ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КЛАССИФИКАТОР СО СПЕЦИАЛЬНЫМ РАБОЧИМ КОЛЕСОМ Российский патент 2020 года по МПК B07B7/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к центробежному классификатору, охарактеризованному в ограничительной части независимых пунктов формулы изобретения.

Уровень техники

Из уровня техники известны центробежные классификаторы, также называемые динамическими воздушно-центробежными классификаторами, в различных исполнениях.

Главным элементом любого центробежного классификатора является барабан, вращающийся с высокой скоростью внутри цилиндрической сепарационной камеры.

Классифицирующий барабан выполнен с перфорированной, прерывистой боковой (цилиндрической) поверхностью или снабжен по этой поверхности иного рода ситчатой структурой. Со стороны выходного отверстия для мелкой фракции классифицируемого материала всасывается сепарирующий воздух. Тем самым создается непрерывный поток сепарирующего воздуха. Этот поток - как правило, вместе с увлекаемым им классифицируемым материалом - поступает в сепарационную камеру через входное отверстие для классифицируемого материала. Там поток сепарирующего воздуха, переносящий классифицируемый материал, закручивается быстровращающимся классифицирующим барабаном, принимая характер циклонного потока. Этот поток сначала вращается вокруг классифицирующего барабана снаружи него и в конечном счете проходит через несплошную боковую поверхность классифицирующего барабана во внутреннюю полость последнего. Оттуда поток сепарирующего воздуха движется в выходное отверстие для мелкой фракции классифицируемого материала, примыкающее по меньшей мере к одной торцевой стороне рабочего колеса.

Описанный выше принцип действия центробежных классификаторов основан на том обстоятельстве, что при вращательном движении классифицируемого материала в движущемся в сепарационной камере циклоноподобном потоке более крупные, имеющие большую массу частицы классифицируемого материала в конечном счете отбрасываются центробежными силами наружу. Более мелкие же частицы, имеющие меньшую массу, а потому при той же угловой скорости испытывающие воздействие меньших центробежных сил, выделяются из циклоноподобного потока движущимся внутрь сепарирующим воздухом и всасываются во внутреннюю полость классифицирующего барабана, откуда затем выносятся вместе с потоком сепарирующего воздуха.

Рынку все больше требуются классификаторы с повышенной производительностью, причем качество классификации по возможности также требуется повышать или, по меньшей мере, поддерживать на существующем уровне.

Одна возможность повышения производительности центробежного классификатора описанного выше типа заключается в том, чтобы увеличить диаметр рабочего колеса и, как следствие, приводить рабочее колесо с более высокой частотой вращения - поскольку просто увеличение диаметра рабочего колеса при неизменной номинальной частоте вращения ведет к укрупнению получаемой мелкой фракции.

Однако повышение частоты вращения приводит к тому, что соответствующие установки становятся конструктивно более сложными, более требовательными к точной балансировке и более затратными в техническом обслуживании.

Проблема, положенная в основу изобретения

Изобретение посвящено решению проблемы создания центробежного классификатора, который легче и лучше бы балансировался, был бы проще в техническом обслуживании и давал бы возможность достижения лучшего качества классификации.

Предлагаемое в изобретении решение

В соответствии с изобретением решение вышеуказанной проблемы достигается в центробежном классификаторе, охарактеризованном признаками первого независимого пункта формулы изобретения.

Речь идет о центробежном классификаторе, содержащем корпус, обычно неподвижный относительно фундамента, и рабочее колесо, способное вращаться в корпусе классификатора. Корпус классификатора имеет по меньшей мере одно входное отверстие (входной канал) для классифицируемого материала, по меньшей мере одно входное отверстие (входной канал) для сепарирующего воздуха, по меньшей мере одно выходное отверстие (выходной канал) для крупной фракции классифицируемого материала, а также по меньшей мере одно выходное отверстие (выходной канал) для мелкой фракции классифицируемого материала, а чаще всего - первое и второе выходные отверстия (входные каналы) для мелкой фракции классифицируемого материала. Через последнее(-ие) из корпуса классификатора обычно также отсасывается сепарирующий воздух, впускаемый или подаваемый в корпус по меньшей мере через входное отверстие для классифицируемого материала. Сепарирующий воздух предпочтительно протягивается через центробежный классификатор посредством внешнего вентилятора, всасывающего воздух со стороны выходного отверстия для мелкой фракции.

Рабочее колесо образовано классифицирующим барабаном и несущим классифицирующий барабан валом рабочего колеса. В идеальном случае вал рабочего колеса вращается вокруг воображаемой горизонтальной оси. Боковая поверхность классифицирующего барабана выполнена прерывистой таким образом, что во время работы классификатора она приводит во вращение падающий на нее с наружной стороны классифицирующего барабана классифицируемый материал, причем при необходимости для создания такого вращения могут быть предусмотрены другие вспомогательные средства. В общем случае можно сказать, что классифицируемый материал приводится во вращение и дополнительно ускоряется, среди прочего, классифицирующим барабаном. Определенная начальная скорость поступательного движения имеется у классифицируемого материала уже при поступлении в машину, причем в этой связи в ходе поступления классифицируемого материала направление его движения изменяется. Боковая поверхность классифицирующего барабана выполнена прерывистой таким образом, что она пропускает через себя сепарирующий воздух в радиально внутреннем направлении.

При этом выходные отверстия для мелкой фракции расположены на обоих торцевых концах классифицирующего барабана с возможностью истечения смеси мелкой фракции и сепарирующего воздуха из внутренней полости классифицирующего барабана в соответствующие выходные отверстия для мелкой фракции через соответствующие свободные торцевые поверхности классифицирующего барабана. По смыслу вышеизложенного то же самое справедливо, если предусмотрено только одно выходное отверстие для мелкой фракции.

В соответствии с изобретением вал рабочего колеса состоит из двух частей, между которыми отсутствует непосредственное соединение, обеспечивающее передачу сил. При этом первая часть вала рабочего колеса проходит от первой ступицы, несущей классифицирующий барабан в области его первой торцевой стороны, наружу в направлении от классифицирующего барабана. Вторая часть вала рабочего колеса проходит от второй ступицы, несущей классифицирующий барабан в области его второй торцевой стороны, наружу в противоположном направлении, также в сторону от классифицирующего барабана.

Прежде всего, для терминологического уточнения следует отметить следующее:

Выражение "отсутствие непосредственного соединения" (между частями вала рабочего колеса) означает в контексте изобретения отсутствие передачи силового потока непосредственно с одной части вала на другую, в противоположность случаю, когда части вала непосредственно прифланцованы друг к другу или соединены друг с другом муфтой или, например, посредством торцовых зубчатых венцов. Следовательно, обе части вала разнесены друг от друга, т.е. расположены на удалении друг от друга в пространстве. Между ними находится классифицирующий барабан. Расстояние между обеими частями вала составляет, как правило, по меньшей мере 80% длины классифицирующего барабана. Классифицирующий барабан является самонесущим и перекрывает расстояние между обеими частями вала, фактически действуя в промежутке между частями вала в качестве полого вала.

В понятие "мелкая фракция" в его широком смысле традиционно не заложено какого бы то ни было количественного ограничения, связанного с размерами частиц. Вместе с тем, понятие "мелкая фракция" имеет и более узкое значение - в данном случае факультативное, и тогда оно характеризует материал, состоящий из ультратонких частиц, в котором 98% частиц имеют средний диаметр менее 6 мкм, а в идеальном случае - даже менее 3 мкм.

Предлагаемым в изобретении решением достигаются следующие результаты:

Благодаря тому, что во внутренней полости классифицирующего барабана больше нет вращающегося вала, неуравновешенность которого не совпадает с неуравновешенностью классифицирующего барабана, рабочее колесо легче и лучше поддается точной балансировке. Поэтому рабочее колесо исходно рассчитано на более высокие частоты вращения и проявляет меньшую склонность к вибрациям.

Сюда же следует добавить, что изъятие участка вала рабочего колеса, который прежде проходил по центру во внутренней полости классифицирующего барабана, позволяет получить для смеси сепарирующего воздуха и мелкой фракции значительно большее проточное сечение в свету. Если сепарирующий воздух с транспортируемой им мелкой фракцией поступает во внутреннюю полость классифицирующего барабана, проходя через его ситчатую структуру, со скоростью от 13 до 17 м/с, то непосредственно перед выходным отверстием для мелкой фракции скорость движения сепарирующего воздуха с транспортируемой им мелкой фракцией благодаря предлагаемому в изобретении решению уменьшается до значений 2-6 м/с. Это уменьшает обусловленную завихрением в сепарирующем воздухе склонность мелкой фракции агломерироваться, т.е. слипаться в комки.

