Каскадный классификатор Советский патент 1992 года по МПК B07B4/02 

Изобретение относится к устройствам сухого обогащения и фракционирования сыпучих материалов в воздушной среде и предназначено для разделения порошков на два продукта по граничному зерну 0,05- 5,0 мм.

Каскадный классификатор может применяться в металлургической, химической, горнодобывающей и других отраслях промышленности.

Известны гравитационные пневматические классификатогы по авт. ев N°. 988364, кл. В 07 В 4/02, 23..81, авт ев №1069877, кл. В 07 В 4/08, 14.05.82, авт ев № 1088817, кл. В 07 В 4/00, 07.02.83 авт св. № 1122376, кл. В 07 В 4/00, 28.03.83.

Основной особенностью этих аппаратов, как и прототипе авг св. № 522860, кл.

В 07 В 4/00, 1976) является наличие пересыпных элементов, установленных в шахматном порядке по высоте.

Конструкция классификатора предусматривает зигзагообразное поступательное движение воздушного потока вверх и интенсивное вихреобразование над и под пересыпными полками.

Прототип работает следующим образом. Исходный продукт поступает на один из пересыпных элементов и с него в восходящий воздушный поток. Крупные зерна Ki под преобладающим действием силы тяжести опускаются, поочередно скатываются с пересыпных элементов и, пересекая восходящий воздушный поток, очищаются от мелких частиц Mi Эти частицы подхватываются потоком и выносятся в верхнюю часть

СО

ю ю

шахты классификатора. Однако в результате многочисленных соударений между собой и стенками аппарата скорости частиц одного размера приобретают различные значения, как по величине, так и по направлению. При этом часть мелких частиц Ма может опускаться, а некоторая доля крупных зерен К2 - подниматься.

Для перечистки этих случайных фракций большое значение имеет образование вихрей в шахте классификатора. Попадая в надполочный вихрь А, частицы под действием центробежной силы расслаиваются, выбрасываются из него и разделяются в восходящем потоке. Одновременно разбиваются слипшиеся агрегаты частиц мелких фракций, что исключает их попадание в крупный продукт.

Расслаивающее и диспергирующее действие подполочного вихря Б аналогично, но частицы сыпучего материала выбрасываются из него не в ядро разделяющего потока, а на ближнюю стенку классификатора и осаждаются вдоль нее на расположенный ниже пересыпной элемент, где разделяются.

Прототип и другие перечисленные классификаторы имеют следующие существенные недостатки.

1.Низкое качество сепарации при разделении по тонким границам (менее 100 мкм). Если для разделения по крупной границе скорость воздушного потока а соответственно и интенсивность вихреоб- разования достаточно велики и расслоение частиц в вихрях происходит эффективно, при малых границах разделения интенсивность вихреобразования и расслаивания снижается. Вероятность попадания случайных фракций мелких частиц в крупные и крупных зерен в мелкий продукт возрастает, что ухудшает качество классификации

2.Неэффективное действие подполоч- ных вихрей.

В рассматриваемых конструкциях аппаратов подполочные вихри ориентированы так, что большая часть расслоившихся и диспергированных частиц отбрасывается к стенкам и, осаждаясь вдоль них, смешивается на нижних пересыпных элементах с уже разделенным потоком крупных зерен Возникает необходимость в повторной классификации, эффективность работы аппарата снижается

3.Невозможность автономной регулировки работы каждой разделительной ступени (каскада).

При разделении сыпучего материала необходимо в верхней части классификатора задержать поднимающиеся случайные

крупные зерна и вернуть их вниз, а в нижней части аппарата обеспылить опускающийся крупный продукт. Существующие конструкции аналогов этого сделать не позволяют,

так как разделение происходит одинаково во всех секциях.

Цель изобретения - повышение качества сепарации и производительности за счет интенсификации разделяющего воздейст0 вия на частицы сыпучего материала и возможности регулирования величины этого воздействия автономно на каждой ступени разделения.

Поставленная цель достигается тем, что

5 в каскадном классификаторе, включающем сепарационную шахту с пересыпными полками, установленными на ее боковых стенках наклонно в шахматном порядке, загрузочное приспособление, расположен0 ное в средней части сепарационной шахты, патрубок для подачи воздушного потока, установленный в нижней части шахты, разгрузочные приспособления крупной и мелкой фракций, расположенные соответственно в

5 нижней и верхней частях шахты, имеются распределительные элементы, каждый из которых расположен между смежными пересыпными полками и выполнен в виде поворотной пластины с горизонтальной осью

0 в средней ее части.

