Пневматический сепаратор

(56) Авторское свидетельство СССРМ 507371, кл. В 07 В 7/00, 1971.Авторское свидетельство СССРМ 441977, кл. В 07 В 1/04, 1972,(57) Использование; техника разделения сы-.пучих материалов по крупности в горной,химической отраслях промышленности, впроизводстве строительных материалов.Сущность изобретения: пневматический сепаратор включает камеру разделения 1 с ГОСУДАРСТВЕН.АЛЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР наклонным пеофорированным днищем 2 и спределительными элементами 7, установленными над перфорированным днищем 2 рядами по длине и высоте камеры разделения 1, загрузочное приспособление 3 и разгрузочное приспособление 4 для крупной фракции, установленные соответственно у верхнего и нижнего торцов перфорированного днища 2, патрубок отвода воздуха с мелкой фракцией 5, расположенный в верхней части камеры разделения, и патрубок 6 подвода воздуха, установленный под перфорированным днищем. Распределительные элементы 7 выполнены в виде установленных с возможностью вращения против часовой стрелки лопастей, выпол- Б ненных в виде крестовин, 3 ил,Изобретение относится к технике разделения сыпучих материалов по крупности и может быть использовано в горной, химической отраслях промышленности, в производстве строительных материалов.Известен гравитационный сепаратор для сепарации и классификации материалов по размерам частиц, включающий корпус, подводящий диспергирующую среду патрубок, перфорированное дно, загрузочное приспособление, сепарационные каналы образованные перегородками из пластин, патрубок для отвода диспергирующей среды и разгрузочное приспособление.Недостаток устройства - низкая эффективность разделения. Это связано с тем, что в данной конструкции сепаратора перечистка мелкой Фракции, унесенной из псевдоожиженного слоя не предусмотрена. Вследствие этого рабочая скорость воздушного потока, установленная в данном сепараторе, должна быть близка к скорости витания граничного зерна, что обеспечивает минимальный унос крупной фракции вместе с мелкой, Но при этом интенсивность переноса частиц мелкой фракции в псевдоожиженном слое, к его свободной поверхности, откуда они затем уносятся восходящим потоком, низка, Поэтому часть мелкой фракции не успевает удалиться из псевдоожиженного слоя и выводится из сепаратора вместе с крупной фракцией, что значительно снижает эффективность разделения. В противном случае, если скорость воздушного потока значительно превышает скорость витания граничного зерна, то обеспечивается этим полный унос мелкой фракции иэ псевдоожиженного слоя, но вместе с мелкой фракцией уносится и большое количество крупной фракции, что также резко снижает эффективность разделения, Для эффективной работы сепаратора данной конструкции, необходимо значительно увеличить путь прохождения материала, что в свою очередь ведет к значительному увеличению его габаритных размеров и расхода воздуха, проходящего через сепаратор, а значит и увеличению металло- и энергозатрат и уменьшению удельной нагрузки, отнесенной к площади сечения газораспределительной решетки, чью роль исполняет перфорированное дно.Известен воздушный сепаратор выбранный в качестве прототипа, включающий корпус с перфорированным днищем, внутри которого расположено зигзагообразные перегородки, выполненные из шарнирно закрепленных в корпусе полок, образующих между собой щелевые прохо старается отбросить частицы к внешней .стенке канала (нормальная составляющая 0 силы аэродинамического воздействия потока и сила тяжести для упрощения рассуждений не рассматриваются). Частицы крупнойфракцииобладая большей инерционностью, достигают поверхности внешней стенки, взаимодействуя с которой теряют скорость и выпадают из потока, ссыпаясЬ затем вниз по наклонным полкам. Следовательно организация четкого разделения материала в зигзагообразных каналах, основана на выборе оптимального соотношения между тангенциальной составляющей силы аэродинамического воздействия потока Еа, и центробежной силой инерции 55 Гц. Как известно сила аэродинамическоговоздействия потока и следовательно скорость частицы Ч т связаны со скоростью воздушного потока в канале, Рассмотрим теперь от чего зависит центробежная сила 1020 2530 ды, патрубки подвода и отвода воздуха, загрузочное и разгрузочное устройстваНедостатками устройства - являютсяневысокая эффективность разделения и ограниченная возможность оперативной ичеткой настройки сепаратора на процесс разделения по заданному граничному зерну.Это связано с тем, что зигзагообразные перегородки, образующие зигзагообразные каналы, и служащие для перечистки мелкойфракции, унесенной иэ псевдоожиженногослоя, установлены статически, т.