ЭЛЕКТРОСЕПАРАТОР Российский патент 1997 года по МПК B03C7/12 

Изобретение относится к устройствам для разделения сыпучих смесей, порошковых материалов по фракциям и может быть использовано в радиоэлектронной, строительной и горнодобывающей промышленности.

Известен электрический сепаратор (Справочник по обогащению руд, т.2, ч. 1. М. Недра, 1974), содержащий питатель, осадительный и высоковольтный электроды, подключенные к разноименным полюсам генератора постоянного тока высокого напряжения, очистительный проволочный электрод, приемники для продуктов сепарации, воздухопровод для откоса мелких частиц. Недостатком этого сепаратора являются низкая селективность процесса сепарации и невысокая стабильность работы устройства.

Также известен электросепаратор с вращающим электрическим полем (авт.св. СССР N 852346, кл. B 03 C 7/12, 1978). Он содержит питатель, рабочие органы в виде тел вращения с размещенными электродами чередующейся полярности, установленными с возможностью синхронного вращения.

Недостатком указанного устройства является низкая эффективность процесса сепарации.

Прототипом предлагаемого устройства является электросепаратор, описанный в авт. св. CCCP N 862989, кл. B 03 C 7/12, 1981. Электросепаратор содержит загрузочное устройство, к которому коаксиально прикреплены заземленный и потенциальный электроды, образующие между собою воздушный канал. Под потенциальным электродом размещены осадительный электрод с конусообразным наконечником и коронирующий электрод. Электросепаратор также снабжен осадительной камерой с вентилятором для приема легкой фракции и камерой для приема тяжелой фракции.

Недостатками прототипа являются:
1. Сложная конструкция устройства, включающая двухкорпусную структуру с воздухопроводом и воздушным насосом.

2. Низкая эффективность процесса сепарации, предусматривающая разделение сыпучего материала только на две фракции, при этом в качестве основного элемента разделения используется воздушный поток.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса сепарации.

Поставленная цель достигается тем, что в электросепараторе, содержащем корпус, бункер, питатель, осадительные электроды, коронирующий электрод, приемники продуктов разделения и снабженном двумя индукционными электродами, расположенными в зоне коронного разряда, осадительные электроды размещены попарно на корпусе, разнополярны и подключены к высоковольтному секционному источнику постоянного напряжения, причем каждая пара осадительных электродов в сторону основания корпуса подключена к более высоковольтным секциям источника постоянного напряжения.

Электросепаратор снабжен двумя индукционными электродами, расположенными в зоне коронного разряда, его осадительные электроды размещены попарно на корпусе, разнополярны и подключены к высоковольтному секционному источнику постоянного напряжения, причем каждая пара осадительных электродов в направлении основания корпуса подключена к более высоковольтным секциям источника постоянного напряжения, поэтому достигается поставленная цель - более чем в два раза по количеству разделяемых фракций и качеству их разделения возрастает эффективность работы электросепаратора.

В известных технических решениях признаков, сходных с заявляемым не обнаружено. Поэтому предложенное техническое устройство электросепаратор - обладает существенными отличиями.

Изобретение поясняется чертежом.

Конструктивно электросепаратор содержит корпус 1, на котором установлен бункер 2 для приема разделяемого вещества, и питатель 3, приемники продуктов разделения 4, высоковольтный секционный источник постоянного напряжения 5. Внутри корпуса электросепаратора размещены коронирующий электрод 6, два индукционных электрода 7 и осадительные электроды 8.

Бункер 2 выполняется заданных размеров из твердого материала (металл, диэлектрик) в зависимости от требуемой загрузки исходного вещества. Питатель 3 в виде цилиндра из твердого материала имеет внутреннюю дроссельную заслонку (не показано) для возможности управления процессом подачи вещества в разделительный объем. Рабочий диаметр питателя 3 определяется производительностью электросепаратора и может составлять от 30 до 300 мм. На корпусе 1 за питателем 3 размещен коронирующий электрод 6, который с целью улучшения прохождения сепарируемого вещества в разделительный объем и повышения устойчивости коронного электроразряда выполнен в виде сетки из тонкой металлической проволоки, в ее узлах размещены ориентированные вниз металлические штыри.

Корпус 1 изготавливается из стали, содержит ряд цилиндрических ступеней, верхняя из которых в зависимости от диаметра питателя может иметь рабочий внутренний диаметр от 100 до 500 мм. Снизу от коронирующего электрода 6 внутри верхней ступени корпуса размещены два индукционных электрода 7 в виде полуколец из сплошного металла либо сетчатой металлической конструкции. К коронирующему электроду 6 прикладывается высокое напряжение для возбуждения в верхней секции корпуса 1 тлеющего разряда. К индукционным электродам 7 подводится переменное напряжение требуемой частоты (50 Гц- 50 кГц) и амплитуды (100 В 1 кВ). Прикладываемое к индукционным электродам 7 переменное напряжение обусловливает траектории пролета разделяемых частиц: увеличения длины их перемещения в зоне тлеющего разряда, что обеспечивает эффективную электризацию всех выводящих из питателя 3 разделяемых частиц сыпучего вещества.

