СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ НА СИТАХ Российский патент 1997 года по МПК B07B1/40 

Изобретение относится к способам разделения сыпучих материалов на ситах, совершающих колебательные движения, и может быть использовано в сельском хозяйстве, мукомольной и элеваторной, пищевой, химической и др. отраслях промышленности.

Известны способы разделения сыпучих материалов на плоских ситах, совершающих колебательные движения, например 1) плоские наклонные сита, совершающие вращательные колебания в горизонтальной плоскости; 2) плоские наклонные сита, совершающие колебательные движения в вертикальной плоскости.

И в первом и во втором примерах оси, вокруг которых совершают движение точки сита, не лежат в плоскости сита.

В первом случае частица находящегося на поверхности сита материала совершает циклоидальное движение, во втором возвратно-поступательное. Эти способы с достаточной полнотой описаны в книгах "Процессы сепарирования на зерноперерабатывающих предприятиях" В.В. Гортинского и др. М. Колос, 1980, с. 45-80 и "Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых" С.Е. Андреева и др. М. Недра, 1966, с. 77-105.

Приведенные способы могут быть приняты в качестве аналогов.

Недостатки аналогов следующие:
нарушение процесса самосортирования частиц в слое материала на сите вследствие постоянного разрыва этого слоя, этот процесс четко наблюдается при просеивании зерновых материалов;
высокая засеваемость и загрязняемость сит вследствие изменения скорости движения по ним слоя материала по модулю и направлению.

Указанные недостатки снижают эффективность работы таких сит.

Наиболее близким аналогом к предложенному способу, принятым в качестве прототипа, является известный способ разделения сыпучих материалов на плоских наклонных ситах, колеблющихся относительно неподвижной горизонтальной оси, расположенной со стороны верхней кромки сита, с подачей материала со стороны указанной оси (авт. св. СССР N 1207514, кл. В 07 В 1/04, 1986).

К недостаткам прототипа можно отнести периодическое залегание материала на колосниковых ситах, отсутствие гармонических колебаний слоя материала вместе с ситом, невозможность регулирования параметров работы грохота и, как следствие, низкая эффективность просеивания, особенно мелкозернистого материала.

Достигаемым техническим результатом в предложенном изобретении является повышение эффективности просеивания, улучшение самосортирования материала и самоочистки просеивающей поверхности.

На фиг.1 показана схема способа.

Плоская ситовая поверхность 1 фиксирована на неподвижной горизонтальной оси вращения 2, причем ось вращения лежит в плоскости сита, установлена под углом α_o к горизонту (нулевое положение), совершает вокруг этой оси крутильные колебания, а поток материала 3 подается у оси вращения на поверхность сита с начальной скоростью V₀ в направлении движения слоя материала по ситу. Мелкая фракция проходит через отверстия сита (проход), а крупная (сход) сходит с ее поверхности.

Существенные отличия способа следующие:
колебания сита вокруг неподвижной горизонтальной оси, лежащей фиксировано в плоскости сита, определяют поступательное движения слоя материала по поверхности сита; при этом слой материала подвергается эффективному самосортированию по крупности и плотности частиц;
cкорость относительного движения слоя изменяется по модулю, но не по направлению, что способствует свободному сходу не просеявшихся частиц без заклинивания в отверстиях сит, в результате такого движения слоя материала значительно снижаются загрязнение и засеивание сит;
изменение скорости подачи слоя материала на сито и нулевого положения сит позволяет варьировать относительную скорость движения слоя материала по ситу.

Перечисленные существенные отличия способа определяют его значительные преимущества перед известными способами и соответствуют критерию "Существенные отличия". Его производственное применение в частности для сепарации зерновых материалов даст высокий технологический и экономический эффект.

На фиг. 2 показана схема сил, действующих на элемент слоя материала на сите.

