СПОСОБ ВОЗДУШНО-ЦЕНТРОБЕЖНОЙ КЛАССИФИКАЦИИ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2008 года по МПК B07B7/83 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к воздушно-центробежным классификаторам, в которых центробежная сила создается вращающимся ротором или поворотными лопатками, и может найти применение в строительной, горнообогатительной, химической, металлургической и других отраслях промышленности для разделения порошкообразного материала по крупности на две фракции: крупную и мелкую.

Известен способ воздушно-центробежной классификации порошкообразных материалов, включающий тангенциальную подачу исходного порошка вместе с газовым потоком в цилиндрическую классификационную камеру с лопатками, установленными по спиральной линии, и выведение из классификационной камеры по отдельности крупной и мелкой фракции (Авт. св. СССР №1599138, В07В 7/08, опубликовано 15.10.1990).

Однако известный способ не обладает высокой точностью классификации, особенно при границах разделения ниже 0,05 мм, из-за того, что разделение осуществляется без учета влияния изменения температуры газового потока.

Известен также способ воздушно-центробежной классификации порошкообразных материалов, включающий создание в зоне разделения поля центробежных сил с помощью вращающегося ротора, подачу в зону разделения газового потока и исходного порошка и выведение из зоны разделения по отдельности крупной и мелкой фракции (Авт. св. СССР №1196040, В07В 7/083, опубликовано 07.12.1985).

Однако данный способ не обеспечивает высокую точность разделения, т.к. не позволяет добиться в зоне разделения постоянной границы разделения и устойчивого равновесия аэродинамической силы, создаваемой газовым потоком, и центробежной силы, создаваемой вращающимся ротором, для частиц граничной крупности из-за того, что разделение осуществляется без учета температуры газового потока. Этот недостаток обусловлен тем, что с изменением температуры газового потока при сохранении постоянной скорости вращения ротора и расхода газа меняются плотность и кинематическая вязкость газа и, соответственно, аэродинамическая сила, создаваемая газовым потоком. При этом действующая на ческая сила, создаваемая газовым потоком. При этом действующая на частицу центробежная сила, создаваемая вращающимся ротором, не изменяется. Это приводит к нарушению равновесия между аэродинамической и центробежной силами, что приводит к изменению границы разделения. При снижении температуры газового потока в крупную фракцию будут попадать частицы мелкой фракции, а при повышении температуры газового потока в мелкую фракцию будут попадать частицы крупной фракции.

Задача изобретения состоит в повышении точности разделения путем поддержания постоянной границы разделения и устойчивого равновесия между аэродинамической и центробежной силами для частиц граничной крупности. Это достигается за счет обеспечения компенсации влияния температуры газового потока на процесс разделения.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи путем указанного технического результата способ воздушно-центробежной классификации порошкообразных материалов, включающий создание в зоне разделения поля центробежных сил с помощью вращающегося ротора или поворотных лопаток, подачу в зону разделения газового потока и исходного порошка и выведение из зоны разделения по отдельности крупной и мелкой фракции, отличается тем, что в зоне разделения определяют температуру газового потока, а расход газа изменяют в соответствии с математическим выражением:

- в классификаторах с ротором:

Q=Q₀((t+273)/(t₀+273))^0,413 м³/c,

- в проходных классификаторах с поворотными лопатками:

Q=Q₀((t₀+273)/(t+273))^1,24 м³/c,

где:

Q - расход газа на момент осуществления классификации, м³/с;

Q₀ - расход газа, полученный в процессе наладки, м³/с,

t - температура газа по шкале Цельсия на момент осуществления классификации;

t₀ - температура газа по шкале Цельсия на момент наладки классификатора.

Способ позволяет компенсировать изменение величины аэродинамической силы газового потока в классификаторе при изменении температуры газового потока путем изменения расхода газа таким образом, чтобы сохранялось равенство между центробежной силой и силой аэродинамического сопротивления для частиц разделяемого материала граничной крупности во всем интервале изменения температуры.

Способ воздушно-центробежной классификации осуществляют следующим образом.

В процессе наладки устанавливают угловую скорость ω₀ вращения ротора или угол установки поворотных лопаток при температуре t₀ для обеспечения требуемой границы разделения. Для этого в воздушно-центробежный классификатор подают газовый поток и исходный порошок. С помощью датчика температуры определяют t₀ газового потока в зоне классификации, а с помощью расходомера - расход воздуха в тракте классификации и, регулируя угловую скорость вращения ротора или угол установки поворотных лопаток, устанавливают параметры классификации, обеспечивающие требуемую границу разделения.

В дальнейшем расход газа изменяют в соответствии с математическим выражением:

- в классификаторах с ротором:

Q=Q₀((t+273)/(t₀+273))^0,413 м³/c,

- в проходных классификаторах с поворотными лопатками:

Q=Q₀((t₀+273)/(t+273))^1,24 м³/c,

где:

Q - расход газа на момент осуществления классификации, м³/с;

Q₀ - расход газа, полученный в процессе наладки, м³/c;

t - температура газа по шкале Цельсия на момент осуществления классификации;

t₀ - температура газа по шкале Цельсия на момент наладки классификатора.

