КЛАССИФИКАТОР Российский патент 1995 года по МПК B03B5/60 

Изобретение относится к области гидравлического разделения гидросмеси и может быть использовано в промышленности строительных материалов для разделения зернистых материалов на фракции, в частности для подготовки фильтрующего материала, используемого для очистки питьевой и сточной воды.

Известен трехпродуктовый гидравлический классификатор, содержащий корпус цилиндроконической формы, в котором размещены приемно-разделительная камера, снабженная усеченным конусом-разделителем, размещенным на меньшем основании распределителя, классифицирующая камера, снабженная распределителем промывной воды, выполненным в виде усеченного конуса с перфорированной боковой поверхностью, тангенциально установленный патрубок исходного питания, патрубки для разгрузки продуктов классификации, при этом корпус снабжен радиально установленными ребрами-успокоителями и приемно-разделительная камера ребрами-гасителями, расположенными на боковой поверхности усеченного конуса-распределителя (А.с. N 749432 кл. В 03 В 5/62, 1980).

Основными недостатками известного классификатора являются излишня его громоздкость, вызванная тем, что наличие большого количества составляющих деталей делает данный классификатор очень сложным в конструктивном отношении, а также то, что такая конструкция не позволяет вести процесс классификации таким образом, чтобы в процессе проведения его можно было бы выделять фракции точно заданного размера, так как это зависит в данном случае от постоянства потоков воды. Таким образом разделение фракций на точно заданные размеры в данном классификаторе становится недостижимым делом.

Известен способ гидравлической классификации материала и гидравлический классификатор для его осуществления, содержащий камеру разделения, загрузочный желоб, установленный в верхней части камеры разделения, сливной порог, выполненный с возможностью перемещения относительно оси закрепления, желоб для отвода слива, разгрузочные приспособления для тяжелой фракции, монжус, размещенный соосно камере разделения, в нижней части которого установлены сопла для размыва осадка, и устройство для подачи водовоздушной смеси, выполненное в виде сатураторной установки, соединенной с коллектором и трубами с щелевидными отверстиями, установленными с возможностью поворота [1]
Недостатком данного гидравлического классификатора является его излишняя (в конструктивном отношении) сложность, что неизбежно влечет за собой сложности как при эксплуатации, так и при проведении ремонтных работ. Еще одним недостатком данного классификатора является невозможность разделения загрузочного материала на точно заданные фракции, хотя вполне возможно, что он позволяет повысить эффективность классификации измельченных руд на обогатительных фабриках и заменить низкоэффективное механическое оборудование.

Наиболее близким к предлагаемому является классификатор, содержащий корпус с размещенной в нем классифицирующей поверхностью, выполненной в виде пружины, загрузочный и разгрузочный патрубки, причем пружина соединена с разгрузочным патрубком, снабженным механизмом перемещения его в горизонтальной плоскости, и установлена по дуге [2]
Данный классификатор имеет следующие недостатки: невозможность разделения загрузочного материала на точно заданные фракции вследствие того, что пружина расположена по дуге, и, следовательно зазоры между витками пружины будут иметь не только разную ширину, но и разную ширину по высоте каждого зазора. Кроме того, неравномерность зазоров заложена в конструкции классификатора как бы заранее. Сделано это для того, чтобы избежать засорения зазоров у выходного патрубка, для чего пружина выполнена с переменной жесткостью.

Причем невозможно регулировать разделение загрузочного материала на точно заданные фракции, так как при зазорах разной ширины широк диапазон размеров фракций, проходящих во время работы классификатора через эти зазоры. Кроме того диапазон размеров фракций, проходящих через зазоры в витках, определяется еще величиной давления внутри корпуса, которое будет меняться в зависимости от наличия засоренности пружины, что ведет к изменениям соотношения разделяемых фракций.

Необходимость в частых заменах пружины, вызванная тем, что пружина работает в очень тяжелом режиме, так как вся гидросмесь, поступающая в классификатор, в процессе разделения проходит внутри пружины, а отделяемая при этом фракция выносится наружу через зазоры в витках, и делается это за счет силы тяжести и потока гидросмеси, поэтому пружина часто засоряется и, следовательно, перетирается несмотря на вибрацию, которая должна предотвратить забивание зазоров материалами.

