Способ разделения сыпучих материалов по крупности частиц Советский патент 1992 года по МПК B07B13/00 

Изобретение относится к области разделения сыпучих материалов по крупности частиц и может применяться в горнорудной, химической, строительной промышленности и в сельском хозяйстве.

Известен способ разделения зерновой смеси на фракции во вращающемся барабане с ячейками на внутренней поверхности, осуществляемый на сепараторе, содержащем приводной ячеистый барабан, загрузочный и разгрузочный желоба 1.

Известен способ сепарации сыпучих материалов, заключающийся в подаче смеси в полость вращающегося барабана и удалении из него фракций смеси из мест их концентрации при пересыпании, при котором барабану сообщают вращение вокруг горизонтальной оси со скоростью, обеспечивающей движение материала в режиме переката или водопадном режиме 2.

Недостатком известного способа является относительно большая мощность привода, обусловленная необходимостью непрерывного подъема больших масс материала на значительную высоту при вращении барабана вокруг горизонтальной оси, разгона этих масс после остановки при пересыпании и сообщениям им скорости, равной окружной скорости барабана. Кроме того, в силу воздействия случайных факторов при пересыпании материала, более крупная фракция, отбираемая из аппарата, особенно фракция максимальной крупности-, может быть в некоторой мере засорена более мелкой фракцией, что несколько снижает качество выделения частиц максимальной крупности.

Целью изобретения является снижение расхода энергии на сепарацию и повышение качества разделения при выделении частиц максимальной крупности.

XI VJ

СО СЛ О

Ьь

Согласно изобретению цель достигается тем, что по способу разделения сыпучих материалов по крупности частиц, включающему подачу исходной смеси в полость барабана, вращающегося с предварительно рассчитанной угловой скоростью, разделение смеси по крупности и вывод выделенных фракций, угловую скорость вращения барабана рассчитывают из соотношения

1 i ш (д 1 - V 0 - 5)1 VR } 2 , рад/с, (1)

где R - радиус барабана, м;

д - объемное долевое содержание частиц максимальной крупности в сыпучем материале;

а - ускорение свободного падения, м/с2;

tp- степень заполнения барабана.

На фиг. 1 изображен продольный разрез сепаратора; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема для расчета скорости вращения барабана.

На фиг. 3 R - радиус барабана; го и г - соответственно радиус свободной поверхности смеси при ее равномерном распределении по поверхности барабана и радиус поверхности, разграничивающей крупную и мелкую фракции смеси.

Степень заполнения определяется как отношение площадей поперечных сечений материала и барабана:

-Ј

R2

(2)

Долевое содержание крупной фракции д определяется как отношение площадей колец с радиусами го, г и го, R:

д

г2(3)

R -r2,

)

Из выражений (1) и (2) определяется радиус г. Угловая скорость Q), необходимая для того, чтобы слой материала с минимальным радиусом перемещался совместно с барабаном как одно целое, определяется из выражения

ства для сепарации сыпучих материалов по авт.св. СССР № 1458031, используемого для осуществления предложенного способа разделения сыпучих материалов по крупности частиц.

Устройство (сепаратор) состоит из приводного барабана 1, неподвижного диска 2, жестко скрепленного с загрузочным лотком 3 и установленного в полости барабана с

зазором а в нижней части диска 4, имеющего эксцентрично расположенное отверстие 5 и установленного с возможностью поворота в торцовой части барабана. В отверстии 5 с возможностью поворота установлен второй диск 6 с эксцентричным отверстием 7, в котором с возможностью вращения и поступательного осевого перемещения установлено разгрузочное приспособление 8 в виде полого цилиндра со спиралью 9, жестко

скрепленной со стенками цилиндра. Устройство оснащено желобами 10 и 11 под приспособлениями 8 и 12 для передачи мелкой 13 и крупной 14 фракций в технологический поток. Для осуществления поворота

диска 4 предусмотрена червячная передача (червяк 15 и червячный венец 16). Барабан 1 посредством бандажа 17 установлен на опорных роликах 18. Для фиксации диска 6 в нужном положении относительно диска 4

предусмотрены зажимные винты 19. На патрубке 20 диска 6 смонтирован пневмо- или гидроцилиндр 21, шток 22 которого шарнир- но соединен с кольцом 23, установленным в кольцевом пазу 24 на поверхности цилиндра 8. На площадке 25 кольца 23 смонтирован привод 26 для приведения во вращение цилиндра 8 посредством зубчатых (или фрикционных) колес 27 и 28, одно из которых установлено на валу привода 26, а другое - на разгрузочном цилиндре 8. В зазоре а монтируется с возможностью регулирования положения скребок 29.