е, они оказывают пассивное воздействие на перечистку мелкой фракции, Следствием этого является то, что эффекты, на которых основана перечистка мелкой фракции в сепараторе данной конструкции выражены слабо и могут регулироваться только в узких пределах, недостаточных для создания эффективного процесса разделения. Покажем это на упрощенном примере,Перечистка мелкой фракции в сепараторе данной конструкции основана как на самом эффекте поворота потока в зигзагообразных каналах, так и на воздействии воздушных вихрей, образующих при поворотепотока на частицы крупной фракции.На фиг.1 схематично показан участокповорота потока и траектория движенияодиночной частицы,При повороте потока на частицы движущийся под действием тангенциальной составляющей силы аэродинамическоговоздействия потока Р по криволинейной траектории, со скоростью Ч т, действуетцентробежная сила инерции Гц, котораяинерции, которая определяется из выраже- тем фактом, что при определенном значении угла а, определяемом из выражения 1 фу -1, гдв 1 - Козффицивнт трвния матврий ала частиц об материал полки, частицы негдер-радиускривизнытраекториизависит 5 будут ссыпатьСя с полок, накапливаясь на от угла наклона полок к горизонту а, В пер- них, тем самыммешая уносу мелких частиц, вом приближении, величину В можно опре- что также отрицательно сказывается на эфделить из выражения фективности разделения.й1(2)2 соза) 10 Регулирование центробежной силы загде - длина полки. счет уменьшения"дМФйы полок; так же неПодставляя (2) в (1), получим беспредельно, При определенном значениизе2 в ЧР соз а длины полок; поток уже"не будет реагироц(3): вать на те зигзаги, которые образуют колкиАнализируя выражение (3) можно зв и будет иметь пРямолинейное движение,ключить; что центробежная сила с увеличе- т е. эффект, на котоРом основана перечистнием Ч 7 - увеличивается, с увеличением ка мелкой фракции будет вырождаться, При а - уменьшается и в пределе при а 90 о этом будет возрастать гидравлическое сокогда В= Оо, Р =О, с увеличением- мпротивление сепаратора за счет трения пою Ц -уменьшается. Следовательно Ре улироватьзначе- тока 0 большое количество мие центробежной силы и выбира мелкомасштабныхвыступов.. наиболее оптимальное ее значение можно . всех случаях рассмотренных"выше, посредством изменения указанных ваше каждый из параметров. Откоторыхзависит величин. Однако не всегда это возможно ЮнтРооежная сила рассматривался при Опсделать, а если и возможно, то в узкйх пре ределенных постоянных значениях остальделах,Такскоростьчастицыутможноув - ных паРаметров, Естественно при личить только эа счет увеличения силы Одновременном подборе значений каждого"лы из параметров и в частности даже при неаэродинамического воздействия потока Р сколько повышен сповышенной скорости воздушногоа следовательно за счет увеличенйяСкоро потока можно добиться лучших значений сти воздушного потока. Но увеличивая Гцза эффективности разделения посравнению с счет увеличения скорости воздуха, мы так сепараторами,вкоторыхперечистка мелких же будемувеличивать и силу аэродйнамиче- фракций не предусмотрена, но они еще даского воздействия Г. Поэтому оптимально: леки до, максимального значения эффективго соотношенйя между рассматриваемыми 35 носги, По всей видимости в силами в данном случае добиться невоз- зигзагообразных каналах эффективно улав- можно. Отсюда следует, что регулировать ливаются лишь крупные частицы, размер коцентробежную силу можно только за счет торых далеко отстоит отразмера тех величин, которые не зависят от силы . граничного зерна, попавшие в зигзагообаэродинамического воздействия потока, 40 Разные каналы каким-то случайным обра-" т.е,засчетгеометрических параметровуча- зом, например, засчет выбросов частиц с Стка поворота потока; При этом скорость . поверхности псевдоожиженного слоя, что воздушного потока, как и в рассмотренном имеет место при неоАнородном псевдоожиранее сепараторе, должна быть близка к жении, Что касается перечистки мелкой скорости витания граничного зерна, а это 45 фракции за счет воздействия воЗдушных как было сказано выше вызывает эффект, вихрей, образующихся при повороте пото- отрицательно сказывающийся на эффектив- ка, на частицы крупной фракции, то и в этом ности разделения; незначительную интен- случае перечистка основана на создающейсивность переноса частиц мелкой фракции ся центробежной силе йнерции. А так как в псевдоожиженном слое, к его свободной 50 интенсивность вихрей зависит от угла повоповерхности, откуда они затем уносятся . Ротаполок,ихдлины,т.е.