Цель изобретения создание такого классификатора, который позволял бы разделить загрузочный материал на точно заданные фракции в любых диапазонах и в пределах простота конструкции и надежность.

Предлагаемый классификатор, содержащий корпус с классифицирующей пружиной, ограниченной верхней и нижней опорами, механизм сжатия пружины, загрузочный и разгрузочный трубопроводы, снабжен трубопроводом для взмучивания исходного материала и трубопроводом для подвода разделяющей среды, при этом классифицирующая пружина расположена соосно корпусу, разгрузочный трубопровод содержит горизонтальный участок с быстродействующим клапаном и размещенный соосно корпусу вертикальный участок с диффузором, сопряженным с нижней опорой пружины, а трубопровод для подвода разделяющей среды содержит горизонтальный участок с гибкой вставкой и расположенный соосно корпусу вертикальный участок, конец которого расположен коаксиально пружине и выполнен с размещенным над диффузором конфузором, причем механизм сжатия пружины установлен на границе этих участков соосно корпусу, а верхняя опора пружины жестко закреплена на трубопроводе для подвода разделяющей среды, при этом трубопровод для взмучивания исходного материала содержит наклонные участки, расположенные параллельно стенкам днища и снабженные отверстиями, обращенными внутрь корпуса, расположенные параллельно стенкам днища, и перфорированный горизонтальный участок, расположенный между наклонными участками.

Предлагаемый классификатор снабжен трубопроводом для взмучивания исходного материала и трубопроводом для подвода разделяющей среды, при этом классифицирующая пружина расположена соосно корпусу, разгрузочный трубопровод содержит горизонтальный участок с быстродействующим клапаном и размещенный соосно корпус вертикальный участок с диффузором, сопряженным с нижней опорой пружины, а трубопровод для подвода разделяющей среды содержит горизонтальный участок с гибкой вставкой и расположенный соосно корпусу вертикальный участок, конец которого расположен коаксиально пружине и выполнен с размещенным над диффузором конфузором, причем механизм сжатия пружины установлен на границе этих участков соосно корпусу, а верхняя опора пружины жестко закреплена на трубопроводе для подвода разделяющей среды, при этом трубопровод для взмучивания исходного материала содержит наклонные участки, расположенные параллельно стенкам днища и снабженные отверстиями, обращенными внутрь корпуса, и перфорированный горизонтальный участок, расположенный между наклонными участками.

Заявляемый классификатор может работать как единое целое только во взаимосвязи всех заявленных признаков, совокупность которых позволяет достичь поставленную цель, а именно сделать возможным процесс классификации исходных материалов на точно заданные фракции, что особенно важно при подготовке зернистых фильтрующих материалов в любом диапазоне (при одновременной простоте и надежности конструкции). Кроме того появляется возможность регулировать сам процесс классификации.

Установка пружины в корпусе соосно ему создает условия, при которых пружина будет с постоянной жесткостью. Это позволит проводить процесс классификации исходного материала на точно заданные фракции за счет того, что все зазоры между витками пружины равны не только между собой, но и имеют одинаковый размер по всей ширине зазора, а ограничение пружины с двух сторон опорами дает возможность регулировать зазор между витками пружины, не позволяя самой пружине перемещаться внутри корпуса.

Выполнение разгрузочного трубопровода в виде двух участков, один из которых горизонтальный, а другой вертикальный, способствует выводу отделяемых фракций, используя естественный эффект, при котором отделяемые частицы под действием собственного веса стремятся вниз. В то же время расположение вертикального участка разгрузочного трубопровода соосно оси корпуса классификатора обусловлено тем, что пружина и вертикальный участок разгрузочного трубопровода расположены также соосно корпусу и представляют из себя как бы единое целое, так как соединены между собой посредством диффузора, установленного на вертикальном участке разгрузочного трубопровода, поэтому частицы после их выделения из исходного материала попадают вначале в вертикальный участок разгрузочного трубопровода, а затем в горизонтальный, наличие которого позволяет уменьшить высоту классификатора, причем установка быстродействующего клапана на горизонтальном участке разгрузочного трубопровода позволяет мгновенно перекрыть сечение разгрузочного трубопровода, что дает возможность промыть пружину, не прекращая работу классификатора.