Кроме того, заметно упрощается периодическое техническое обслуживание рабочего колеса. Больше не существует цельного вала, который ввиду своей большой длины крайне громоздок - особенно если с ним приходится обращаться для снятия с него цельного или составного классифицирующего барабана, надевания на него и выверки положения соответствующей запасной части, чтобы в конечном счете зафиксировать ее путем затяжки резьбовых соединений, которые в большинстве случаев находятся в труднодоступном кольцевом зазоре между классифицирующим барабаном и валом классификатора.

К тому же предлагаемое в изобретении решение в большинстве случаев позволяет также улучшить качество классификации, поскольку увеличивается проточное сечение в свету внутри классифицирующего барабана. Вытекающий отсюда эффект заключается в улучшении транспорта мелких частиц. У мелких частиц после их прохождения через ситчатую обечайку барабана имеется больше располагаемого пространства во внутренней полости классифицирующего барабана, а потому агломерация частиц после классификации уменьшается.

Дополнительная проблема, положенная в основу изобретения Помимо вышесказанного, изобретение также посвящено решению проблемы создания центробежного классификатора, который обеспечивал бы дополнительное повышение качества результатов классификации. Дополнительное предлагаемое в изобретении решение В соответствии с изобретением решение этой проблемы достигается в центробежном классификаторе, охарактеризованном признаками второго независимого пункта формулы изобретения. В отношении этого центробежного классификатора испрашивается, во-первых, самостоятельная правовая охрана без ссылки на другие пункты формулы. Во-вторых, правовая охрана испрашивается в отношении комбинации признаков этого центробежного классификатора с признаками первого независимого пункта формулы.

Во втором независимом пункте формулы в его наиболее широкой форме предлагается в качестве решения указанной проблемы центробежный классификатор, у которого в области по меньшей мере одного выходного отверстия для крупной фракции расположен цельный или составной направляющий орган. Направляющий орган расположен на минимальном расстоянии X от участка корпуса классификатора, охватывающего внутреннюю боковую поверхность классифицирующего барабана. Направляющий орган выполнен так, что классифицируемый материал, движущийся вдоль вышеупомянутой внутренней боковой поверхности на радиальном расстоянии от нее, меньшем или равном X, проходит под направляющий орган и затем под действием центробежной силы выносится в выходное отверстие для крупной фракции. Кроме того, направляющий орган выполнен так, что в любом случае часть классифицируемого материала, движущаяся вдоль вышеупомянутой внутренней боковой поверхности на радиальном расстоянии от нее, большем X, отклоняется в радиально внутреннем направлении к классифицирующему барабану и тем самым приближается к рабочему колесу, обычно более чем лишь незначительно.

Прежде всего, для терминологического уточнения следует отметить следующее:

Минимальное расстояние X измеряется в радиальном направлении. Оно означает расстояние, на котором относительно внутренней боковой поверхности, ограничивающей сепарационную камеру, находится передняя кромка направляющего органа, с которой классифицируемый материал, набегающий на направляющий орган, встречается в первую очередь.

Прохождение под направляющий орган означает в контексте изобретения ситуацию, когда классифицируемый материал обходит направляющий орган по его радиально внешней стороне, не получая от рабочего колеса импульса, изменяющего, или существенно изменяющего, его траекторию.

Предлагаемым в изобретении решением достигаются следующие результаты:

Классифицируемый материал, движущийся вдоль вышеупомянутой внутренней боковой поверхности на радиальном расстоянии от нее, меньшем или равном X, представляет собой крупную фракцию, которая уже наилучшим образом отделилась от мелкой фракции и поэтому готова к выходу из процесса классификации. Этот материал проходит под направляющий орган и без помех достигает выходного отверстия для крупной фракции. Поскольку здесь эффект поддержки со стороны внутренней боковой поверхности уже отсутствует, поступающая крупная фракция отбрасывается действующими на нее центробежными силами в выходное отверстие для крупной фракции. Поскольку крупная фракция попадает в выходное отверстие для крупной фракции со стороны спокойного течения, т.е. стороны сбегающего с направляющего органа потока ("подветренной", или аэродинамически затененной, стороны), опасность того, что часть крупной фракции случайно унесет завихрениями обратно в сепарационную камеру, отсутствует.

Та же часть классифицируемого материала, что движется вдоль вышеупомянутой внутренней боковой поверхности на радиальном расстоянии от нее, большем X, отклоняется в направлении классифицирующего барабана 14 и закручивается снова. Это исключает возможность того, что классифицируемый материал, который, хотя уже относительно близко подошел к отверстию в свету, ведущему к выходному отверстию для крупной фракции, но при этом еще качественно не завершил процесс классификации, будет преждевременно выноситься в выходное отверстие для крупной фракции центробежными силами и завихрениями, создаваемыми в ближней зоне вышеупомянутого отверстия в свету. Дело в том, что это приводило бы к выводу из процесса классификации еще поддающейся отделению мелкой фракции, что ухудшало бы результат классификации. Изобретение же обеспечивает дальнейшую классификацию классифицируемого материала, отбрасываемого обратно по направлению к классифицирующему барабану, в ходе которой мелкая фракция, все еще увлекаемая потоком крупной фракции, получает возможность отделения от крупной фракции.

Частные варианты осуществления изобретений

Предпочтительно, что направляющий орган частично перекрывал выходное отверстие для крупной фракции, или поперечное сечение в свету, ответвляющееся к выходному отверстию для крупной фракции. Предпочтительно перекрывать более 35%, еще предпочтительнее - более 50% вышеупомянутой площади поперечного сечения в свету.

Таким образом, направляющий орган придает рассмотренной выше области сбегающего потока ("подветренной", или аэродинамически затененной, стороны) выражено эффективный размер, в значительной мере предотвращая преждевременный унос классифицируемого материала в выходное отверстие для крупной фракции.

Особенно предпочтительны конструкции, в которых у выходного отверстия для крупной фракции вводится дополнительный сепарирующий воздух, обтекающий классифицирующий барабан в выходном отверстии для мелкой фракции. Этот дополнительный сепарирующий воздух можно описать как вспомогательный воздух, который действует в области выходного отверстия для крупной фракции и, в частности, в связке с вышеупомянутым направляющим органом препятствует преждевременному уносу классифицируемого материала в выходное отверстие для крупной фракции. Особенно предпочтительно, чтобы вышеупомянутый сепарирующий воздух не только пассивно подсасывался, но и активно вдувался посредством соответствующего вентилятора или из пневмосети со сжатым воздухом.

Целесообразно, чтобы отношение полезной (эффективной) длины NL классифицирующего барабана к максимальному полезному (эффективному) диаметру ND классифицирующего барабана было больше или равно 2 (NL/ND ≥ 2), а в идеальном случае - больше или равно 2,3 (NL/ND ≥ 2,3). В оптимальном случае при NL/ND = 2,5 классифицирующий барабан, полезная длина которого составляет 2000 мм, имеет полезный диаметр 800 мм. При этом полезной длиной классифицирующего барабана является длина, на протяжении которой барабан свободно проходит через сепарационную камеру параллельно оси L вращения. Полезным диаметром является максимальный наружный диаметр барабана. При этом незначимые в аэродинамическом отношении элементы, выдающиеся наружу чисто локально (например, фланцы), при вычислении максимального наружного диаметра в расчет не принимаются.

Конструкция такого явно удлиненного классифицирующего барабана позволяет, не увеличивая его номинальный диаметр, повысить производительность классификатора. Дело в том, что с увеличением длины увеличивается проходная поверхность, через которую мелкая фракция может всасываться из сепарационной камеры во внутреннюю полость классифицирующего барабана. Поскольку номинальный диаметр классифицирующего барабана не увеличивается, изменение конструкции не оказывает отрицательного влияния на результат классификации. В частности, не происходит интенсивного проникновения более крупных зерен в получаемую мелкую фракцию, которое пришлось бы компенсировать иными мерами.