масштабаповоровосходящим потоком. В результате этого та и в большей мере от скорости воздушного часть мелкой фракции не успевает удалить- поока, то все сказанное выше о влиянии ся из псевдоожиженного слояи вымдится данных параметров на эффективность разиз сепаратора вместе с крупной фракцией 55 деления можно отнестй и к данному эффекРегулирование центробежной силы засчет уменьшения угла наклона а перегоро- . Цель изобретен"Я - повышение эффе док лимитируется увеличением гидравличе- тивности разделения эа счет создания возского сопротивления сепаратора, а так же можности оперативной и четкой настройкисепаратора на процесс разделения по заданному граничному зерну. Поставленная .цель достигается тем, что в пневматическомсепараторе, включающим камеру разделения с наклонным перфорированным днищем и распределительными элементами,установленными над перфорированнымднищем рядамй по длине и высоте камерыразделения, загрузочное приспособление иразгрузочное приспособление для крупнойфракций, установленные соответственно уверхнего и нижнего торцов перфорированного днища, патрубок отвода воздуха с мелкой фракцией, расположенный в верхнейчасти камеры разделения и пэтрубок подвода воздуха, установленный под перфорированным днищем, распределительныеэлементы выполнены в виде установленныхс возможностью вращения против часовойстрелки лопастей, выполненных в виде крестовин,Заявляемое техническое решение имеет следующие отличительные от прототипапризнаки;1. Распределительные элементы выполнены в аиде установленных с возможностьювращения против часовой стрелки лопастей,2, Лопасти выполнены в виде крестовин.Следовательно можно заключить, чтозаявляемое техническое решение отвечаеткритерию "новизна",Анализ известных технических решений показал, что известны вращающиесялопасти, Однако в данных конструкциях лопастивращаются в горизонтальной плоскости, тогда как в заявляемом техническомрешении лопасти вращаются в вертикальной плоскости. И если быть точнее, то потоквоздуха с частицами в данных известныхконструкциях движется вдоль оси вращениялопастей, тогда как в предлагаемом решении, перпендикулярно оси вращения лопастей.Известно техническое решение, в котором установлены лопасти в вертикальнойплоскости и направление потока воздухаперпендикулярно оси вращения лопастей.Но в данной конструкции лопасти выполняют совершенно другую функцию. Они служат не для перечистки фракции, а дляотвода поступающего материала, от стенокканала.Известно техническое рещение, в котором лопасти установлены в вертикальнойплоскости и поток с частицами движетсявначале перпендикулярно оси вращения лопастей. Однако затем он изменяет направление своего движения, и движется вдольвращения лопастей,Известно техническое решение, в кото-.ром также имеются вращающиеся лопасти,5 установленные в вертикальной плоскости,. Но в данной конструкции поток воздуха счастицами направляется вдоль оси вращения лопастей, что отличает данную конструкцию от предлагаемого технического10 решения, К этому можно добавить, что известная конструкция служит для очистки воздуха от частиц, а не для их классификации поразмерам.На основании проведенного анализа,15 по первому признаку, отличающему предлагаемое техническое решение о прототипеможно заключить: что хотя имеются схожиепризнаки в известных технических решениях, впредлагаемом решении данный при 20 знак имеет свойство, отличающее его отизвестных, а именно направление воздушного потока с частицами перпендикулярнооси вращения вращающихся лопастей.Второй признак отличающий предлага 25 емое техническое решение ат прототипа визвестных технических решениях не обнаружен,Следовательно по обоим признакампредлагаемое техническое решение отвечаЗО ет критерию "существенные отличия",Нэ фиг,2 схематично изображен предлагаемый пневматический сепаратор.Пневматический сепаратор включает всебя камеру разделения 1 с наклонным пер 35 форированным днищем 2, загрузочное приспособление 3, разгрузочноеприспособление для крупной фракции 4,патрубок отвода воздуха с мелкой фракцией5, патрубок подвода воздуха б, В камере40: разделения 1 нэд перфорированным днищем, рядами по длине и высоте камеры разделения расположены распределительныеэлементы 7, выполненные в виде установленных с возможностью вращения против45 часовой стрелки лопастей, имеющих формукрестовин. Количество рядов распределительных элементов как по длине, тэк и повысоте камеры разделения может быть любым и определяется требуемым качеством50 разделения. Лопасти 7, могут приводится вовращение от электродвигателя через систему зубчатых или фрикционных передач,Один из вариантов конструктивного выполнения привода лопастей схематично по 55 казан на фиг,З,Привод состоит из электродвигателя 8,рабочих 9 и промежуточных 10 зубчатых шестерен или обрезиненных дисков, в зависимости от вида передачи. Валэлектродвигателя 8 может быть соединен слюбой из рабочих шестерней с обеспечением направления вращения, указанном стрелкой, Для оперативного регулирования качества процесса разделения необходимо изменять скорость вращения лопастей 7, в 5 этом случае нужно предусмотреть возможность регулирования числа оборотов вала электродвигателя.