ИНЕРЦИОННЫЙ СЕПАРАТОР СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1996 года по МПК B02C23/10 

Изобретение относится к разряду устройств для разделения и сортировки материала после дробления, в частности применяется в сочетании с мельницами при размоле твердых материалов для отделения готового продукта. Наибольший эффект устройство дает при его использовании в комплексе с противоструйной мельницей.

При размоле твердых материалов, таких, как уголь, цемент, известняк, руда, возникает задача отделения готовой пыли от мельничного продукта. Для ее решения применяются сепараторы разной конструкции и степени сложности.

В качестве прототипа предполагаемого изобретения принят сепаратор, используемый в установке тонкого измельчения твердых материалов (авт. св. СССР N 1003894, кл. B 02 C 19/00, 21/00, 1983). Сепаратор содержит конически корпус с входным и выходным патрубками, расположенными по одной вертикальной оси и вставленный в него накопитель в виде раструба с лопаточным аппаратом. Причем суживающаяся часть раструба обращена в сторону входного патрубка и соединена с течкой второй ступени возврата. Классификация материала в сепараторе происходит сначала в первой гравитационной ступени за счет резкого снижения скорости воздуха при входе потока аэросмеси в кольцевой канал между конусом и раструбом, а затем во второй центробежной ступени за счет крутки потока аэросмеси лопаточным аппаратом. Регулирование тонины готовой пыли производится поворотом створок лопаточного аппарата.

Этот сепаратор обладает следующими недостатками: большим расходом воздуха, необходимым для работы центробежной ступени, сложностью и ненадежностью механизма привода лопаточного аппарата, недостаточной тониной готовой пыли.

Целью изобретения является повышение экономичности и надежности работы сепаратора, а также качества готовой продукции за счет соответствующей организации аэродинамики движения потока аэросмеси.

Указанная цель достигается тем, что инерционный сепаратор сыпучих материалов, содержащий корпус с расположенными по одной вертикальной оси входным в нижней части и выходным в верхней части патрубками, предусмотренными в нижней части корпуса течками первой ступени возврата, и установленный внутри корпуса вдоль указанной оси накопитель в виде раструба, суживающаяся часть которого обращена в сторону входного патрубка и соединена с по меньшей мере одной течкой второй ступени возврата, дополнительно содержит направляющий раструб, установленный соосно с раструбом накопителем с образованным между их стенками кольцевого инерционного канала, причем диаметр узкого торца направляющего раструба превышает диаметр выходного торца входного патрубка.

Образующая поверхности вращения каждого из раструбов представляет собой гладкую дугу с плавно меняющейся кривизной. Причем расстояние между кромками двух соседних раструбов определяется из выражения:

где d₁ диаметр раструба накопителя в максимальном сечении по кромкам;
d₂ внутреный диаметр цилиндрической части корпуса сепаратора.

Кроме того, кромки раструбов снабжены регулируемыми створками. Сами раструбы подвешены к верхней крышке корпуса с помощью по меньшей мере трех тяг с регулируемой длиной.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками и целью изобретения заключается в следующем. Наличие направляющего раструба, диаметр узкого торца которого превышает диаметр выходного торца входного патрубка, и установленного соосно с раструбом-накопителем с образованием кольцевого канала, величина l которого на выходе из него между соседними кромками определена из упомянутого в формуле выражения, позволяет обеспечить движение аэросмеси по криволинейной траектории при наличии центробежных сил. На выходе из кольцевого канала скорость потока аэросмеси во много раз уменьшается по сравнению с входной скоростью, а его направление становится радиально расходящимся в горизонтальной плоскости. В этих условиях твердые частицы в потоке лишаются направленной вертикальной вверх составляющей скорости.

Начиная с этого момента из потока вверх выносятся только те частицы, диаметры которых меньше граничного диаметра, определяемого только скоростью витания частиц и равной скорости потока в кольцевом сечении сепаратора выше верхней кромки раструба. Из-за большой площади этого сечения, в десятки раз превосходящей площадь сечения входного патрубка, скорость потока во столько раз же меньше и все частицы с диаметром, большим граничного, выпадают вниз и возвращаются на домол. Все это позволяет достичь в инерционном сепараторе четкой классификации мельничного продукта при многократном снижении расхода воздуха и пропорционально ему энергозатрат. Таким образом, обеспечивается поставленная в изобретении цель, т. е. повышение экономичности и надежности работы, а также качество готовой продукции.

Наличие отмеченных выше отличительных признаков по сравнению с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Дополнительный поиск технических решений, определяемый указанными отличительными признаками, не выявил их совокупного использования в других областях техники для достижения поставленной цели, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На чертеже схематично изображен инерционный сепаратор, продольный разрез. Инерционный сепаратор содержит конический корпус 1 с входным и выходным патрубками, соответственно 2 и 3 и расположенными внутри раструбом 4 накопителя и направляющим раструбом 5 со створками 6 и 7 соответственно. В нижней части корпуса 1 предусмотрены течки 8 первой ступени возврата, а суживающаяся часть раструба накопителя 4 направлена в сторону входного патрубка 2 и соединена с течками 9 второй ступени возврата. Крепление раструбов 4 и 5 с корпусом 1 осуществляется с помощью тяг 10. При этом величина кольцевого канала между указанными раструбами, определяемая расстоянием l между кромками раструба, фиксируется с помощью скрепляющих их штырей 11.

Инерционный сепаратор работает следующим образом.