Устройство работает и способ осуществляется следующим образом.

Барабану 1 сообщают вращение и по загрузочному лотку 3 непрерывно подают сыпучий материал на сепарацию. Скорость (о вращения барабана назначают, определив ее для заданной степени заполнения

барабана гр при известном радиусе барабана R и долевом объемном содержании д крупной фракции из соотношения

Использование: горнорудная, химическая, строительная промышленность и сельское хозяйство. Сущность изобретения: исходную смесь подают в полость барабана, скорость вращения которого рассчитывают из соотношения № { g 1 - j (1 - 1 1 5) 2/R } 2 рад/с, где R - радиус барабана, м; if)- степень заполнения барабана; д -объемное долевое содержание частиц максимальной крупности в сыпучем материале; g - ускорение свободного падения, м/с2. Вывод выделенных фракций осуществляют из мест их концентрации при пересыпании по внутренней поверхности барабана. 3 ил.

го

- -J

из которого после преобразований с учетом формул (2) и (3) получают формулу (1).

Перечисленные фигуры представляют собой схематическое изображение устрой55 со fg 1 - (1 - и) VR 2 , рад/с.

Экспериментально установлено, что при скорости вращения, соответствующей соотношению (1), мелкие фракции 13 совершают круговое движение совместно с барабаном 1, не пересыпаясь (т.е. движутся в режиме махового колеса), а частицы крупной фракции 14 выделяются из смеси, концентрируются и перекатываются над свободной поверхностью кругового кольца, образованного движущейся совместно с барабаном 1 мелкой фракцией 13. Перемещениями (поворотами) дисков 4 и б устанавливают ось разгрузочного приспо- собления по центру концентрации крупной фракции 14, включают привод 26 для приведения во вращение цилиндра 8 и приводят в периодическое возвратно-поступательное движение поршень цилиндра 21, за счет че- го периодически вводится в полость барабана 1 и выводится из нее разгрузочное приспособление 8, при этом благодаря спирали 9 крупная фракция 14 извлекается из полости барабана 1 и перегружается в лоток 10. Мелкая фракция 13 при вращении барабана срезается скребком 29 и выпадает в лоток 11.

Так как при соблюдении (1) материал мелкой фракции 13 равномерно распреде- ляется по поверхности барабана 1 в виде кругового кольца (см. фиг. 2 и 3), то центр масс мелкой фракции 13 при осуществлении процесса постоянно находится на оси вращения барабана 1, и, следовательно, не про- исходит подъема материала мелкой фракции и не затрачивается энергия на его подъем. Благодаря этому решается задача снижения расхода энергии, поставленная в цели изобретения. Достижение другой цели - повышение качества выделения частиц максимальной крупности - обеспечивается благодаря тому, что, как установлено экспериментально, в материале, концентрирующемся над свободной поверхностью кругового кольца мелкой фракции 13, присутствуют только частицы крупной фракции, частиц мелкой фракции там нет.

Пример. Сыпучая смесь - песок

крупностью 00,5 мм, объемная доля 0,7,

алюминиевая дробь крупностью 4 мм, объемная доля (5 0,3. Радиус барабана R 0,15 мм. Степень заполнения барабана 0,1.

Определяли угловую скорость барабана й)из соотношения (1):

ш { 9,81 1 -0,1(1 -0,3)2 /0.15 }2

8,24 рад/с

Устанавливали скорость вращения барабана ш 8,24 рад/с и производили сепарацию смеси согласно описанному выше.

Мощность (при ширине барабана 50 мм - экспериментальная установка) на вращение барабана снизилась со 100 Вт (известный способ) до 30 Вт (предложенный способ), т.е. снижение расхода энергии составило (100-30): 100 0,7 70%. Песок в выделенной алюминиевой дроби обнаружен не был.

Внедрение изобретения расширяет ассортимент технических средств, применяемых для сепарации сыпучих материалов, и позволяет снизить энергетические затраты.

Формула изобретения

Способ разделения сыпучих материалов по крупности частиц, включающий под- ачу исходной смеси в полость барабана, вращающегося с предварительно рассчитанной угловой скоростью, разделение смеси по крупности и вывод выделенных фракций, отличающийся тем. что, с целью снижения расхода энергии на сепарацию и повышения качества разделения при выделении частиц максимальной крупности, угловую скорость вращения барабана О) рассчитывают из соотношения

«

{g 1-VO- 5) 2/R} 2 , рад/с,

1

где R - радиус барабана, м;

-степень заполнения барабана;

-объемное содержание частиц максимальной крупности в сыпучем материале;

q - ускорение свободного падения, м/с2.

3

Ч

i

ii.

-j -j со

СЛ

о

-Ci

(I)

фиг.З