Накопительные камеры приемники продуктов разделения 4 размещаются попарно на корпусе. Число пар накопительных камер составляет от двух до пяти в зависимости от требуемого числа разделяемых фракций и качества их разделения. Камеры выполнены требуемых размеров (от 10 до 1000 дм³) и неподвижно соединены с корпусом 1. В проемах цилиндрической, овальной либо прямоугольной формы этих камер 4 размещены осадительные электроды 8, форма которых сплошная и определяется формой проема (цилиндрическая, овальная, прямоугольная). Осадительные электроды 8 размещены в проемах накопительных камер 4 наклонно. Их угол наклона к вертикальной оси для получения эффективного разделения частиц, как показали результаты эксперимента, находится в интервале 15 35^o. На последующей ступени корпуса 1 размещена вторая пара приемников продуктов разделения 4 с осадительными электродами 8, причем для уплотнения разделительного объема и снижения габаритов электросепаратора каждая пара накопительных камер 4 может быть смещена к последующей паре на 180^o. Корпус 1 сепаратора завершается нижним приемником продуктов разделения 4, причем для улучшения степени разделения диаметр ступеней корпуса может снижаться к основанию. Каждая пара осадительных электродов 8 подключается к соответствующим секциям высоковольтного секционного источника постоянного напряжения 5, приэтом верхняя пара осадительных электродов 8 подключена к секциям источника 5 с минимальным напряжением, последующая пара осадительных электродов 8 к секциям источника с более высоким напряжением и самая нижняя пара осадительных электродов 8 в сторону основания корпуса подключена к выходным секциям высоковольтного секционного источника постоянного напряжения с максимальным напряжением.

Электросепаратор работает следующим образом.

Сепарируемая смесь из бункера 2 через питатель 3 поступает в верхнюю цилиндрическую ступень корпуса 1. На коронирующий электрод 6 и индукционные электроды 7 подаются питающие напряжения, а на попарно размещенные осадительные электроды 8 подается напряжение от высоковольтного секционного источника постоянного напряжения 5.

Поступающие в область коронного разряда частицы сыпучего материала начинают заряжаться, а поданное на индукционные электроды 7 переменное напряжение обусловливает сложное колебательно-поступательное движение частиц в области коронного разряда, что обеспечивает высокую степень электризации (заряда) распыленных частиц.

Продвигаясь под действием силы тяжести вниз к основанию корпуса 1, частицы попадают в зону действия первой пары осадительных электродов 8, к которым приложено разнополярное напряжение. Под действием сил электрического поля
F_i= q_iE_i,
где q_i заряд движущихся частиц;
E_i напряженность поля в пространстве осадительных электродов 8,
наиболее легкие частицы, изменяя траекторию, достигают поверхности осадительных электродов 8, нейтрализуют свои заряды на этих электродах и выпадают в накопительные камеры 4. Оставшиеся частицы попадают в следующую цилиндрическую ступень корпуса 1, где подвергаются действию более сильного поля E_i=U_i/l, возрастающего как за счет повышения приложенного к осадительным электродам 8 напряжения, так и за счет уменьшения межэлектродного расстояния (в случае снижения диаметра цилиндрических ступеней корпуса 1 к основанию). В накопительных камерах 4 в результате нейтрализации частиц на новой паре осадительных электродов 8 конденсируются частицы более крупного размера. В последующих накопительных камерах 4 осаждаются частицы еще более крупного размера.

В последней накопительной камере 4, расположенной у основания корпуса 1, оседают частицы максимального размера либо частицы, которые не подвергаются электризации. На этом процесс сепарации заканчивается. В результате в каждой накопительной камере (приемнике продуктов разделения) 4 выделяется фракция сепарируемого материала соответствующих размеров, а всего при двух парах накопительных камер формируются пять типов разделяемых частиц соответствующих размеров. Вариацию размеров частиц в процессе сепарации можно осуществлять регулированием напряжения секций высоковольтного секционного источника переменного напряжения 5.

Таким образом, достижение поставленной цели повышение эффективности сепарации обеспечивается путем снабжения электросепаратора двумя индукционными электродами, расположенными в зоне коронного разряда, попарно размещения разнополярных осадительных электродов на корпусе, их подключения к высоковольтному секционному источнику постоянного напряжения и ступенчатого повышения напряжения в заданных пределах на парных осадительных электродах в сторону основания сепаратора.

Технико-экономические преимущества предлагаемого электросепаратора в сравнении с базовым устройством прототипом и другими аналогами:
1. Существенно упрощается конструкция устройства электросепаратора.

2. Более чем в два раза возрастает эффективность разделения сепаратора по числу разделяемых фракций при значительном повышении качества их разделения.

Использование: устройство для разделения сыпучих смесей, порошковых материалов по фракциям и может быть использовано в радиоэлектронной, строительной и горнодобывающей промышленности. Сущность изобретения: электросепаратор содержит корпус, бункер, питатель, осадительные электроды, коронирующий электрод, приемники продуктов разделения. Сепаратор снабжен двумя индукционными электродами, расположенными в зоне коронного разряда. Приемники продуктов разделения размещены попарно на корпусе в два яруса или более и сообщены с ним проемами. Осадительные электроды размещены в проемах приемников разделения, разнополярны и подключены к высоковольтному секционному источнику постоянного напряжения. Каждая пара осадительных электродов в сторону основания корпуса подключена к более высоковольтным секциям источника постоянного напряжения. 1 ил.

Электросепаратор, включающий корпус, бункер, питатель, разнополярные осадительные электроды, коронирующий электрод, приемники продуктов разделения, отличающийся тем, что он снабжен двумя индукционными электродами, расположенными в зоне действия коронирующего электрода, приемники продуктов разделения размещены попарно на корпусе в два или более ярусов и сообщены с ними проемами, осадительные электроды размещены в проемах приемников продуктов разделения и подключены к высоковольтному секционному источнику постоянного напряжения, причем каждая расположенная ниже пара осадительных электродов подключена к более высоковольтным секциям источника постоянного напряжения.