Установка в классификаторе трубопровода для взмучивания исходного материала вызвана необходимостью держать исходный материал, поступающий через загрузочный трубопровод, во взвешенном состоянии, перемешивая его и не позволяя частицам, содержащимся в исходном материале, оседать на дно корпуса, улучшая условия для классификации, а наличие отверстий, выполненных в наклонных участках трубопровода и обращенных внутрь корпуса, позволяет осуществлять процесс перемешивания за счет струй воздуха или воды (в зависимости от того, какое вещество подается по трубопроводу), выходящих из этих отверстий, причем выполнение горизонтального участка, расположенного между наклонными участками, перфорированным позволяет создать как бы два потока для взмучивания исходного материала, один из которых направлен вверх, а другой вниз, при этом поток, направленный вниз, не позволяет частицам оседать в донной части корпуса.

Установка трубопровода для подвода разделяющей среды позволяет не только подвести разделяющую среду в классификатор (что дает реальную возможность для проведения процесса классификации), но и выполнение этого трубопровода в виде двух участков позволяет вертикальный участок установить соосно корпусу, а наличие горизонтального участка ведет к снижению высоты самого классификатора, причем установка механизма сжатия пружины на границе горизонтального и вертикального участков соосно корпусу создает условия, при которых за счет давления механизма на вертикальный участок (или уменьшения этого давления) можно точно установить зазор между витками пружины. В то же время жесткое закрепление верхней опоры пружины на вертикальном участке трубопровода дает возможность оказывать давление на пружину, заставляя ее то сжиматься, то растягиваться, и делая это за счет того, что вертикальный участок трубопровода перемещается в вертикальном направлении за счет усилия, оказываемого на него механизмом сжатия пружины, так как любое смещение вертикального участка трубопровода ведет к смещению верхней опоры пружины, оказывающей аналогичное воздействие на саму пружину, а оборудование горизонтального участка трубопровода гибкой вставкой позволяет вертикальному участку трубопровода перемещаться под воздействием механизма сжатия, оказывающего на него давление.

Кроме того установка вертикального участка этого трубопровода соосно корпусу, а конца его коаксиально пружине и снабженного тому же конфузором, и установка разгрузочного трубопровода соосно корпусу, оборудованного на конце диффузором, расположенным под конфузором, позволяет создать гидроэжектор, который создает внутри пружины разрежение, в результате которого частицы, содержащиеся в исходных материалах, засасываются через заранее и точно установленные зазоры, имеющиеся между витками пружины, а затем увлекаемые потоком, выходящим из конфузора трубопровода, подводящего разделяющую среду, попадают вначале в диффузор, а затем в разгрузочный трубопровод, причем совмещение диффузора разгрузочного трубопровода с нижней опорой пружины обеспечивает не только фиксированное положение пружины (за счет того, что пружина опирается на нижнюю опору, которая опирается на диффузор, установленный на разгрузочном трубопроводе), но и обеспечивает беспрепятственное удаление выделяемых из исходного материала частиц.

Кроме того, технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в проведении процесса классификации, при котором исходную смесь разделяют на фракции определенного размера за счет установки точно заданного зазора между витками пружины, при этом сохраняют простоту конструкции, которая ведет к надежности в работе классификатора и к простоте его обслуживания.

В то же время, такая конструкция классификатора ставит пружину в наиболее легкие условия эксплуатации, так как через нее проходит только отделяемая часть зернистого материала, а не все исходные материалы.

На чертеже показан классификатор, вид сбоку.

