КЛАССИФИКАТОР СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2000 года по МПК B07B1/04 

Изобретение относится к области разделения сыпучих материалов по крупности их частиц и может найти применение при очистке и классификации зерна и продуктов его переработки в сельском хозяйстве, пищевой, мукомольно-крупяной, комбикормовой и других отраслях промышленности.

Известен классификатор для сыпучих материалов, содержащий последовательно установленные каскадом наклонные лотки с зазором между ними в проекции на горизонтальную плоскость и устройство для регулирования положения лотков (а.с. N 426717, М кл. B 07 B 1/04 БИ N 17, 1974 г.).

Недостатком известного устройства является то, что при классификации сыпучих материалов с большим количеством частиц, размер которых близок к границе разделения, эффективность разделения низкая вследствие вероятностного характера данного процесса. Это обуславливает низкое качество получаемых фракций и увеличение габаритов классификатора.

Технической задачей изобретение является повышение эффективности разделения фракций сыпучего материала с большим количеством частиц, размером близким границе разделения, уменьшение габаритов классификатора и снижение его металлоемкости за счет уменьшения количества лотков, необходимых для требуемой полноты разделения.

Поставленная задача достигается за счет того, что в классификаторе, содержащем последовательно установленные каскадом лотки с зазором между ними в проекции на горизонтальную плоскость и устройства для регулирования положения лотков, выполненные в виде вертикально расположенных кронштейнов со смонтированными на них с помощью направляющих несущими кронштейнами, на которых шарнирно закреплены лотки, причем вертикально расположенные кронштейны установлены на общей опорной штанге на направляющих, при этом на сходовом конце поверхностей лотков выполнены клиновидные каналы, конечная ширина которых ниже границы разделения, а длина равна или меньше ширины зазора. В основу предложенного изобретения положен принцип разделения полидисперсных смесей на фракции по их крупности при помощи зазора, ширина которого значительно превышает максимальный размер составляющих компонентов. Предлагаемое выполнение на сходовом конце поверхностей лотков клиновидных каналов, конечная ширина которых ниже границы разделения, а длина равна или меньше ширины зазора, обеспечивает предварительное расслоение по крупности и скорости составляющих частиц таким образом, что траектории частиц проходовых компонентов располагаются ниже траекторий сходовых частиц. Функцией клиновидных каналов в предлагаемом техническом решении классификатора сыпучих материалов является дифференциация условий движения частиц различных размеров над зазором, а не обеспечение вывода проходовых фракций и отвода сходовых как, например, в известном классификаторе (а.с. СССР N 1664414, кл. B 07 B 1/04, 23.07.91). Погружение частиц в клиновидный канал в предлагаемом устройстве не является достаточным условием их выделения в проход, одновременно как и сход с лотка еще не означает их принадлежности к сходовой фракции. Разделение происходит при движении смеси над зазором. Особо отметим, что в заявляемом решении не необходимости наделять клиновидные каналы функцией просеивающей поверхности, так как в них могут выделиться только мелкие частицы, выделение которых в зазор заведомо гарантировано, а следовательно, длину канала нецелесообразно принимать больше зазора. Увеличение длины клиновых каналов усложняет технологию их изготовления и несущественно влияет на эффективность заявленного устройства.

Сущность изобретения пояснена чертежами. На фиг. 1 приведен общий вид классификатора, на фиг. 2 - вид лотков с клиновидными каналами.

Классификатор сыпучих материалов включает наклонные лотки 1 с клиновидными каналами 2, устройства для регулирования положения лотков, состоящие из вертикальных кронштейнов 3, направляющих 4, несущих кронштейнов 5, шарниров 6, опорной штанги 7, направляющих 8, раму 9 и сборники 10 готовой продукции. Лотки расположены так, что между ними образованы зазоры, отрегулированные на отделение продукта определенного размера.

Классификатор работает следующим образом.

Исходный продукт подается на лоток 1 и движется непрерывным потоком к зазору. Частицы проходовых размеров попадают в каналы 2 и движутся над зазором к следующему лотку, а частицы сходовых размеров покидают лоток лишь у его края и также движутся над зазором. Частицы, выделившиеся в зазор, собираются в сборники 10 и составляют проходовую фракцию, а частицы, прошедшие над зазором, попадают на следующий лоток, и процесс повторяется. Частицы, не прошедшие в зазор, составляют сходовую фракцию.

Положительный эффект заключается в следующем. Выполнение на сходовом конце поверхностей лотков клиновидных каналов увеличивает ширину зазора для проходовых частиц на расстояние, определяемое выражением

где l_к - длина канала, равная или меньше ширины зазора;
h₀, h_к - начальная и конечная ширина канала;
R - радиус частицы в форме шара.