Одновременно удлиненный в осевом направлении классифицирующий барабан при прочих равных параметрах (диаметр, частота вращения и расход воздуха), как правило, обеспечивает более тонкую классификацию, поскольку ввиду большего проходного сечения, располагаемого для поступающего в барабан потока, снижается радиальная скорость течения воздуха, проходящего через ситчатую обечайку классифицирующего барабана. По этой причине, как правило, всасываться внутрь классифицирующего барабана с преодолением действующих на них центробежных сил могут лишь еще более мелкие частицы.

Особенно выгодным является такое исполнение центробежного классификатора, при котором по меньшей мере одна часть, предпочтительно -обе части вала рабочего колеса, установлены на опорах за пределами сепарационной камеры. Подшипники качения, которые прежде устанавливались в самой сепарационной камере, приходилось с высокими затратами защищать от воздействия турбулентной, а значит, сильно инвазивной и абразивной атмосферы в сепарационной камере. Усовершенствованием здесь является уже сам по себе вынос опор вала за пределы сепарационной камеры, например, в область выходного отверстия для мелкой фракции, где течения гораздо менее турбулентны. Максимальное улучшение достигается, если опоры вала расположены полностью вне всякой содержащей тонкую пыль атмосферы, т.е. также за пределами выходного отверстия для мелкой фракции, с хорошим доступом к ним с обращенного от сепарационной камеры стороны этого отверстия. При этом достигаются значительно более долгие средние сроки эксплуатации, что при высоких частотах вращения является решающим преимуществом.

Особенно выгодным оказался вариант, в котором от внутренней боковой поверхности классифицирующего барабана выступают радиально внутрь лопатки, воздействующие на движение сепарирующего воздуха, в частности направляющие сепарирующий воздух и усиливающие его вращение. В этой связи следует вспомнить, что вращение сепарирующего воздуха во внутренней полости классифицирующего барабана уменьшает давление, необходимое для транспортировки выделенного тонкого продукта в направлении торцевых выходов.

При этом особенно целесообразно, чтобы рассматриваемое подробнее ниже промежуточное кольцо, которое, в частности, предназначено для установки в середине классифицирующего барабана, имело лопатки, выступающие радиально внутрь от его внутренней боковой поверхности.

В идеальном случае от внутренней боковой поверхности классифицирующего барабана выступают радиально внутрь опорные кольца, замкнутые в окружном направлении. Такие опорные кольца, будучи расположены с определенными интервалами, подкрепляют зачастую довольно длинный и при этом сравнительно тонкостенный классифицирующий барабан и за счет этого препятствуют его бочкообразному растяжению при крайне высоких частотах вращения, предотвращая его возможную перегрузку или даже выход из строя.

Особенно целесообразно, чтобы вышеупомянутые опорные кольца были образованы парами выступающих радиально внутрь фланцев, которыми стыкуются друг с другом секции классифицирующего барабана, упоминаемые в следующем абзаце.

Классифицирующий барабан предпочтительно состоит из нескольких, предпочтительно - по меньшей мере четырех, секций. Такие секции расположены друг за другом вдоль общей оси вращения и соединены, предпочтительно - свинчены, друг с другом.

Особенно целесообразно, чтобы секции классифицирующего барабана состояли из двух групп, каждая из которых содержит одинаковые секции, поскольку применение унифицированных деталей позволяет снизить производственные издержки. При известных условиях это позволяет даже достичь экономичной модуляризации для целых конструктивных семейств, например, если оснащать более крупные центробежные классификаторы классифицирующими барабанами, состоящими не из двух наборов, содержащих по две конструктивно одинаковые секции, а из двух наборов, один из которых содержит две, а другой - три конструктивно одинаковые секции классифицирующего барабана.

В идеальном случае в середине классифицирующего барабана между двумя его секциями встроено промежуточное кольцо. Промежуточное кольцо имеет -предпочтительно на своей наружной боковой поверхности - одно или несколько углублений для установки балансировочного груза, в большинстве случаев - в виде по меньшей мере одной канавки под балансировочные грузы.

Такое дополнительное опорное кольцо может очень эффективно подкреплять среднюю область классифицирующего барабана, как раз особенно нагруженную центробежными силами, и предохранять ее от перегрузки.

Еще одна возможность дальнейшего развития изобретения заключается в том, что классифицирующий барабан имеет отражательный выступ, расположенный на его торцевых концах непосредственно у перехода к выходному отверстию для мелкой фракции. Отражательный выступ выдается радиально внутрь с наклоном, предпочтительно с наклоном под углом от 35° до 50°. Отражательный выступ препятствует возникновению у торцевой стороны классифицирующего барабана нежелательного потока сепарирующего воздуха, проходящего по кратчайшему пути от боковой поверхности классифицирующего барабана сразу в выходное отверстие для мелкой фракции, практически по типу "короткого замыкания". Дело в том, что подобный нежелательный поток сепарирующего воздуха при известных условиях увлекает в выходное отверстие для мелкой фракции просеянный классифицируемый материал лишь неполностью и таким образом приводит к возникновению своего рода частичного "короткого замыкания".

Диски, соединяющие классифицирующий барабан с валом рабочего колеса, предпочтительно состоят из обода, соединенного со ступицей по меньшей мере двумя, предпочтительно - по меньшей мере тремя, спицами.

Особенно целесообразно, чтобы такой обод образовывал внутреннюю боковую поверхность, конически расширяющуюся к выходному отверстию для мелкой фракции - причем такое расширение не только выполняется по типу общеизвестной в машиностроении фаски, но и занимает по меньшей мере 25%, предпочтительнее - по меньшей мере 45%, протяженности обода в направлении оси вращения. Этим улучшается направление течения транспортирующего мелкую фракцию сепарирующего воздуха там, где он выходит с высокой скоростью из торцевой стороны классифицирующего барабана в выходное отверстие для мелкой фракции. Тем самым предотвращается возникновение сильных завихрений, обусловленных слишком резким изменением проточного сечения в свету или резким отклонением потока при слишком высокой скорости его движения. Дело в том, что слишком сильные завихрения в этом месте могут приводить к тому, что часть мелкой фракции, переносимой истекающим сепарирующим воздухом, будет преждевременно оседать и накапливаться, затрудняя в этом месте движение потока, вместо того, чтобы полностью выноситься выходящим сепарирующим воздухом.

В рамках особенно предпочтительного варианта осуществления изобретения предусмотрено, что длина ступицы в направлении оси вращения больше длины обода диска. Так можно получить особенно прочное и жесткое на изгиб закрепление предлагаемых в изобретении частей вала рабочего колеса, не подверженное длительным вибрациям или по меньшей мере временным неуравновешенностям (например, при переходе субкритического диапазона частот вращения во время разгона). В идеальном случае длина ступицы в направлении оси вращения превышает соответствующую длину обода по меньшей мере на 30%, предпочтительнее - по меньшей мере на 50%.

Еще один, особенно выгодный вариант заключается в том, что каждая из первой и второй частей вала рабочего колеса образует выступающий из нее радиально наружу дисковый фланец. Этот дисковый фланец прилегает, предпочтительно всей поверхностью, к обращенной во внутреннюю полость классифицирующего барабана торцевой кольцевой поверхности соответствующей ступицы, сопряженной с этой частью вала рабочего колеса.

Дисковый фланец предпочтительно свинчен со ступицей, что не в последнюю очередь придает креплению соответствующей части вала дополнительную изгибную жесткость.

Другие возможности осуществления изобретения, другие технические эффекты и другие преимущества следуют из рассматриваемого ниже примера осуществления изобретения, поясняемого чертежами.

Перечень чертежей

На фиг. 1 приведено перспективное изображение предлагаемого в изобретении центробежного классификатора при взгляде на него под углом сверху и снаружи.

На фиг. 2 центробежный классификатор, показанный на фиг. 1, изображен с центральным разрезом плоскостью, перпендикулярной оси вращения.

На фиг. 3 центробежный классификатор, показанный на фиг. 1, изображен с разрезом плоскостью, проходящей вдоль оси вращения.

На фиг. 4 приведен фронтальный вид на плоскость разреза, показанного на фиг. 3.

На фиг. 5 приведен фронтальный вид на плоскость разреза, показанного на фиг. 2.

На фиг. 6 приведен общий вид рабочего колеса предлагаемого в изобретении центробежного классификатора.

На фиг. 7 приведен выполненный в увеличенном масштабе местный вид средней области показанного на фиг. 6 рабочего колеса, причем на этом местном виде промежуточное кольцо имеет опциональное исполнение с лопатками.

