Устройство для электростатического разделения частиц Советский патент 1985 года по МПК B03C7/12 

00

00 00 ел

Изобретение относится к разделений дисперсных частиц и может быть использовано в порошковой металлургии при производстве абразивных порошков и в микробиологии для разделения электропроводных или заряженных неэлектропроводных частиц по массам, а для частиц одинаковой формы - по массам и размерам.

Цель изобретения -т- повышение эффективности процесса разделения высокодисперсных частиц.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1, в котором расположен горизонтальный зарядный электрод 2 и сетчатые электроды 3. В корпусе расположены два вертикальных параллельных между собой электрода 4 пластинчатой формы, связанные с генератором импульсного напряжения (находится вне корпуса и не показан). Между этими электродами расположены параллельные сетчатые электроды 3, размеры ячеек которых больше, чем самая крупная из разделяемых частиц. Эти электроды связаны с источником постоянного напряжения, который находится вне корпуса (не показан). Между сетчатыми электродами 3 расположен зарядный электрод 2 в виде удлиненной пластины, расположенной горизонтально. Сетчатые электроды и электроды, связанные с генератором импульсного напряжения, расположены вдоль большей стороны электрода 2. Вдоль короткой стороны электрода 2 размешены ограждаюшие электроды 5. Сетчатые 3 и ограждающие 5 электродь заряженц электрическим потенциалом, знак которого одинаков с знаком заряда зарядного электрода. Между парой электродов, образованной сетчатым электродом 3 и электродом 4, связанным с генератором импульсного напряжения, расположены осадительные электроды 6.

Для устранения влияния свойств среды (газа, жидкости), в которой проводится процесс разделения, т.е. влияния гидродинамического сопротивления, броуновского движения молекул и коагуляции частиц, вызванной этим движением, процесс производится при пониженном давлении.

Чтобы выделить из смеси частицы с различными-размерами, фракцию частиц с возможно меньшим разбросом размеров, на частицы воздействуют электростатическим полем с частотой, равной собственной частоте колебаний тех частиц, которые необходимо выделить.

Устройство работает следующим образом.

В корпусе 1 создают вакуум. Через шлюзовое устройство и бункер (не показаны) частицы попадают на горизонтально расположенный зарядный электрод 2, который ограничен по периметру вертикально расположенными сетчатыми 3 и ограждающими 5 электродами.

Электропроводные частицы, получив заряд от электрода 2, отталкиваются от него и располагаются над ним на расстоянии, зависящем от отношения заряда частицы к массе. В случае разделения предварительно заряженных частиц на зарядный электрод электроды 3 и 5 подают электрический заряд, знак которого одинаков с знаком заряда частиц. В дальнейшем разделение неэлектропроводных частиц идет так, как и разделение электропроводных.

Так как заряд электродов 3 одинаков с знаком заряда частиц, то последние отталкиваются и от электродов 3 с силой, обратно пропорциональной расстоянию от частицы до электрода, и располагаются в плоскости симметрии устройства.

Электростатические поля, создаваемые электродами 3, создают квазиупругие силы

воздействия на разделяемые частицы.

В этих условиях частицы имеют собственные частоты колебаний, причем для частиц с различными массами они различны. Частицы, имеющие одинаковое отношение

5 массы к площади поверхности, имеют одинаковую частоту собственных колебаний. Если при этом частицы с одинаковой массой имеют -и одинаковую форму, а такая корреляция наблюдается для кристаллических частиц и, например, для вирусов одного

0 вида, то такие частицы имеют и одинаковые размеры.

На ограждающие электроды 5 подают заряд, одинаковый с знаком заряда частиц, и таким образом препятствуют вылету частиц из межэлектродного пространства в направлении, перпендикулярном электродам 5. На электроды 4 подают напряжение с частотой, равной частоте собственных колебаний тех частиц, которые необходимо выделить. Эти частицы начинают резонансные

колебания.

Кинетическая энергия тех частиц, которые соответствуют условиям резонансных колебаний, увеличивается в результате колебаний и достигает таких величин, которые достаточны для преодоления сил отталкивания какого-либо из электродов 3 и полета частиц сквозь электроды 3.

Ударяться об электроды 3 и налипать на них частицы не будут, так как знак заряда частиц и сеток электродов 3 одинаков.

0 Пролетев сквозь электроды 3, частицы с размерами а под действием собственного веса и электростатического поля электродов б, заряженных потенциалом, знак которого различен с знаком заряда частиц, осаждаются на Электроде 6.

5 Для выделения больщих частиц на электроды 4 подается напряжение с меньшей частотой импульсов, в состояние резонанса попадают большие частицы б и, пролетев

сквозь электроды 3, эти частицы собираются электродами 7, на которые в это время подают напряжение, противоположное по знаку заряду частиц.

Разделение частиц с размерами большими 40-10 мкм приводится на ситовых аппаратах различных конструкций. Значительные затруднения при эксплуатации таких аппаратов вызываются износом сит и их забиваемостью разделяемыми частицами, что значительно увеличивает себестоимость продукции.

Частицы с размерами меньшими 10- 40 мкм разделяются на жидкостных центрифугах, а также газодинамических аппаратах (циклонах, антициклонах, вихревых камерах). На этих аппаратах невозможно разделение частиц с размерами меньшими 1 - 0,2 мкм и требуется проводить повторные

циклы разделения, количество которых доходит до 10-20 при длительности каждого цикла 10-40 мин.

Эти процессы до сих пор не автоматизированы, что приводит к увеличению себестоимости продукции.

В предлагаемой установке работа легко может быть автоматизирована. Процесс выделения частиц имеет длительность в несколько секунд и не требует значительного времени для переходов от выделения одной фракции к выделению следующей. Такой переход требует лишь такого времени, которое необходимо для переключения генератора импульсного напряжения на следуюш,ую резонансную частоту и переключения напряжения на следующий осаждающий электрод.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ, включающее корпус, размещенные в нем вертикально и параллельно установленные сетчатые электроды, подключенные к источнику постоянного напряжения, пластинчатые электроды, установленные по обе стороны от сетчатых электродов параллельно им, зарядный электрод, питатель, установленный между сетчатыми электродами в верхней части устройства, и приемники продуктов разделения, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности процесса разделения высокодисперсных частиц, оно дополнительно снабжено источником импульсного напряжения, подключенным к пластинчатым электродам, и плоскими осадительными электродами, а сетчатые электроды подключены к одному полюсу источника постоянного напряжения, при этом зарядный электрод выполнен плоским и расположен: горизонтально между сетчатыми электродами в нижней части устройства, а осадительные электроды размещены между сетчатыми и пластинчатыми электродами в одной плоскости с зарядным электродом, причем зарядный электрод имеет одинаковую полярность с сетчатыми электродами, а осадительные электроды - противоположную. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью исключения вылета частиц из межэлектродного пространства, оно сл снабжено ограждающими электродами, установленными вертикально по обе стороны от зарядного электрода перпендикулярно сетчатым электродам и имеющими одинаковую полярность с последними.

6(jd А

6 7

puQ. 2