СЕПАРАТОР Российский патент 2008 года по МПК B04C3/00 

Изобретение относится к устройствам для разделения частиц сыпучих веществ, газообразных и жидкостных смесей, имеющих различные массовые и объемные показатели.

Известны вихревые сепараторы (Вихревой эффект и его применение в технике, А.П.Меркулов, Самара, 1997 г., с.195, рис.6.10).

Известно устройство для шелушения и разделения зерновых материалов, включающее питатель для подачи зерна и соединенный с ним воздуховод, выполненный в виде вихревой трубы (патент РФ на изобретение №2160636, М.кл. № В02В 3/00).

Недостатками данных устройств являются сложность конструкции, большие габариты, высокая энергоемкость и низкая эффективность разделения частиц.

Известен также сепаратор с вихревой трубой для отделения твердых частиц от подаваемого вещества, содержащего газ и твердые частицы (регистрационный номер заявки на выдачу патента на изобретение №2005104559/15, дата подачи заявки - 2003.07.17, дата публикации - 2005.08.10). Сепаратор включает цилиндрический корпус с осевым отверстием для впуска сепарируемого вещества на одном торце цилиндрического корпуса и выпускным отверстием на другом, причем упомянутый осевой впуск для введения смеси газа и твердых частиц оснащен придающими завихрение средствами, кроме того, сепаратор содержит расположенную коаксиально цилиндрическую выпускную трубу для газа, установленную на конце упомянутого корпуса, причем вдоль оси цилиндрического корпуса установлен вихреудлиняющий шток.

Недостатками данной конструкции является ее сложность, металлоемкость и, как следствие, высокая стоимость.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение ее экономичности.

Поставленная задача решена за счет того, что сепаратор, включающий вихревую трубу с осевым отверстием для впуска сепарируемого вещества на одном торце цилиндрического корпуса вихревой трубы и выходным отверстием на другом, согласно заявляемому изобретению дополнительно содержит, по меньшей мере, одну коническую обечайку, соосную с вихревой трубой и одетую внахлестку торцем большего диаметра на выходной торец цилиндрического корпуса вихревой трубы и жестко соединенную с ней с помощью стенки, закрывающей больший торец конической обечайки и имеющей центральное осевое отверстие, соответствующее наружному диаметру цилиндрического корпуса вихревой трубы, причем выходными отверстиями для разделенных веществ служит свободный меньший торец конической обечайки - для легких и наименее плотных составляющих, в том числе воздуха, и отверстие на ее образующей боковой поверхности, примыкающее к стенке, - для наиболее тяжелых и плотных составляющих сепарируемого вещества.

Стенка, закрывающая торец большего диаметра конической обечайки, может быть снабжена дополнительным отверстием, предназначенным для отделения и выхода третьей составляющей сепарируемого вещества с промежуточными характеристиками по массе и плотности.

Для обеспечения наиболее качественного сепарирования, устройство может содержать последовательно внахлестку соединенные между собой несколько конических обечаек, причем больший торец каждой последующей конической обечайки закрыт стенкой с центральным осевым отверстием, диаметр которого соответствует наружному диаметру предыдущей конической обечайки, примыкающему к меньшему торцу.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен предлагаемый сепаратор:

- на фиг.1 - вид спереди;

- на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Сепаратор содержит вихревую трубу 1 и коническую обечайку 2. Вихревая труба 1 включает цилиндрический корпус 3 с осевым впускным отверстием 4 и выходным отверстием 5, входную улитку 6 с отверстием 7, тангенциальные сопла 8. На цилиндрический корпус 3 вихревой трубы 1 со стороны выходного отверстия 5 надета своим большим диаметром коническая обечайка 2, которая жестко соединена с цилиндрическим корпусом 3 вихревой трубы 1 с помощью стенки 9, имеющей центральное осевое отверстие, соответствующее наружному диаметру цилиндрического корпуса 3. Цилиндрический корпус 3 вихревой трубы 1 выступает за стенку 9 внутрь конической обечайки.

К стенке 9 примыкает патрубок выходного отверстия 10, расположенного на образующей 11 конической обечайки 2 и предназначенного для удаления наиболее тяжелых частиц сепарируемого вещества. При необходимости на стенке 9 может быть выполнено дополнительное выходное отверстие 12 конической обечайки 2 для удаления менее тяжелых и менее плотных частиц вещества. Для удаления наиболее легких и наименее плотных составляющих сепарируемого вещества, в том числе и чистого газа (воздуха), служит выходное осевое отверстие 13 конической обечайки 2. Для обеспечения более тщательного сепарирования устройство может содержать дополнительную обечайку 14 или несколько дополнительных обечаек (на чертеже не показаны), последовательно внахлестку соединенных между собой.

Сепаратор работает следующим образом.