Классификатор содержит корпус 1 с днищем 2, загрузочный трубопровод 3 для подачи исходного материала, расположенный в верхней части корпуса 1, и разгрузочный трубопровод 4 для отвода продуктов классификации, расположенный в нижней части корпуса и содержащий горизонтальный 5 и вертикальный 6 участки, причем горизонтальный участок 5 оборудован быстродействующим клапаном 7, например соленоидным, расположенным за пределами корпуса 1, а вертикальный участок 6 расположен соосно корпусу 1 и снабжен на конце диффузором 8. Классификатор также снабжен пружиной 9, установленной в центре корпуса 1 соосно ему и ограниченной нижней опорой 10, сопряженной с диффузором 8, и верхней опорой 11, жестко закрепленной на вертикальном участке 12 трубопровода 13 для подвода разделяющей среды, установленным соосно корпусу 1, причем конец его установлен коаксиально пружине 9 и снабжен конфузором 14, расположенным над диффузором 8. При этом помимо вертикального участка 12 трубопровод 13 содержит горизонтальный участок 15, расположенный над корпусом 1 и снабженный гибкой вставкой 16, причем на границе вертикального 12 и горизонтального 15 участков трубопровода 13 соосно корпусу 1 установлен механизм 17 сжатия пружины со стержнем 18. Классификатор оборудован также трубопроводом 19 для взмучивания исходного материала, расположенным внутри корпуса, причем наклонные участки 20 и 21 трубопровода 19 снабжены отверстиями 22, обращенными внутрь корпуса, а горизонтальный его участок 23 снабжен двумя рядами отверстий 22, один из которых обращен внутрь корпуса, а другой ряд обращен к днищу 2 корпуса 1. Кроме того классификатор снабжен запорной заслонкой 24 и сливным приспособлением 25, расположенным со стороны загрузочного трубопровода 3.

Классификатор работает следующим образом.

Перед началом работы классификатора устанавливают минимальный зазор между витками пружины 9 с тем, чтобы иметь возможность выделить вначале из исходных материалов наиболее мелкую фракцию, причем меньшую минимально заданного размера. Этот минимальный зазор получают при помощи механизма 17, стержень 18 которого давит на вертикальный участок 12 трубопровода 13, заставляя тот перемещаться вниз, а вместе с ним и верхнюю опору 11, жестко закрепленную на данном участке трубопровода 13, которая сжимает пружину 9, в то время как нижняя опора 10 пружины 9 остается неподвижной. Затем по трубопроводу 3 подают в классификатор исходные материалы, по трубопроводу 19 подают газ или жидкость, которые, выходя через отверстия 22, выполненные в наклонных участках 20 и 21 и в горизонтальном участке 23, перемешивают поступающие исходные материалы, не позволяя имеющимся в этих исходных материалах частицам оседать на днище 2 корпуса 1, т.е. держат их во взвешенном состоянии. Одновременно с этим в классификатор при помощи трубопровода 13 подают разделяющую среду, представляющую из себя обычную воду, замкнутую в обороте, которая, выходя из конфузора 14, установленного на конце вертикального участка 12 трубопровода 13, увлекает за собой частицы, прошедшие через зазоры пружины 9 за счет разрежения, создаваемого гидроэжектором, образованным конфузором 14 и расположенным под ним диффузором 8, причем разрежение возникает за счет того, что давление внутри пружины 9 будет меньше, чем снаружи ее. Выделенные частицы попадают вначале в диффузор 8, а затем вместе с жидкостью поступают в вертикальный участок 6 разгрузочного трубопровода 4, а оттуда в горизонтальный участок 5 и при его помощи выводятся за пределы классификатора.

Перед тем, как закончить процесс выделения фракций заданного размера, мгновенно при помощи клапана 7 перекрывают сечение разгрузочного трубопровода 4. При этом из конфузора 14 с силой вырывается весь объем разделяющей среды, поступающей по трубопроводу 13. За счет образовавшегося потока промываются витки пружины 9, неизбежно засоряющиеся в процессе классификации. Если после промывки пружины в потоке разделяющей среды, выходящей по трубопроводу 4 за пределы классификатора, не содержатся выделяемые частицы, то процесс разделения прекращают. В то же время процесс промывки пружины 9 можно выполнять периодически, а не только перед окончанием процесса выделения данного размера фракций.

Как только процесс выделения частиц данного размера закончен, то подачу жидкости по трубопроводу 13 прекращают. Затем при помощи устройства 17 уменьшают давление на участок 12 трубопровода 13, приподнимая немного стержень 18. За счет этого участок 12 трубопровода 13 перемещается вверх, а вместе с ним перемещается и верхняя опора 11 пружины 9, увеличивая зазор между витками пружины 9. После этого процесс классификации возобновляют, выделяя фракции более крупного размера. Процесс классификации продолжают до тех пор, пока все частицы, содержащиеся в исходных материалах, не будут удалены. При этом оставшиеся исходные материалы вместе с водой удаляются через заслонку 24, причем эту воду можно использовать в качестве разделяющей среды, подаваемой через классификатор по трубопроводу 13.

