полкам, и периодически пересекает воздушныйпоток, При этом мелкие частицы, случайнопопавшие в нижние секции, подхватывают 10 ся воздухом и выносятся вверх, а крупныечастицы за счет своей большой массы осаждаются вниз,Силовое воздействие потока на частицыматериала в предлагаемом аппарате выше,15 чем в прототипе, причем направление дополнительных сил (в верхних секциях -вниз, а в нижних - вверх) способствует увеличению числа ступеней разделения и повышению эффективности сепарации.20 Лабораторные испытания предлагаемого классификатора при разделении литейных песков показали, что острота сепарацииу него по сравнению с прототипом на б - 9 выше,25 Формула изобретенияКаскадный классификатор, включающий сепарационную шахту с пересыпнымиполками, установленными на ее боковыхстенках наклонно в шахматном порядке, за 30 грузочное приспособление, расположенноев средней части сепарационной шахты, патрубок для подачи воздушного потока, установленный в нижней части шахты иразгрузочные приспособления крупной и35 мелкой фракций, расположенные соответственно в нижней и верхней частях шахты, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения качества разделения, он снабжен распределительными элементами, каждый из40 которых расположен между смежными пересыпными полками и выполнен в виде поворотной пластины с горизонтальной осьюв ее средней части,1731294Составитель С.Шестакова Редактор Б,федотов Техред М,Моргентал Корректор М.Пожо каз 1531 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101