Ширина зазора для сходовых частиц при этом остается неизменной. Это позволяет обеспечить более благоприятные условия для выделения проходовых частиц в зазор. Первая имеет лучше условия для дальнейшего движения по лоткам, вторая - для выделения в зазор. В результате удается повысить эффективность разделения сыпучих материалов при наличии в смеси большого количества частиц, размер которых близок к границе разделения, а также уменьшить количество лотков, необходимых для достижения требуемой полноты разделения.

Для проверки заявляемого изобретения был проведен эксперимент на идеальном продукте - металлических шарах радиусом 2,9 и 1,5 мм. Несмотря на то, что частицы отличаются по размеру почти вдвое, их практически невозможно разделить на классификаторе со сплошными лотками. Установлено, что при всех прочих равных условиях начальная скорость поступления частиц на зазор определяет событие схода или выделения. Граничное значение скорости V^* ₀, при подставке соответствующих условий, может быть получено из выражения
(2)
где x, y - координаты центра масс шара над зазором;
y₀ - начальная координата;
α - угол наклона лотков к горизонтали;
g - ускорение тела в свободном падении.

Шары 2,9 и 1,5 мм имеют, как это следует из уравнения (2), разные значения V^* ₀, но на практике из-за вероятностного характера процесса выделения это значение скорости заменяется интервалом ΔV, на котором вероятность выделения 0 ≤ P ≤ 1. Как видно из фиг. 3, кривые 1 и 2, представляющие собой зависимость P = P(V₀) для шаров 2,9 и 1,5 мм соответственно, при ширине зазора 20 мм перекрываются, и их полное разделение невозможно.

Фиг. 3 Влияние клиновидного канала на качество разделения.

1,2 - кривые соответственно для R = 2,9 и R = 1,5 мм без каналов; 1^*, 2^* - то же, с каналами.

Если выполнить на лотке клиновидные каналы с параметрами h₀ = 2 мм, h_к = 4 мм, l_к = 10 мм, то по уравнению (1) для шаров с радиусом 1,5 мм ширина зазора увеличивается на 5 мм, а начальная координата y₀ для шаров 2,9 мм изменяется в соответствии с выражением

В этом случае, если частица движется вдоль оси клиновидного канала, экспериментальные кривые P = P (V₀) смещаются (кривые 1^*, 2^*), но неравномерно, и создаются условия для практически полного разделения шаров разных размеров. Использование лотков с клиновидными каналами позволяет разделять сыпучие материалы, которые на сплошных лотках не могут быть разделены.

Большое значение имеет конечная ширина клиновидного канала. При h_к, близком или равном границе разделения R_гр по уравнению (3) сходовые частицы имеют очень малые величины начальной координаты y₀ по сравнению с ее значением без каналов. Это, как следует из уравнения (2), приводит к значительному изменению граничной скорости V^* ₀ для сходовой частицы и к снижению положительного эффекта от использования каналов. С другой стороны, слишком малая величина h_к обуславливает, как следует из уравнения (1), снижение величины l_g для проходных частиц, что также ведет к уменьшению эффекта. Поэтому, для усиления положительного эффекта, конечную ширину канала следует принимать в интервале 0,5 R_гр ≤ h_k ≤ 0,75 R_гр.2

Изобретение может найти применение при очистке и классификации зерна и продуктов его переработки в сельском хозяйстве, пищевой, мукомольно-крупяной, комбикормовой и других отраслях промышленности. Классификатор содержит последовательно установленные каскадом лотки с зазором между ними в проекции на горизонтальную плоскость и устройства для регулирования положения лотков, выполненные в виде вертикально расположенных кронштейнов со смонтированными на них с помощью направляющих несущими кронштейнами, на которых шарнирно закреплены лотки, причем вертикально расположенные кронштейны установлены на общей опорной штанге на направляющих, на сходовом конце поверхностей лотков выполнены клиновидные каналы, конечная ширина которых ниже границы разделения, а длина равна или меньше ширины зазора. За счет использования каналов удается повысить эффективность разделения сыпучих материалов с большим количеством частиц, размер которых близок к границе разделения, а также уменьшить количество лотков, необходимых для достижения требуемой полноты разделения. 3 ил.

Классификатор сыпучих материалов, содержащий последовательно установленные каскадом лотки с зазором между ними в проекции на горизонтальную плоскость и устройства для регулирования положения лотков, выполненные в виде вертикально расположенных кронштейнов со смонтированными на них с помощью направляющих несущими кронштейнами, на которых шарнирно закреплены лотки, причем вертикально расположенные кронштейны установлены на общей опорной штанге на направляющих, отличающийся тем, что на сходовом конце поверхностей лотков выполнены клиновидные каналы, конечная ширина которых ниже границы разделения, а длина равна или меньше ширины зазора.