На фиг. 8 приведен выполненный в увеличенном масштабе местный вид фрагмента, показанного на фиг. 5.

На фиг. 9 приведен местный вид, показывающий возможность организации уплотнения в соответствии с изобретением.

На фиг. 10 показан тот же фрагмент, что и на фиг. 9, но во фронтальном разрезе.

Пример осуществления изобретения

Принцип действия центробежного классификатора

Принцип действия центробежного классификатора, используемый в работе предлагаемого в изобретении центробежного классификатора, уже был рассмотрен во вступительной части описания. В этом отношении во избежание повторов можно сослаться на вступительную часть описания.

Корпус классификатора

На фиг. 1 показан первый общий вид предлагаемого в изобретении центробежного классификатора 1 в предпочтительном примере его выполнения.

Хорошо виден корпус 2 классификатора. В нем вращается рабочее колесо классификатора, на фиг. 1 не показанное.

В предпочтительном исполнении классификатора его корпус 2 разделен горизонтальным фланцем 3 на верхнюю часть 2а и нижнюю часть 2b. Верхняя часть 2а в целом предпочтительно выполнена с возможностью ее отделения от нижней части и может либо сниматься полностью, либо откидываться вверх, поворачиваясь в меньшей мере в шарнирах 4 вокруг определяемой ими оси S поворота. Тем самым для проведения технического обслуживания обеспечена простота доступа к сепарационной камере, которую нужно чистить регулярно или после каждой загрузки при эксплуатации в периодическом режиме.

В сепарационной камере 10, ограничиваемой корпусом 2 классификатора и представляющей собой внутреннюю полость последнего, расположено рассматриваемое ниже рабочее колесо, способное вращаться вокруг оси L вращения. Рабочее колесо наглядно показано на фиг. 3, где оно обозначено ссылочным номером 7.

Как видно на чертежах, центробежный классификатор предпочтительно выполнен в виде горизонтального классификатора. Это означает, что ось L вращения, вокруг которой вращается рабочее колесо 7, в готовом к эксплуатации состоянии проходит горизонтально.

Благодаря этому уменьшается нагрузка на подшипники качения, на которых установлено рабочее колесо этого центробежного классификатора, удерживаемое подшипниками полностью или практически без люфтов. Это имеет значение при высоких частотах вращения, при которых работают подшипники качения, поскольку рабочее колесо вращается с окружной скоростью, предпочтительно составляющей от 50 до 150 м/с. Причина этого в том, что в случае горизонтально проходящей оси L вращения подшипники качения, расположенные с каждой стороны рабочего колеса, естественным образом воспринимают по существу одинаковую нагрузку. В случае же вращения рабочего колеса вокруг вертикально проходящей оси, в отличие от горизонтального исполнения, равномерное нагружение опор реализовать сложнее.

Над рабочим колесом корпус 2 классификатора имеет входное отверстие 5 для классифицируемого материала. Через это входное отверстие 5 в сепарационную камеру подается классифицируемый материал, состоящий из перемешанных крупной и мелкой фракций (большая черная стрелка). Обычно входное отверстие 5 для классифицируемого материала одновременно служит входным отверстием для сепарирующего воздуха. Таким образом, через это входное отверстие 5 для классифицируемого материала в сепарационную камеру также поступает по меньшей мере преобладающая часть сепарирующего воздуха. Благодаря предлагаемому в изобретении исполнению рабочего колеса особенно выгодному в аэродинамическом отношении и подробнее рассматриваемому ниже, изобретения позволяет, прежде всего, повысить отношение продукта к воздуху. Для предлагаемых в изобретении классификаторов это отношение в идеальном случае составляет по меньшей мере 0,5 кг, предпочтительнее - по меньшей мере 0,75 кг, классифицируемого материала на кубический метр сепарирующего воздуха. Опциональная верхняя граница этого отношения находится в районе 1 кг классифицируемого материала на кубический метр сепарирующего воздуха. Вышеупомянутая смесь классифицируемого материала и сепарирующего воздуха предпочтительно вводится в по существу тангенциальном направлении. Ввод среды в таком направлении способствует создающему эффект разделения фракций круговому движению классифицируемого материала в сепарационной камере. Как видно на чертежах, входное отверстие 5 для классифицируемого материала проходит, глядя в направлении оси L вращения, на преобладающей части длины сепарационной камеры.

На обоих торцевых концах сепарационной камеры корпус 2 классификатора имеет по одному выходному отверстию 6 для мелкой фракции. Через эти отверстия выносится окончательно выделенная мелкая фракция. Вынос мелкой фракции обычно осуществляется посредством сепарирующего воздуха, который также вытягивается через выходное отверстие 6 для мелкой фракции. Как видно на чертежах, мелкая фракция выносится предпочтительно в тангенциальном направлении, как это условно показано двумя малыми белыми стрелками.

Корпус 2 классификатора имеет выходное отверстие 8 для крупной фракции, которое обычно расположено полностью под рабочим колесом 7. Выход крупной фракции через соответствующее отверстие условно показан на фиг. 1 большой белой стрелкой.

Через выходное отверстие 8 для крупной фракции или через расположенный у него патрубок 9 для подачи вспомогательного воздуха в сепарационную камеру дополнительно вдувается, посредством не показанного на чертежах вентилятора, некоторая часть сепарирующего воздуха. Подача вспомогательного воздуха условно показана на фиг. 1 малой черной стрелкой. Благодаря этому, в частности, мелкие частицы, случайно упавшие в область выходного отверстия для крупной фракции или находящиеся на грани такого случайного падения в эту область, транспортируются обратно в сепарационную камеру. Это ведет к значительному улучшению качества результата классификации.

Другие подробности исполнения классификатора хорошо видны на фиг. 2, на которой показан поперечный разрез средней области классификатора в вертикальной плоскости и которую следует рассматривать совместно с фиг. 3.

На этих чертежах хорошо видны часть попавшего в разрез входного отверстия 5 для классифицируемого материала, расположенное за ним в направлении оси L вращения выходное отверстие 6 для мелкой фракции и расположенное под ним выходное отверстие 8 для крупной фракции, в отверстие которого в свету выдается направляющий орган 28. Также хорошо видно, что корпус 2 классификатора образует сепарационную камеру 10 в виде по существу цилиндрического барабана, который в данном случае проходит горизонтально. В этом барабане вращается рабочее колесо 7, находящееся на значительном расстоянии от внутренней боковой поверхности А барабана. Это расстояние А предпочтительно составляет от 25 до 65% наружного диаметра рабочего колеса 7.

В особенно предпочтительных случаях оно составляет от 32 до 40% наружного диаметра рабочего колеса 7. Рабочее колесо классификатора

Предлагаемое в изобретении рабочее колесо 7 классификатора и его конструкция наиболее наглядно представлены на фиг. 6 и 7.

Рабочее колесо 7 в основном состоит из классифицирующего барабана 14 с валом 11, определяющим ось его вращения.

Как сразу видно на фиг. 6, вал 11 рабочего колеса отличается тем, что он не проходит полностью насквозь через рабочее колесо 7. Вместо этого внутренняя полость его классифицирующего барабана 14, по меньшей мере на 80% ее длины, измеряемой в направлении оси L вращения, свободна от вала. В этой области несущую (силовую) функцию отсутствующего участка вала 11 рабочего колеса выполняет классифицирующий барабан 14, что подробнее поясняется ниже.

Как видно на чертежах, вал 11 рабочего колеса состоит из первой и второй частей 12, 13. Каждая из двух частей вала рабочего колеса заканчивается в соответствующем диске 15. Этот диск 15 рабочего колеса состоит из ступицы 16, соединенной по меньшей мере тремя спицами 17 с ободом 18, предпочтительно как единое целое. Ступица 16 имеет длину, измеряемую в направлении оси L вращения и превышающую соответствующую длину обода 18.

Как показано на фиг.6, на конце каждой части 12, 13 вала рабочего колеса, обращенном во внутреннюю полость классифицирующего барабана, образован дисковый фланец 19. Этот дисковый фланец 19 прилегает к внутренней торцевой стороне сопряженной с ним ступицы 16. Таким образом, соответствующий дисковый фланец 19 препятствует вытягиванию соответствующей части 12, 13 вала рабочего колеса наружу из ступицы 16. Кроме того, дисковый фланец 19 предпочтительно свинчен со ступицей 16. На фиг. 6 на дисковом фланце 19 первой части 12 вала рабочего колеса видны головки 35 соответствующих болтов, число которых предпочтительно составляет по меньшей мере шесть.