G mg вес элемента слоя материала;
G_n= Gcosα проекция силы тяжести на нормаль к поверхности сита;
α угол наклона плоскости сита к горизонту;
G_τ= Gsinα проекция силы тяжести на касательную к поверхности сита;
F_ц= mω²l центробежная сила инерции;
m масса элемента слоя;
ω угловая скорость вращения (частота колебаний сита);
l расстояние элемента слоя от оси вращения;
F_c= 2mωv кориолисова сила инерции;
V относительная скорость элемента слоя;
F_в= mεl вращательная сила инерции;
ε угловое ускорение вращения сита вокруг оси вращения.

Сумма проекций сил на нормаль к ситу (просеивающая сила) N равна
N = ±F_c±F_в+Gcosα.
Знак плюс при движении плоскости сита вверх.

Сумма проекций сил на касательную к ситу (перемещающая сила) F_τ равна
F_τ= F_ц+Gsinα.
Все силовые параметры работы сила переменны, так как переменны его кинематические параметры α, w, e, l. Они зависят от положения элемента слоя на поверхности сита (l).

Сила F_ц зависит от l, а сила F_c от V (относительной скорости движения слоя по ситу).

Нормальная (просеивающая) сила N пульсирует, то прижимая слой материала к ситу, то отрывая его от поверхности. В момент прижатия слой материала просеивается сквозь отверстия сита; в момент отрыва слоя материала ожижается и эффективно самосортируется.

Суммарная касательная сила F_τ переменна по модулю, но направлена все время вдоль сита (по касательной к его поверхности) от оси вращения. Она перемещает слой материала вдоль сита поступательно.

При малом l F_ц мала. В этот момент слой материала находится близко от оси вращения, касательная сила F_τ состоит почти целиком из Gsinα.. Чтобы не допустить залегания слоя материала на сите в начальный момент, ему сообщают начальную скорость V₀. При дальнейшем движении сила F_ц возрастает и обеспечивает перемещение слоя материала по ситу, причем по мере высева материала сквозь сито крупные примеси интенсивно сбрасываются с поверхности сита благодаря увеличению размаха колебаний, чем достигается очистка поверхности сит от загрязнения.

Кориолисова сила инерции, входящая в N, в начальный момент подачи материала на сито с начальной скоростью V₀ интенсифицирует процесс просеивания, т.к. F_b в этот момент весьма мала.

Угол α_o влияет на процесс просеивания. Его увеличение способствует перемещению слоя материала вдоль сита; уменьшение угла усиливает просеивающую силу N.

Способ обладает широкими возможностями варьирования режимов просеивания:
α_o изменения нулевого положения сита к горизонту;
ω,ε изменения угловой скорости и углового ускорения колебаний сита;
V₀ изменения начальной скорости подачи материала на сито.

Силовая схема вносит ясность в заявляемые нами существенные отличия способа просеивания.

Применение: для разделения сыпучих материалов в сельском хозяйстве, мукомольной, элеваторной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ разделения сыпучих материалов содержит подачу материала на плоское наклонное сито, колеблющееся относительно неподвижной горизонтальной оси, расположенной в плоскости сита, со стороны его верхней кромки. Подачу материала осуществляют со стороны горизонтальной оси с начальной скоростью, в направлении перемещения слоя материала, находящегося на сите. Разделение материала ведут в процессе непрерывного стационарного однонаправленного движения материала по ситу, обеспечиваемого установкой сита под углом к горизонту и гармоническими колебаниями сита. 2 ил.

Способ разделения сыпучих материалов на плоских наклонных ситах, колеблющихся относительно неподвижной горизонтальной оси, расположенной со стороны верхней кромки сита, в котором подача материала на сито осуществляется со стороны указанной оси, отличающийся тем, что непрерывное стационарное однонаправленное движение материала на сите обеспечивается углом наклона сита, расположением оси поворота сита в плоскости сита, многократными гармоническими колебаниями сита и подачей материала на сито в направлении слоя материала, находящегося на сите, с начальной скоростью.