Поток аэросмеси с большой скоростью из мельницы через патрубок 2 входит в сепаратор и по инерции устремляется в кольцевой канал между раструбами 4 и 5 с криволинейными образующими. Площадь сечения кольцевого канала нарастает с ростом радиусов кольца и обратно пропорционально площади этого сечения уменьшается скорость потока аэросмеси. Благодаря криволинейной форме образующих раструбов, осевое направление потока на входе в раструб 5 плавно переходит в радиальное на выходе из кольцевого канала. При движении потока по криволинейному кольцевому каналу частицы твердого материала центробежной силой прижимаются к наружной поверхности раструба 4 и далее скользят по его поверхности до выхода. Таким образом, на выходе из кольцевого канала получается двухслойный поток с небольшой радиальной и нулевой осевой составляющими скорости.

При этом поток большей концентрации твердых частиц оказывается вверху, а малой концентрации тонкой пыли внизу. После схода потоков с кромок 6 раструба 4 слабо запыленный поток тонкой пыли снизу устремляется вверх и проходит сквозь поток твердых частиц и выносит из него только те частицы, размеры которых удовлетворяют аэродинамическому условию витания частиц:

где d_r диаметр частиц уносимой тонкой пыли;
d_m диаметр частиц, удовлетворяющих условию витания;
W скорость потока воздуха в кольцевом сечении между кромками раструба 5 и корпусом сепаратора 1 (соответствует скорости витания частиц с диаметром d_m);
ρ_в плотность воздуха;
ρ_m плотность размалываемого материала.

Этим граничным условием обеспечивается четкая классификация мельничного продукта по размерам частиц. Тогда частицы с диаметром d_r < d_m выносятся из сепаратора в виде готовой пыли, а частицы с диаметром d_r ≥ d_m выпадают из потока воздуха и по течкам 8 возвращаются на домол. Случайно занесенные потоком воздуха в верхнюю часть сепаратора 1 крупные твердые частицы выпадают внутрь раструба 4 и возвращаются в мельницу по течкам 9.

Регулирование тонины готовой пыли осуществляется изменением скорости воздуха в кольцевом сечении А-А между кромками 6 и корпусом сепаратора 1. При изменении высоты расположения раструбов 4 и 5 с помощью тяг 10 кромки 6 приближаются или удаляются от конической поверхности корпуса 1. Одновременно с этим изменяется площадь кольцевого сечения А-А и обратно пропорционально ей изменяется скорость потока воздуха, являющаяся cкоростью витания W для частиц с диаметром d_m.

Скорость потока аэросмеси на выходе из кольцевого канала определяется расстоянием l между кромками раструбов 4 и 5. Исходя из условия равенства скоростей на выходе из упомянутого кольцевого канала и кольцевого сечения между кромками 6 раструба 4 и конической частью корпуса 1 сепаратора, указанное расстояние определяется из выражения:

где d₁ диаметр раструба в максимальном сечении по кромкам;
d₂ внутренний диаметр цилиндрической части корпуса сепаратора.

Для регулировки тонины пыли также используются кромки 6 и 7. При этом, чем больше отклонены кромки вниз, тем больше возвращается крупных частиц на домол и тем тоньше готовая пыль.

Предлагаемый инерционный сепаратор при работе в пылесистеме с противоструйной мельницей позволяет снизить на 75 80 энергозатраты на транспорт мельничного продукта и пыли.

Изобретение относится к разряду устройств для разделения и сортировки материала после дробления, в частности для отделения готового продукта при размоле твердых материалов в мельницах. С целью повышения экономичности, надежности работы, а также качества готовой продукции инерционный сепаратор снабжен соосно расположенными раструбом 4 накопителя и направляющим раструбом 5, образующими между их стенками фиксированный кольцевой инерционный канал. Расстояние между кромками указанных раструбов определяется из выражения:

где d₁ - диаметр раструба накопителя в максимальном сечении по кромкам; d₂ - внутренний диаметр цилиндрической части корпуса сепаратора. Предлагаемый инерционный сепаратор при работе в пылесистеме с противоструйной мельницей позволяет снизить на 75 - 80 % энергозатраты на транспорт мельничного продукта. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Инерционный сепаратор сыпучих материалов, содержащий корпус с расположенными по одной вертикальной оси входным в нижней части и выходным в верхней части патрубками, предусмотренные в нижней части корпуса течки первой ступени возврата и установленный внутри корпуса вдоль указанной оси накопитель в виде раструба, суживающаяся часть которого обращена в сторону входного патрубка и соединена с по меньшей мере одной течкой второй ступени возврата, отличающийся тем, что он дополнительно содержит направляющий раструб, установленный соосно с раструбом накопителя с образованием между их стенками фиксированного кольцевого инерционного канала, причем диаметр узкого торца направляющего раструба превышает диаметр выходного торца входного патрубка. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что образующая поверхности каждого из раструбов представляет собой гладкую дугу с плавно меняющейся кривизной. 3. Сепаратор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что расстояние между кромками двух соседних раструбов определено из выражения

где d₁ диаметр раструба накопителя в максимальном сечении по кромкам;
d₂ внутренний диаметр цилиндрической части корпуса сепаратора. 4. Сепаратор по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что кромки раструбов снабжены створками. 5. Сепаратор по пп. 1 4, отличающийся тем, что раструбы прикреплены к верхней части корпуса с помощью по меньшей мере трех тяг с регулируемой длиной.