Как было упомянуто выше, классифицирующий барабан 14 выполняет несущую функцию в области, где вал 11 рабочего колеса отсутствует. Для этого боковая поверхность классифицирующего барабана выполнена толстостенной. Толщина его стенки может по существу соответствовать толщине стенки ступицы 16. Особенно целесообразно, чтобы толщина его стенки была больше 20 мм, в идеальном случае - находилась в диапазоне от 30 и 48 мм, ±0,3 мм. Дополнительную жесткость классифицирующему барабану придают выступающие внутрь дискообразные опорные кольца, из которых несколько предусмотрено на расстоянии друг от друга на внутренней поверхности рабочего колеса, и которые подробнее рассматриваются ниже. Преобладающая часть боковой поверхности классифицирующего барабана выполнена прерывистой. В этом случае она образует ситчатую или, предпочтительно, решетчатую или прерывистую структуру, через которую можно всасывать воздух. Решетчатая структура может отличаться, в частности, тем, что проемы в ней выполнены в направлении, параллельном продольной оси, по меньшей мере в 7,5 раза, а предпочтительнее - по меньшей мере в 10 раз, более длинными, чем в окружном направлении, что может улучшить характеристику всасывания.

Каждая часть 12, 13 вала рабочего колеса выполнена в виде ступенчатого вала с различными диаметрами. Предпочтительно, чтобы там, где этот ступенчатый вал имеет свой наибольший диаметр (не считая дискового фланца 19), его охватывала ступица 16.

Как видно на чертежах, обод 18 диска 15 выполнен в виде кольца, полностью замкнутого в окружном направлении. Торцевая сторона этого кольца прилегает к соответствующей торцевой поверхности классифицирующего барабана 14 и свинчена с ней. Свинчивание предпочтительно выполняется с внешней стороны диска 15. Соответственно этому в ободе 18 видны посадочные отверстия 20 под головки болтов, см. фиг. 6.

На фиг. 6 показано то, как внутренняя боковая поверхность 21 обода 18 конически расширяется к выходному отверстию для мелкой фракции. Это расширение представляет собой больше, чем обычную для машиностроения фаску. В рассматриваемом случае оно проходит на преобладающей части длины обода в направлении оси L вращения.

На своей наружной боковой поверхности каждый обод снабжен своего рода зубчатым венцом 22 или иного рода лопаточной структурой. Такая структура вместе с окружающим их корпусом образует своего рода импеллер и/или механический отбойник, расположенный в направлении потока перед уплотнительной щелью, с которой он функционально взаимодействует, см. фиг. 6 в сочетании с фиг. 10. Он препятствует попаданию в этот промежуток частиц материала, несмотря то, что щель между ротором и корпусом продувается воздухом.

Обод на своей наружной боковой поверхности предпочтительно снабжен одной или несколькими уплотнительными канавками 23, которые образуют часть лабиринтного уплотнения и посредством которых рабочее колесо на его торцевых сторонах уплотнено относительно выходного отверстия 6 для мелкой фракции, что подробнее рассматривается ниже.

В задней части фиг.6 показано предпочтительное выполнение спиц 17. Спицы 17 проходят от ступицы 16 к ободу 18, предпочтительно в строго радиальном направлении. Каждая спица 17 в месте ее соединения со ступицей 16 имеет такую же длину, измеряемую в направлении оси L вращения, что и ступица. При этом каждая спица 17 сужается по направлению к ободу 18. Это означает, что каждая из спиц, как правило, выдается во внутреннее пространство классифицирующего барабана 14, а с ее противоположной в направлении оси L вращения стороны выступает наружу за контур обода 18. Таким образом, спицы имеют относительно большую поверхность и благодаря этому могут эффективно способствовать закручиванию сепарирующего воздуха.

Классифицирующий барабан предпочтительно собран из нескольких отдельно изготовленных секций 14а и 14b. Эти секции расположены друг за другом вдоль общей оси L вращения и соединены, предпочтительно свинчены, друг с другом. В идеальном случае секции классифицирующего барабана имеют отношение полезной длины (NL) к полезному диаметру (ND), удовлетворяющее следующему равенству: NL/ND = 0,5…0,8. Полезная длина при этом соответствует общей протяженности в направлении, параллельном оси L вращения. Тогда одна секция классифицирующего барабана, простирающаяся вдоль оси L вращения на 500 мм, имеет диаметр 1000 мм.

Особенно выгоден вариант, в котором каждая из секций 14а, 14b классифицирующего барабана имеет на обеих своих торцевых сторонах кольцеобразный крепежный фланец 24а, 24b, 24с. Такой фланец выдается в радиально внутреннем направлении относительно внутренней боковой поверхности секции классифицирующего барабана на величину Н. При этом в идеальном случае Н ≥ 30 мм, см. фиг. 7, где обозначен размер Н. С другой точки зрения в этой связи можно сказать, что свободное проходное сечение полости барабана, определяемое диаметром XX в свету (см. фиг. 7), должно обеспечивать, в зависимости от размера Н, достаточно места для того, чтобы скорость течения здесь падала ниже 30 м/с. Тем не менее, конструкция безусловно должна обладать достаточной механической прочностью.

Таким образом, вышеупомянутый крепежный фланец полностью расположен во внутренней полости классифицирующего барабана. В нем имеются резьбовые соединения, посредством которых две соседние секции классифицирующего барабана скреплены друг с другом. Он также чаще всего имеет центрирующий паз или соответствующий ему центрирующий выступ 36, за счет взаимодействия которых соседние секции классифицирующего барабана точно позиционируются относительно друг друга. Такой центрирующий паз и центрирующий выступ, обозначенный ссылочным номером 36, показаны справа в средней части фиг. 7.

В этом примере осуществления изобретения каждая пара свинченных друг с другом кольцеобразных крепежных фланцев 24а, 24b, 24с образует уже упоминавшееся выше опорное кольцо. Применение таких опорных колец препятствует бочкообразному растяжению классифицирующего барабана 14 в его средней части под действием больших центробежных сил, обусловленных высокими скоростями вращения в эксплуатации, или даже позволяет предотвратить перегрузку классифицирующего барабана и его выход из строя.

При этом, как показано на фиг. 6, в середине классифицирующего барабана между двумя его секциями 14а встроено особое промежуточное кольцо 25. Это промежуточное кольцо 25 имеет на своей наружной боковой поверхности одно или несколько углублений для установки балансировочного груза, предпочтительно в виде по меньшей мере одной канавки 37 под балансировочные грузы, см. фиг. 7.

Кроме того, это промежуточное кольцо 25 вместе с привинченными к нему кольцеобразными крепежными фланцами 24а образует более широкое, а значит, способное выдерживать особенно высокую нагрузку, опорное кольцо описанного выше типа. Это решение особенно выгодно, поскольку в этом месте классифицирующий барабан 14 наиболее нагружен центробежными силами.

Как возможный вариант, промежуточное кольцо 25 может быть снабжено лопатками 26 (см. фиг. 7), выступающими из него еще дальше внутрь в радиальном направлении и предназначенными для того, чтобы направлять движение сепарирующего воздуха, не затрудняя описываемого ниже выравнивания давлений, действующих в разных частях внутренней полости барабана.

В прежних конструкциях классифицирующий барабан из соображений его прочности опирался в области описанного выше промежуточного кольца 25 на вал классификатора посредством диска с узкими проемами или завихряющими поток спицами. В предлагаемой же конструкции, благодаря обеспечиваемой ею максимальному проточному сечению барабана достигается гораздо лучшее выравнивание мгновенных давлений, действующих в левой половине классифицирующего барабана, сообщающейся с первым выходным отверстием для мелкой фракции, и в правой половине классифицирующего барабана, сообщающейся со вторым, расположенным с другой стороны, выходным отверстием для мелкой фракции.

Достигаемое за счет этого уменьшение пульсаций давления во внутренней полости классифицирующего барабана улучшает результат классификации, уже потому, что возникает меньше агломераций.

Как видно на чертежах, в частности на фиг. 6, радиально внутренний край каждого крепежного фланца 24а, 24b, 24с выполнен скошенным по всей ширине, примерно по типу односкатной крыши. По этой причине два свинченных друг с другом крепежных фланца образуют ребро, скошенное с обеих сторон по типу двухскатной крыши, причем эти скосы функционально представляют уклоны для соскальзывания классифицируемого материала. Это в процессе длительной эксплуатации надежно предотвращает отложение в этом месте чуть более тяжелой части классифицируемого материала, удерживаемой центробежными силами, как это могло бы быть при отсутствующих скосах и поверхности, проходящей параллельно оси L вращения.