Пневматический сепаратор работает следующим образом, 10Исходный материал через загрузочное приспособление 3 подается в камеру разделения 1, где он под действием воздушного потока, поступающего через перфорированное днище 2 приходит в псевдоожижен ное состояние. За счет наклона перфорированного днища и подпора посту- пающего материала, псевдоожиженнцй слой движется в сторону разгрузочного приспособления 4, при этом из него выносятся 20 частицы мелкой фракции вместе с определенным количеством крупной фракции, унос которой обусловлен как неоднородностью псевдоожижения и следовательно неоднородностью распределения скорости воз душного потока над псевдоожиженным слоем так и повышенными скоростями воздушного потока, устанавливаемыми в сепараторе с целью обеспечения полного уноса мелкой фракции из псевдоожиженного 30 слоя. Перемещаясь в верхнюю часть камеры разделения 1, унесенный материал попадает в зону действия вращающихся лопастей 7, в которой происходит перечистка мелкой фракции, Лопасти в виде кресто вин 7, вращаясь, отбрасывают частицы или в сторону псевдоожиженного слоя, или в область действия соседних лопастей, расположенных ближе к разгрузочному приспособлению, Этому так же способствуют 40 мощные вихри, которые образуют вращающиеся лопасти, закручивая воздушный поток. Воздействие лопастей и вихрей происходит на частицы обоих фракций мелкой и крупной. Но в результате преимуще ственного воздействия сила аэродинамического воздействия потока, частицы мелкой фракции в конечном счете проходят зону действия лопастей и через патрубок 5 отводятся из сепаратора, вместе 50 с отходящим воздухом, Частицы же крупной фракций попадают или обратно в псевдоожиженный слой, или перемещаясь от одной лопасти к другой, в сторону разгрузочного приспособления, в конечном 55 счете выпадают из потока и вместе с осйовной массой крупной фракции выводятся из сепаратора через разгрузочное приспособление 4. Если же какая-то часть крупной фракции все-таки прошла первый ряд лопастей, то она подвергается воздействию лопастей второго и последующих рядов.Следует отметить, что создающая за счет мощных вйхрей центробежная сила инерции, которая отбрасывает частицы в зону действия соседних вихрей регулируется независимо от скорости воздушного потока, засчет измейения частоты вращения лопастей. Поэтому имеется возможность создания оптимального" сбОтношения между силой аэродинамического воздействия потока и центробежной силой инерции, причем в очень широких пределах, что невозможно было сделать в известном техническом решении, вйбранном в качестве и рототипа. Следовательно можно работать при повышенных скоростях вбздушного потока, обеспечивая этим полный унос мелкой фракции из псевдоожиженного слоя.Использование предлагаемого устройства позвблитповысить качествб разделения на 107 ь и увеличить производительносгь по"сравненио с прототипом, за счет создания в камере разделения повышенной скорости воздушного потока, что обеспечивает полный вынос мелкой фракции из псевдоожиженного слоя, при этом воздействие вращающихся лопастей и порождаемых ими моющих вихрей, обеспечивают полную перечистку мелкой фракции и удаление из камеры разделения частиц крупной фракции. Формула изобретения Пневматический сепаратор, включающий камеру разделения с наклонным перфорированным днищем и распределительными элементами, установленными над перфорированным днищем рядами по длине и высоте камеры разделения, загрузочное приспособление и разгрузочное приспособление для крупной фракции, установленные соответственно у верхнего и нижнеготорцов перфорированного днища, патрубок отвода воздуха с мелкой фракцией, расположенный в верхней части камеры разделения, и патрубок подвода воздуха, установленнйй под перфорированнымднищем,отличающийся тем, что, с целью повышения качества разделения, распределительные элементы выполнены в виде установленных с возможностью вращенйя против часовои стрелки лопастей, выполненныхв виде крестовин.1755950 Составитель С. Шестаковадактор Техред М,Моргентал Корректор М, Ткач Заказ 3042 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рэушская наб 4/5 агарина Производственно-издательский комби атент", г. Ужго