Через отверстие 7 во входной улитке 6 подается воздух или жидкость, которые имеют избыточное давление по сравнению с окружающей средой. Через отверстие 4 подается сепарируемое вещество. Возможна подача сепарируемого вещества вместе с воздухом или жидкостью через отверстие 7. В вихревой трубе 1 тангенциальные сопла 8 создают вихревой поток сепарируемого вещества совместно с подаваемым газом (воздухом) или жидкостью. Вихревой поток движется по направлению к отверстию 5 и попадает в коническую обечайку 2. При этом в центре вихревой трубы 1 создается пониженное по сравнению с окружающей средой давление, вследствие чего воздух из окружающей среды втягивается через отверстие 4 в вихревую трубу 1.

В конической обечайке 2 происходит разделение частиц сепарируемого вещества по массе и объему, а также жидкостей, имеющих различную плотность. Тяжелые частицы вещества удаляются через отверстие 10, легкие - через осевое отверстие 13 на выходе конической обечайки 2.

При наличии отверстия 12 на стенке 9 наиболее тяжелые частицы удаляются через отверстие 10, менее тяжелые и менее плотные - через отверстие 12, а наиболее легкие и наименее плотные, в том числе газ (воздух) - через осевое отверстие 13 конической обечайки.

Например, при подаче в отверстие 7 входной улитки сжатого воздуха, а в отверстие 4 - не шелушенного зерна сельскохозяйственных культур, в вихревой трубе 1 происходит шелушение, через отверстие 10 удаляется чистое зерно, через отверстие 13 удаляются сорняки, шелуха, пыль и др. примеси. Для более тонкого сепарирования и очистки смесь воздуха с оставшимися компонентами сепарируемого вещества может подвергнуться следующей ступени сепарирования в обечайке 14 или в нескольких последующих обечайках (на чертеже не показаны), связанных внахлестку последовательно друг с другом.

Сепаратор прост в изготовлении, имеет лучшие массогабаритные характеристики, менее металлоемок и более дешев, обеспечивает эффективное разделение сепарируемых веществ.

Кроме того, возможность осуществления нескольких ступеней сепарирования с помощью «гирлянды» конических обечаек позволяет выделять большее количество фракций сепарируемого вещества и обеспечить высокое качество сепарирования.

Изобретение относится к устройствам для разделения частиц сыпучих веществ, газообразных и жидкостных смесей, имеющих различные массовые и объемные показатели. Сепаратор содержит коническую обечайку, соосную с вихревой трубой и одетую внахлестку торцем большего диаметра на выходной торец цилиндрического корпуса вихревой трубы и жестко соединенную с ней с помощью стенки, закрывающей больший торец конической обечайки и имеющей центральное осевое отверстие, соразмерное наружному диаметру цилиндрического корпуса вихревой трубы. Выходными отверстиями для разделенных веществ служит свободный меньший торец конической обечайки для легких и наименее плотных составляющих, в том числе воздуха, и отверстие на ее боковой поверхности для наиболее тяжелых и плотных составляющих сепарируемого вещества. Стенка, закрывающая торец большего диаметра конической обечайки, может быть снабжена дополнительным отверстием, предназначенным для выхода третьей составляющей сепарируемого вещества с промежуточными характеристиками по массе и плотности. Устройство может содержать последовательно внахлестку соединенные несколько конических обечаек, причем больший торец каждой последующей конической обечайки закрыт стенкой с центральным осевым отверстием, диаметр которого соответствует наружному диаметру предыдущей конической обечайки, примыкающему к меньшему торцу. Технический результат: упрощение конструкции и повышение ее экономичности. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Сепаратор, содержащий вихревую трубу с осевым отверстием для впуска сепарируемого вещества на одном торце цилиндрического корпуса вихревой трубы и выходным отверстием на другом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, одну коническую обечайку, соосную с вихревой трубой и одетую внахлестку торцем большего диаметра на выходной торец цилиндрического корпуса вихревой трубы и жестко соединенную с ней с помощью стенки, закрывающей больший торец конической обечайки и имеющей центральное осевое отверстие, соответствующее наружному диаметру цилиндрического корпуса вихревой трубы, причем выходным отверстием для одной из составляющих сепарируемого вещества служит меньший торец конической обечайки, а для другой - отверстие на образующей боковой поверхности конической обечайки, примыкающее к стенке.2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что стенка, закрывающая торец большего диаметра конической обечайки, снабжена дополнительным отверстием, предназначенным для третьей составляющей сепарируемого вещества.3. Сепаратор по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит последовательно внахлестку соединенные между собой конические обечайки по числу ступеней сепарирования, причем больший торец каждой последующей конической обечайки закрыт стенкой с центральным осевым отверстием, диаметр которого соответствует наружному диаметру предыдущей конической обечайки, примыкающему к меньшему торцу.