По той же причине с двухсторонним скосом выполнены радиально внутренний край промежуточного кольца 25, а также внутренние края лопаток 26, если таковые имеются.

На фиг. 6 хорошо видно, что секции классифицирующего барабана в целом состоят из двух групп, каждая из которых содержит одинаковые секции. Как видно на чертеже, две секции 14а, расположенные рядом друг с другом в середине классифицирующего барабана 14, выполнены конструктивно идентичными, как и две конструктивно идентичные секции 14b, которыми классифицирующий барабан 14 заканчивается снаружи.

Наконец, на фиг. 6 показано, что на своих обоих торцевых концах, непосредственно у перехода к выходному отверстию 6 для мелкой фракции классифицирующий барабан имеет отражательный выступ 27, выдающийся радиально внутрь и одновременно с наклоном в направлении середины классифицирующего барабана 14. Назначение этого отражательного выступа описано выше.

Секции 14а и 14b классифицирующего барабана могут быть выполнены в виде отливок, например, из чугуна с шаровидным графитом, впоследствии подвергаемых точной механической обработке. Это позволяет особенно эффективно создавать проемы в наружной боковой поверхности классифицирующего барабана 14. Независимо от того, выполнен ли классифицирующий барабан цельным или составным, эти проемы необходимы для прохода сепарирующего воздуха во внутреннюю полость классифицирующего барабана. Кроме того, в случае цельного или составного рабочего колеса такие проемы предпочтительно являются единственными или по меньшей мере основными средствами, приводящими в сепарационной камере поступающий в нее поток сепарирующего воздуха и переносимого им классифицируемого материала во вращение, в результате которого вступают в действие центробежные силы, обеспечивающие разделение классифицируемого материала на фракции.

Направляющий орган, контролирующий выходное отверстие для крупной фракции

Предлагаемый в изобретении направляющий орган 28, контролирующий доступ к выходному отверстию для крупной фракции, наиболее наглядно представлен на фиг. 2, 5 и 8 и описывается со ссылкой на эти чертежи.

Предлагаемым в изобретении направляющим органом 28 может быть направляющая лопатка, или - при более широком толковании понятия "лопатка" - подобный лопатке направляющий орган. Его главная направляющая поверхность 29 искривлена таким образом, что набегающий на эту главную направляющую поверхность 29 классифицируемый материал отклоняется, или отбрасывается, внутрь к классифицирующему барабану 14. Благодаря этому мелкая фракция, все еще содержащаяся в набегающем на лопатку 26 классифицируемом материале и увлекаемая им радиально наружу, получает возможность отделиться от крупной фракции и втянуться сепарирующим воздухом во внутреннюю полость классифицирующего барабана 14. Это значительно улучшает качество классификации.

Следует заметить, что вышеупомянутое искривление предпочтительно является непрерывно вогнутым искривлением, с наклоном, направленным к классифицирующим барабану 14. Главная направляющая поверхность 29 предпочтительно выполнена в виде соответственно изогнутой пластины, сохраняющей свою форму благодаря примыкающим к ней с обеих сторон боковым пластинам 30, см. фиг. 5 и 8. Часто главную направляющую поверхность 29 также подкрепляют посредине (при измерении в направлении вдоль оси L вращения), в данном случае посредством приваренной к ней в качестве ребра жесткости боковой пластины 30 указанного типа. Лопатка предпочтительно выполнена так, чтобы не создавать завихрений, по меньшей мере значительных завихрений.

В направлении, параллельном оси L вращения, протяженность предлагаемого в изобретении, предпочтительно цельного, направляющего органа 28 обычно такова, что в направлении вдоль оси L вращения он перекрывает все выходное отверстие для крупной фракции. При взгляде в направлении вращения протяженность предлагаемого в изобретении направляющего органа 28 предпочтительно такова, что направляющий орган перекрывает более 45%, предпочтительнее - от 60% до 70%, площади в свету поверхности, которой выходное отверстие для крупной фракции открывается во внутренней боковой поверхности барабана, выполненного как часть корпуса классификатора и ограничивающего сепарационную камеру 10.

Особенно целесообразно, чтобы положение направляющего органа было регулируемым в направлении вращения и в противоположном направлении, в идеальном случае - бесступенчато регулируемым, что позволяло бы при необходимости перекрывать направляющим органом большую или меньшую часть площади в свету поверхности, которой выходное отверстие для крупной фракции открывается во внутренней боковой поверхности вышеупомянутого барабана, причем на чертежах такая возможность регулировки отдельно не показана. Таким образом предлагаемый в изобретении направляющий орган можно отрегулировать на максимальный средний диаметр частиц мелкой фракции, требуемый на выходе классификатора.

При этом одна особенность заключается в том, что направляющий орган 28 расположен на расстоянии X от внутренней боковой поверхности барабана, ограничивающей сепарационную камеру 10. Упомянутое здесь расстояние X предпочтительно составляет от 3 до 12 мм. В идеальном случае это расстояние может регулироваться, предпочтительно - регулироваться бесступенчато. В этой связи указанное расстояние зависит от количества крупных частиц, содержащегося в классифицируемом материале. Если содержание крупных частицы велико, разделение фракций нужно производить быстрее. Тогда указанное расстояние, как правило, устанавливают на большее значение, чтобы крупная фракция выгружалась быстрее.

Такое расположение направляющего органа 28 приводит к тому, что классифицируемый материал (крупная фракция), движущийся вдоль вышеупомянутой внутренней боковой поверхности на радиальном расстоянии от нее, меньшем или равном X, проходит под направляющий орган 28 и затем выносится в выходное отверстие для крупной фракции. Лишь та часть классифицируемого материала, что движется вдоль вышеупомянутой внутренней боковой поверхности на радиальном расстоянии от нее, большем X и меньшем Y, отклоняется к классифицирующему барабану 14. При этом расстояние Y предпочтительно определяется выражением (DSK-DSR)/2, где DSK - внутренний диаметр сепарационной камеры, a DSR - наружный диаметр классифицирующего барабана. В качестве альтернативы можно сказать, что расстояние Y" должно находиться в диапазоне значений между 1/2 DSR и 2/6 DSR.

Следует также заметить, что направляющий орган 28 особенно эффективен во взаимодействии с подачей вспомогательного воздуха через патрубок 9, поскольку два этих технических решения вместе создают синергетический эффект.

Это хорошо видно на фиг. 5.

Направляющий орган 28 усиленно вынуждает вспомогательный воздух, вдуваемый через соответствующий патрубок 9, поступать в сепарационную камеру 10 с ориентацией в тангенциальном направлении. Он препятствует тому, чтобы незаторможенный поток вспомогательного воздуха врезался под тупым углом в сепарирующий воздух, вращающийся с высокой скоростью в сепарационной камере 10, порождая нежелательные завихрения, или уменьшает склонность потока вспомогательного воздуха к такому поведению.

Одновременно направляющий орган 28 успокаивает течение воздуха в области, в которой выделяется прошедшая под направляющий орган 28 крупная фракция. Дело в том, что в этой области направляющий орган 28 создает, по меньшей мере в основном, аэродинамически затененное пространство, если сравнивать с сепарирующим воздухом, циркулирующим с высокой скоростью в сепарационной камере.

Все это дает значительное улучшение качества классификации.

Торцевое уплотнение рабочего колеса

Еще одной задачей, решаемой в рамках изобретения, является как можно более эффективное уплотнение перехода между сепарационной камерой 10 и выходным отверстием 6 для мелкой фракции на торцевой стороне классифицирующего барабана 14. Это важно, поскольку недостатки уплотнения в этом месте ведут к загрязнению мелкой фракции, уже выделенной с высоким качеством классификации, материалом, еще не прошедшим или неполностью прошедшим классификацию. Это нужно исключить.

С этой целью здесь предусмотрено бесконтактное уплотнение.

Для реализации такого уплотнения корпус 2 классификатора в области места уплотнения между сепарационной камерой 10 и выходным отверстием 6 для мелкой фракции выполнен в виде двухстенной области. Эта двухстенная область обозначена на фиг. 3 буквой D.

Через эту двух стенную область D к месту уплотнения подводится сжатый воздух.