Пластины предназначены для регулирования направления и скорости движения воздушного потока и частиц материала в подполочных вихрях. Установка пластин на

5 горизонтальных осях обусловлена тем, что возникающие при движении двухфазного потока около пересыпных полок вихри вращаются также вокруг горизонтальных осей, и аналогичная ориентация пластин не нару0 тает симметричности вихрей, не отклоняет их к стенкам и способствует равномерному распределению материала по ширине шахты Расположение осей в средней части пла- сгин позволяет изменять положение как

5 верхних, так и нижних их кромок и, тем самым, более гибко и эффективно регулировать скорость и направление движения частиц во всем вихре.

Конкретное расположение пластин в

0 шахте зависит от условий проведения процесса т е от физических свойств классифицируемого материала (грансостава, формы и плотности частиц), требуемой границы разделения скорости воздушного потока и оп5 ределяется экспериментально.

Так, в верхних секциях (выше уровня ввода исходного материала) пластины должны быть ориентированы таким образом, чтобы возвращать частицу материала из- под полки в центр потока с как можно большим дополнительным ускорением. Это достигается, когда верхняя кромка пластин отклонена от вертикали к стенке шахты.

В нижних секциях классификатора задача обратная - необходимо направлять материал вверх на перечистку от случайно попавших мелких частиц. Здесь пластины должны быть отклонены верхней частью в противоположную сторону - к кромке полок.

Ориентацию пластин изменяют поворотом их вокруг оси, для их фиксации в задан- ном положении служит специальное устройство.

Для оценки величины дополнительной инерционной силы, позволяющей интенсифицировать разделяющее воздействие на частицы сыпучего материала, рассмотрим действующие на частицы силы.

Исходя из второго закона Ньютона имеем:

m

U

mg-ЈFpo - ,

dv dt где t - время;

m - масса частицы;

v - скорость движения частицы;

g -ускорение свободного падения;

| - коэффициент аэродинамического сопротивления;

F - площадь миделевого сечения частицы;

РО плотность среды;

U - относительная скорость движения частицы.

Как в прототипе, так и в предлагаемом устройстве сила тяжести mg постоянна. Меняется лишь сила аэродинамического сопротивления. В результате того, что в предлагаемом устройстве зазор между распределяющей пластиной и нижней поверхностью пересыпной полки может быть в несколько раз меньше половины ширины шахты, скорость выходящих из-под полки частиц может в несколько раз превышать скорость частицы в ядре потока. Примем относительную скорость частиц хотя бы в два раза выше, чем в прототипе. Тогда сила аэродинамического сопротивление - прототипе

P-lF/Ob В предлагаемом классификаторе

Для Стоксовской области обтекания частицы (1) коэффициент

& 24 24-/г где Re - число Рейнольдца;

/и - динамическая вязкость среды, Тогда

Р 24 F . р Hd7bFp°2

Р 12

fu .

а так как

U1 2U,

Р 12

Јf

d

(2U);

Ј. о

5

0

0

5

0

5

0

5

т.е. сила аэродинамического сопротивления в предлагаемом устройстве в два раза выше по сравнению с прототипом. Соответственно и разделяющее устройство возрастает на эту величину.

Благодаря возможности изменения ориентации распределяющих пластин можно регулировать и величину разделяющего воздействия по высоте аппарата.

Предлагаемый классификатор изображен на чертеже.

В корпусе 1 классификатора расположены пересыпные элементы 2 и распредели- 5 тельные пластины 3. Для загрузки исходного материала служит питатель 4, соединяющийся течкой 5 с корпусом 1. Нижний конец корпуса стыкуется с бункером 6 крупного продукта, а верхний посредством трубопровода 7 - с пылеулавливающим устройством 8, имеющим бункер Э мелкого материала.

Пылеулавливающее устройство 8 соеди- ненотрубопроводом 10с воздуховодной машиной 11. Для подачи воздушного потока в классификатор предназначены патрубки 12, расположенные в нижней части аппарата. Расход воздуха регулируется задвижкой 13 и расходомером 14. Для изменения ориентации распределительных пластин 3 служит специальное устройство, содержащее оси 15, к которым внутри шахты прикреплены пластины 3, а снаружи - рычаги 16. Они свободно вращаются вокруг вместе с пластинами и могут фиксироваться в любом положении.