В то же время при непрерывной подаче исходных материалов по трубопроводу 3 расход их должен быть равным коэффициенту полезного действия гидроэжектора, создаваемого при помощи конфузора 14 и диффузора 8, чтобы не вызвать перелива. Сколько гидроэжектор подсасывает и удаляет исходных материалов из корпуса 1, столько их и должно поступать в классификатор. Причем излишки исходных материалов во избежание перелива удаляются через сливное приспособление 25.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в области гидравлического разделения материалов зернистой формы, применяемых для очистки вод, и не просто для разделения материалов, а для разделения их на точно заданные фракции в любых диапазонах в пределах 0,2-3,0 мм, тем более, что ни один из известных классификаторов не может быть использован для этой цели. Становится возможным регулировать процесс разделения, проходящий в классификаторе, проводя автоматическую очистку классифицирующей поверхности. Одновременно с этим заявляемый классификатор прост по конструкции и, следовательно, надежен в работе. Причем немалой степени надежности классификатора способствует и то, что снижается вероятность выхода из строя пружины, так как через витки пружины проходит только выделяемая часть исходных материалов. Кроме того простота и надежность конструкции неизбежно ведет к простоте обслуживания классификатора и к легкой замене классифицирующей поверхности (пружины).

Использование: в области гидравлического разделения гидросмеси и может быть применено в промышленности строительных материалов для разделения зернистых материалов на фракции, в частности для подготовки фильтрующего материала, используемого для очистки питьевой и сточной воды. Классификатор содержит корпус 1, классифицирующую пружину с верхней 11 и нижней 10 опорами, механизм 17 сжатия пружины, загрузочный трубопровод 3, разгрузочный трубопровод 4. Трубопровод 4 содержит горизонтальный участок 5 с быстродействующим клапаном 7 и размещенный соосно корпусу вертикальный участок 6 с диффузором 8, сопряженным с нижней опорой 10 пружины. Трубопровод 13 для подвода разделяющей среды содержит горизонтальный участок 15 с гибкой вставкой 16 и расположенный соосно корпусу вертикальный участок 12. Его конец расположен коаксиально пружине и выполнен с размещенным над диффузором 8 конфузором 14. Механизм сжатия пружины установлен на границе участков 12 и 15 соосно корпусу. Верхняя опора 11 пружины жестко закреплена на трубопроводе для подвода разделяющей среды. Трубопровод 19 для взмучивания исходного материала содержит наклдонные участки 20 и 21. Они расположены параллельно стенкам днища 2 и снабжены отверстиями, обращенными внутрь корпуса, а перфорированный горизонтальный участок 23 расположен между наклонными участками. 1 ил.

КЛАССИФИКАТОР, содержащий корпус с классифицирующей пружиной, ограниченной верхней и нижней опорами, и механизмом сжатия пружины, загрузочный и разгрузочный трубопроводы, отличающийся тем, что он снабжен трубопроводом для взмучивания исходного материала и трубопроводом для подвода разделяющей среды, при этом классифицирующая пружина расположена соосно с корпусом, разгрузочный трубопровод содержит горизонтальный участок с быстродействующим клапаном и размещенный соосно с корпусом вертикальный участок с диффузором, сопряженным с нижней опорой пружины, а трубопровод для подвода разделяющей среды содержит горизонтальный участок с гибкой вставкой и соосный с корпусом вертикальный участок, конец которого расположен коаксиально пружине и выполнен с размещенным над диффузором конфузором, причем механизм сжатия пружины установлен на границе этих участков соосно с корпусом, а верхняя опора пружины жестко закреплена на трубопроводе для подвода разделяющей среды, при этом трубопровод для взмучивания исходного материала содержит наклонные участки, расположенные параллельно стенкам днища, и снабженные отверстиями, обращенными внутрь корпуса, и перфорированный горизонтальный участок, расположенный между наклонными участками.