В зоне классификации на частицы порошка действует аэродинамическая сила, создаваемая газовым потоком, и центробежная сила, создаваемая вращающимся ротором или поворотными лопатками. При изменении расхода газа в соответствии с указанным математическим выражением для частиц, крупность которых равна границе разделения, достигается их равенство при любой температуре t, что позволяет поддерживать требуемую границу разделения при изменении температуры газового потока.

Частицы, крупность которых превышает установленную границу разделения, под действием центробежной силы перемещаются от вертикальной оси классификатора, а частицы, крупность которых меньше установленной границы разделения, под действием аэродинамической силы перемещаются к вертикальной оси классификатора. Таким образом, в зоне классификации происходит разделение исходного порошка на крупную и мелкую фракции, которые по отдельности выводятся из классификатора.

Определение температуры газового потока осуществляют постоянно с помощью датчика температуры, расположенного в зоне разделения. С датчика сигнал поступает в устройство, изменяющее расход воздуха в тракте классификации, на регулятор частоты оборотов вращения электродвигателя технологического вентилятора или на заслонку с электроприводом, расположенную в патрубке ввода газа в вентилятор. Расход газа определяют расходомером, установленным в тракте классификации.

Применение изобретения поясняется примерами (см. таблицу).

1. Классификация молотого кварцевого песка на классификаторе с вращающимся ротором по границе разделения 0,04 мм.

2. Классификация молотого кварцевого песка на классификаторе с поворотными лопатками по границе разделения 0,07 мм.

В обоих примерах классификацию осуществляли способом-прототипом и заявленным изобретением, результаты которой представлены в таблице.

ТаблицаРазделение на классификаторе с ротором Разделение на классификаторе с поворотными лопаткамипрототип заявляемое изобретение прототип заявляемое изобретениеt, град СQ, м³/сd*, мкмt, град СQ, м³/сd*, мкмt, град СQ, м³/сd*, мкмt, град СQ, м³/сd*, мкм-202,2341,3-202,16440,3-200,5669,7-200,55669,7-102,2341,7-102,20040,0-100,5668,7-100,52969,702,2340,002,23339,700,5667,700,50670,0102,2339,3102,26740,0100,5666,7100,48470,0202,2338,7202,30040,3200,5665,7200,46369,7302,2338,3302,33039,7300,5665,1300,44470,3402,2337,7402,36440,0400,5664,0400,42770,3502,2337,3502,39440.3500,5663,3500,41070,0602,2336,7602,42540,3600,5662,3600,39569,7* - значение границы разделения d определялось по результатам 3 опытов с точностью до 1 мкм.

Способ может найти применение в строительной, горнообогатительной, химической, металлургической и других отраслях промышленности для разделения порошкообразных материалов по крупности на две фракции: крупную и мелкую. Позволяет повысить точность разделения путем компенсации влияния на процесс разделения изменения температуры газового потока. В зоне разделения создают поле центробежных сил с помощью вращающегося ротора или поворотных лопаток и подают газовый поток и исходный порошок. Крупная и мелкая фракции выводятся из зоны разделения по отдельности. В зоне разделения определяют температуру газового потока, а расход газа изменяют в соответствии с математическим выражением:

- в классификаторах с ротором:

Q=Q₀((t+273)/(t₀+273))^0,413 м³/c,

- в проходных классификаторах с поворотными лопатками:

Q=Q₀((t₀+273)/(t+273))^1,24 м³/c, где:

Q - расход газа на момент осуществления классификации, м³/с;

Q₀ - расход газа, полученный в процессе наладки, м³/с;

t - температура газа по шкале Цельсия на момент осуществления классификации;

t₀ - температура газа по шкале Цельсия на момент наладки классификатора. 1 табл.

Способ воздушно-центробежной классификации порошкообразных материалов, включающий создание в зоне разделения поля центробежных сил с помощью вращающегося ротора или поворотных лопаток, подачу в зону разделения газового потока и исходного порошка и выведение из зоны разделения по отдельности крупной и мелкой фракции, отличающийся тем, что в зоне разделения определяют температуру газового потока, а расход газа изменяют в соответствии с математическим выражением

в классификаторах с ротором

Q=Q₀((t+273)/(t₀+273))^0,413 м³/c,

в проходных классификаторах с поворотными лопатками

Q=Q₀((t₀+273)/(t+273))^1,24 м³/c,

где Q - расход газа на момент осуществления классификации, м³/с;

Q₀ - расход газа, полученный в процессе наладки, м³/с;

t - температура газа по шкале Цельсия на момент осуществления классификации;

t₀ - температура газа по шкале Цельсия на момент наладки классификатора.