Каскадный классификатор работает следующим образом. Исходный материал подается питателем 4 по течке 5 в центральную часть корпуса 1 классификатора на один из пересыпных элементов 2. Ссыпаясь с пересыпных элементов, материал провеивается восходящим воздушным потоком и расслаивается на крупный продукт, осаждающийся в бункер 6, и мелкий, улавливаемый устройством 8 в бункер 9.

Воздушный поток, создаваемый воздуховодной машиной 11, поступает через патрубки 12 и движется вверх по шахте 1 классификатора и трубопроводам 7. 10, Настройка на заданный режим разделения

осуществляется поворотом задвижки 13 и по расходомерному устройству 14.

Каждая секция классификатора, включающая один пересыпной элемент, образует, как и в прототипе, одиночный каскад разделения, но в предлагаемом устройстве процесс классификации в каскаде происходит несколько иным образом.

С помощью рычагов 16 и осей 15 распределительные пластины 3 в верхних секциях аппарата (расположенных выше места ввода исходного материала) устанавливают так, как показано на фиг. 2, - с наклоном верхней части пластины под пересыпную полку 2. При этом поток материала вместе с воздухом направляется также под элементы 2 и, выходя в зазор между пластиной 3 и полкой 2, разделяется на две части. Крупные частицы либо ударяются в нижнюю поверхность пересыпной полки и, теряя скорость, осаждаются вниз, вдоль стенки шахты, либо вылетают из-под нее, как наиболее инерционные, движутся вниз, продуваясь чистой частью воздушного потока, и освобождаются от случайных мелких зерен. Менее инерционные мелкие фракции поворачивают вместе с воздушным потоком и выносятся в вышерасположенные секции аппарата, снова попадают в подполочное пространство и перечищаются от крупных частиц аналогичным образом. Особенностью работы верхних секций аппарата по сравнению с прототипом является то, что не происходит постоянного смешивания уже отделенного крупного продукта, скатывающегося с пересыпной полки, с еще не разделившимся материалом, так как потоки крупных и неразделившихся частиц движутся по разные стороны распределительных пластин. Это способствует достижению более высокой эффективности сепарации

В нижних секциях классификатора пластины 3 наклонены по сравнению с верхними секциями в противоположную сторону. В результате большая часть воздушного потока направляется в канал, образуемый пластиной и расположенной под ней полкой.

Материал в нижних секциях движется преимущественно вниз, пересыпаясь по полкам, и периодически пересекает воздушный поток. При этом мелкие частицы, случайно попавшие в нижние секции, подхватываются воздухом и выносятся вверх, а крупные частицы за счет своей большой массы осаждаются вниз.

Силовое воздействие потока на частицы материала в предлагаемом аппарате выше,

чем в прототипе, причем направление дополнительных сил (в верхних секциях - вниз, а в нижних - вверх) способствует увеличению числа ступеней разделения и повышению эффективности сепарации.

Лабораторные испытания предлагаемого классификатора при разделении литейных песков показали, что острота сепарации у него по сравнению с прототипом на 6-9% выше.

Формула изобретения

Каскадный классификатор, включающий сепарационную шахту с пересыпными полками, установленными на ее боковых стенках наклонно в шахматном порядке, загрузочное приспособление, расположенное в средней части сепарационной шахты, патрубок для подачи воздушного потока, установленный в нижней части шахты и разгрузочные приспособления крупной и

мелкой фракций, расположенные соответственно в нижней и верхней частях шахты, о т- личающийся тем, что, с целью повышения качества разделения, он снабжен распределительными элементами, каждый из

которых расположен между смежными пересыпными полками и выполнен в виде поворотной пластины с горизонтальной осью в ее средней части.

to

/6

Использование: сухое обогащение и фракционирование сыпучих материалов в воздушной среде, разделение порошков на два продукта по граничному зерну 0,05-5,0 мм. Сущность изобретения каскадный классификатор содержит сепарационную шахту 1 с пересыпными полками 2, установленными на ее боковых стенках наклонно в шахматном порядке, загрузочное приспособление 4, патрубок 12 для подачи воздушного потока, разгрузочные приспособления крупной 6 и мелкой 9 фракций и распределительные элементы 3. Загрузочное приспособление 4 расположено в средней части сепарационной шахты 1. Патрубок 12 для подачи воздушного потока установлен в нижней части шахты 1. Разгрузочные приспособления крупной 6 и мелкой 9 фракций расположены соответственно в нижней и верхней частях шахты 1. Каждый распределительный элемент 3 расположен между смежными пересыпными полками 2 и выполнен в виде поворотной пластины с гори- зонтепьной осью в ее средней части 1 ил е