Собственно место уплотнения показано в увеличенном масштабе на фиг. 10. Здесь виден, прежде всего, фрагмент обода 18. Он имеет на своей наружной стороне несколько проходящих в окружном направлении уплотнительных канавок 23, в рассматриваемом случае предпочтительно три уплотнительных канавки, кратко упомянутые выше, см. описание фиг. 6.

На краю двухстенной области, вблизи места уплотнения, установлена уплотнительная вставка 31, см. снова фиг. 10. Хотя уплотнение и работает по меньшей мере в основном бесконтактно, уплотнительная вставка 31 предпочтительно выполнена сменной, поскольку, учитывая длительность ее эксплуатации в содержащей мелкую пыль атмосфере, ее следует рассматривать как изнашивающуюся деталь. Эта уплотнительная вставка образует три выступающих и проходящих в окружном направлении уплотнительных кольца 32. Каждое из этих уплотнительных колец 32 входит в соответствующую ему уплотнительную канавку 23 в ободе 18.

Поскольку уплотнение работает бесконтактно, выступающие и проходящие в окружном направлении уплотнительные кольца 32 и сопряженные с ними уплотнительные канавки 23 образуют своего рода лабиринт. Для придания этому уплотнению реального запирающего эффекта уплотнительная вставка 31 выполнена с отверстием 34 для вдувания сжатого воздуха, а предпочтительно - с несколькими такими отверстиями, через которые в распределительный канал 33, ведущий к вышеупомянутому уплотнительному лабиринту, вдувается сжатый воздух, подводимый к месту уплотнения через двух стенную область, см. фиг. 10.

Из распределительного канала 33 часть вдуваемого сжатого воздуха уходит в сепарационную камеру 10, препятствуя проникновению классифицируемого материала в тракт ее истечения. Меньшая часть вдуваемого сжатого воздуха уходит в выходное отверстие 6 для мелкой фракции. Последнее происходит потому, что на пути этой части вдуваемого сжатого воздуха находится не один, а два гасителя энергии, каждый из которых образован уплотнительным кольцом 32 и уплотнительной канавкой 23, из-за чего расход воздуха здесь соответственно меньше.

Такое бесконтактно работающее уплотнение дает большое преимущество, учитывая высокие скорости вращения рабочих колес предлагаемых в изобретении классификаторов.

Заключительные замечания общего характера

Независимо от уже сформулированных патентных притязаний и/или признаков из описания, но также в комбинации с ними, заявитель оставляет за собой право испрашивания охраны также на центробежный классификатор 1, отличающийся тем, что рабочее колесо 7 в области его торцевых сторон и по его наружной боковой поверхности уплотнено относительно корпуса 2 классификатора бесконтактным уплотнением, в которое вдувается запирающий воздух, уходящий, предпочтительно - большей частью, в сепарационную камеру 10 и, предпочтительно - меньшей частью, в выходное отверстие 6 для мелкой фракции.

Независимо от уже сформулированных патентных притязаний и/или признаков из описания, но также в комбинации с ними, заявитель оставляет за собой право испрашивания охраны также на центробежный классификатор 1, классифицирующий барабан 14 которого на его торцевых концах, непосредственно у перехода к выходному отверстию 6 для мелкой фракции имеет отражательный выступ 27, выдающийся радиально внутрь и одновременно с наклоном в направлении середины оси вращения классифицирующего барабана 14.

Независимо от уже сформулированных патентных притязаний и/или признаков из описания, но также в комбинации с ними, заявитель оставляет за собой право испрашивания охраны также на центробежный классификатор 1, в котором длина ступицы 16 для крепления части 12, 13 вала рабочего колеса, измеряемая в направлении оси L вращения, больше длины обода 18 диска 15, удерживающего классифицирующий барабан на месте.

Для исключения возможностей обхода патентной охраны необходимо отметить, что все изложенное выше относится и к центробежным классификаторам, соответствующим уже сформулированным патентным притязаниям за исключением того, что они имеют единственное выходное отверстие для мелкой фракции, расположенное только с одной стороны, в частности, когда речь идет о вертикальных центробежных классификаторах.

Перечень ссылочных обозначений

1 центробежный классификатор

2 корпус классификатора

2а верхняя часть корпуса классификатора

2b нижняя часть корпуса классификатора

3 горизонтальный фланец

4 шарнир для раскрытия корпуса классификатора, разделенного на две половины

5 входное отверстие для классифицируемого материала

6 выходное отверстие для мелкой фракции классифицируемого материала

7 рабочее колесо

8 выходное отверстие для крупной фракции классифицируемого материала

9 подача вспомогательного воздуха

10 сепарационная камера

11 вал рабочего колеса

12 первая часть вала 11 рабочего колеса

13 вторая часть вала 11 рабочего колеса

14 классифицирующий барабан

14а секция классифицирующего барабана, первый тип

14b секция классифицирующего барабана, второй тип

15 диск, состоящий из ступицы, спицы и обода

16 ступица

17 спица

18 обод

19 дисковый фланец

20 посадочное отверстие под головку болта

21 внутренняя боковая поверхность обода

22 зубчатый венец

23 уплотнительные канавки

24а кольцеобразный крепежный фланец

24b кольцеобразный крепежный фланец

24с кольцеобразный крепежный фланец

25 промежуточное кольцо

26 лопатка

27 отражательный выступ

28 направляющий орган

29 главная направляющая поверхность

30 боковая пластина

31 уплотнительная вставка

32 уплотнительное кольцо

33 распределительный канал

34 отверстия для вдувания сжатого воздуха

35 головки болтов

36 центрирующий выступ

37 канавка под балансировочные грузы

А радиальное расстояние между внутренней боковой поверхностью сепарационной камеры и наружной боковой поверхностью классифицирующего барабана.

D двухстенная область

DSK внутренний диаметр сепарационной камеры, или ограничивающего ее барабана

DSR наружный диаметр классифицирующего барабана

Н величина протяженности

L ось вращения

ND полезный диаметр классифицирующего барабана

NL полезная длина классифицирующего барабана

S ось поворота пары шарниров 4

X наименьшее радиальное расстояние между направляющим органом 28 и внутренней боковой поверхностью сепарационной камеры.

Y максимальное радиальное расстояние, на котором вращающийся в сепарационной камере классифицируемый материал может находиться относительно внутренней боковой поверхности сепарационной камеры, чтобы еще входить в непосредственный контакт с направляющим органом 28

Y'' радиальный зазор между направляющим органом 28 и рабочим колесом

XX диаметр в свету внутри кольцеобразного крепежного фланца

Предложенная группа изобретений относится к центробежному классификатору, используемому для разделение классифицируемого материала на фракции. Центробежный классификатор содержит корпус классификатора и рабочее колесо, способное вращаться в корпусе классификатора. Корпус классификатора имеет по меньшей мере одно входное отверстие для классифицируемого материала, по меньшей мере одно выходное отверстие для его крупной фракции, а также по меньшей мере первое выходное отверстие для его мелкой фракции. Рабочее колесо образовано классифицирующим барабаном и несущим классифицирующий барабан валом рабочего колеса, установленным с возможностью вращения, предпочтительно вокруг горизонтальной оси. Боковая поверхность классифицирующего барабана выполнена прерывистой таким образом, что во время работы классификатора она приводит во вращение падающий на нее с наружной стороны классифицирующего барабана классифицируемый материал и пропускает через себя в радиально внутреннем направлении сепарирующий воздух. По меньшей мере одно выходное отверстие для мелкой фракции расположено на конце классифицирующего барабана с возможностью выноса в это выходное отверстие мелкой фракции из внутренней полости классифицирующего барабана через свободную торцевую поверхность классифицирующего барабана. Вал рабочего колеса состоит из двух частей, между которыми отсутствует непосредственное соединение, обеспечивающее передачу сил. Первая часть вала рабочего колеса проходит от диска, несущего классифицирующий барабан в области его первой торцевой стороны, наружу в направлении от классифицирующего барабана. Вторая часть вала рабочего колеса проходит от диска, несущего классифицирующий барабан в области его второй торцевой стороны, наружу в направлении от классифицирующего барабана. Согласно другому варианту выполнения классификатора в области по меньшей мере одного выходного отверстия для крупной фракции установлен направляющий орган, расположенный на расстоянии X от внутренней боковой поверхности участка корпуса классификатора, охватывающего классифицирующий барабан, и выполненный так, что классифицируемый материал, движущийся вдоль вышеупомянутой внутренней боковой поверхности на радиальном расстоянии от нее, меньшем или равном X, проходит под направляющий орган и затем выносится в выходное отверстие для крупной фракции. Классифицируемый материал, движущийся вдоль вышеупомянутой внутренней боковой поверхности на радиальном расстоянии от нее, большем X, отклоняется в радиально внутреннем направлении к классифицирующему барабану. Технический результат – повышение производительности классификации, а также улучшение качества классификации. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Центробежный классификатор (1), содержащий корпус (2) классификатора и рабочее колесо (7), способное вращаться в корпусе (2) классификатора, причем:

- корпус (2) классификатора имеет по меньшей мере одно входное отверстие (5) для классифицируемого материала, по меньшей мере одно выходное отверстие (8) для его крупной фракции, а также по меньшей мере первое выходное отверстие (6) для его мелкой фракции,

- рабочее колесо (7) образовано классифицирующим барабаном (14) и несущим классифицирующий барабан (14) валом (11) рабочего колеса, установленным с возможностью вращения, предпочтительно вокруг горизонтальной оси,

- боковая поверхность классифицирующего барабана (14) выполнена прерывистой таким образом, что во время работы классификатора она приводит во вращение падающий на нее с наружной стороны классифицирующего барабана (14) классифицируемый материал и пропускает через себя в радиально внутреннем направлении сепарирующий воздух,

- по меньшей мере одно выходное отверстие (6) для мелкой фракции расположено на конце классифицирующего барабана (14) с возможностью выноса в это выходное отверстие мелкой фракции из внутренней полости классифицирующего барабана (14) через свободную торцевую поверхность классифицирующего барабана (14),

отличающийся тем, что вал (11) рабочего колеса состоит из двух частей (12, 13), между которыми отсутствует непосредственное соединение, обеспечивающее передачу сил, причем первая часть (12) вала (11) рабочего колеса проходит от диска (15), несущего классифицирующий барабан (14) в области его первой торцевой стороны, наружу в направлении от классифицирующего барабана (14), а вторая часть (13) вала (11) рабочего колеса проходит от диска (15), несущего классифицирующий барабан (14) в области его второй торцевой стороны, наружу в направлении от классифицирующего барабана (14).

2. Центробежный классификатор (1), содержащий корпус (2) классификатора и рабочее колесо (7), способное вращаться в корпусе (2) классификатора, причем:

- корпус (2) классификатора имеет по меньшей мере одно входное отверстие (5) для классифицируемого материала, по меньшей мере одно выходное отверстие (8) для его крупной фракции, а также по меньшей мере первое выходное отверстие (6) для его мелкой фракции,

- рабочее колесо (7) образовано классифицирующим барабаном (14) и несущим классифицирующий барабан (14) валом (11) рабочего колеса, установленным с возможностью вращения, предпочтительно вокруг горизонтальной оси,

- боковая поверхность классифицирующего барабана (14) выполнена прерывистой таким образом, что во время работы классификатора она приводит во вращение падающий на нее с наружной стороны классифицирующего барабана (14) классифицируемый материал и пропускает через себя в радиально внутреннем направлении сепарирующий воздух,

- по меньшей мере одно выходное отверстие (6) для мелкой фракции расположено на конце классифицирующего барабана (14) с возможностью выноса в это выходное отверстие мелкой фракции из внутренней полости классифицирующего барабана (14) через свободную торцевую поверхность классифицирующего барабана (14),

отличающийся тем, что в области по меньшей мере одного выходного отверстия (8) для крупной фракции установлен направляющий орган (28), расположенный на расстоянии X от внутренней боковой поверхности участка корпуса классификатора, охватывающего классифицирующий барабан (14) и выполненный так, что классифицируемый материал, движущийся вдоль вышеупомянутой внутренней боковой поверхности на радиальном расстоянии от нее, меньшем или равном X, проходит под направляющий орган (28) и затем выносится в выходное отверстие (8) для крупной фракции, а классифицируемый материал, движущийся вдоль вышеупомянутой внутренней боковой поверхности на радиальном расстоянии от нее, большем X, отклоняется в радиально внутреннем направлении к классифицирующему барабану (14).

3. Центробежный классификатор (1) по п. 2, отличающийся тем, что направляющий орган (28) частично перекрывает в направлении потока выходное отверстие (8) для крупной фракции, предпочтительно перекрывает более 35%, еще предпочтительнее - более 50%, площади его поперечного сечения в свету, причем степень перекрытия предпочтительно является регулируемой, в идеальном случае - регулируемой бесступенчато.

4. Центробежный классификатор по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере одна часть, предпочтительно - обе части (12, 13) вала (11) рабочего колеса, установлена(-ы) на опорах за пределами сепарационной камеры (10), причем обе части (12, 13) вала рабочего колеса предпочтительно также проходят через соответствующие выходные отверстия (6) для мелкой фракции и установлены на опорах лишь снаружи выходных отверстий (6) для мелкой фракции, с их обращенной от сепарационной камеры (10) стороны.

5. Центробежный классификатор (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере одно выходное отверстие (8) для крупной фракции расположено под классифицирующим барабаном (14), а у выходного отверстия (8) для крупной фракции предусмотрен ввод сепарирующего воздуха, обтекающего классифицирующий барабан (14).

6. Центробежный классификатор (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что отношение полезной длины (NL) классифицирующего барабана (14) к максимальному полезному наружному диаметру (ND) классифицирующего барабана (14) больше или равно 2, в идеальном случае больше или равно 2,3.

7. Центробежный классификатор (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что от внутренней боковой поверхности классифицирующего барабана (14) выступают радиально внутрь лопатки (26).

8. Центробежный классификатор (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что от внутренней боковой поверхности классифицирующего барабана (14) выступают радиально внутрь опорные кольца, замкнутые в окружном направлении.

9. Центробежный классификатор (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что классифицирующий барабан (14) состоит из нескольких, предпочтительно - по меньшей мере четырех, секций (14а; 14b), расположенных друг за другом вдоль общей оси (L) вращения и соединенных, предпочтительно - свинченных, друг с другом, причем секции (14а; 14b) классифицирующего барабана в идеальном случае состоят из двух групп, каждая из которых содержит одинаковые секции.

10. Центробежный классификатор (1) по п. 9, отличающийся тем, что на торцевых сторонах каждой секции (14а; 14b) классифицирующего барабана образован кольцеобразный крепежный фланец (24а; 24b; 24с), выдающийся в радиально внутреннем направлении относительно внутренней боковой поверхности секции (14а; 14b) классифицирующего барабана на величину (Н), причем по меньшей мере один крепежный фланец (24) каждой секции (14а; 14b) классифицирующего барабана предпочтительно выполнен скошенным по меньшей мере на 25% своей радиальной протяженности.

11. Центробежный классификатор (1) по п. 9 или 10, отличающийся тем, что в середине классифицирующего барабана (14) между двумя его секциями (14а, 14а) встроено промежуточное кольцо (25), причем промежуточное кольцо (25) предпочтительно имеет на своей наружной боковой поверхности одно или несколько углублений для установки балансировочного груза, предпочтительно в виде по меньшей мере одной канавки под балансировочные грузы.

12. Центробежный классификатор (1) по пп. 6 и 11, отличающийся тем, что промежуточное кольцо (25) имеет лопатки (26), выступающие радиально внутрь от его внутренней боковой поверхности.

13. Центробежный классификатор (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждый диск (15) рабочего колеса состоит из обода (18), соединенного по меньшей мере двумя, предпочтительно по меньшей мере тремя, спицами (17) со ступицей (16), причем обод (18) предпочтительно образует внутреннюю боковую поверхность, конически расширяющуюся к выходному отверстию (6) для мелкой фракции.

14. Центробежный классификатор (1) по п. 13, отличающийся тем, что каждая из первой и второй частей вала (11) рабочего колеса образует выступающий из нее радиально наружу дисковый фланец (19), прилегающий к обращенной во внутреннюю полость классифицирующего барабана (14) торцевой кольцевой поверхности ступицы (16), сопряженной с этой частью вала (11) рабочего колеса, и предпочтительно свинченный со ступицей (16).

15. Центробежный классификатор по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что номинальная частота вращения классифицирующего барабана обеспечивает достижение или превышение целевого значения окружной скорости 160 м/с на наружном диаметре классифицирующего барабана.