Циклон для отделения твердых частиц от транспортирующего потока Советский патент 1982 года по МПК B04C5/103 

Изобретение относится к области машиностроения, конкретно к центробежным устройствам в системе паев- . мотранспорта и предназначено для отделения раскаленных, хрупких, окатанных гранул керамзита от транспортирукнцего воздушного потока за счет плавного снижения его скорости.

Устройство может быть использовано в строительной, горной, металлургической и пищевой промышленностях.

Известен циклон, включающий цилиндро-конический конус с тангенциальным входным патрубком, спи- альной насадкой, выполненной в конической части с постепенным уменьшением ширины к выходному патрубку и выхлсэпной трубой, служащий для очистки газов от мелкодисперсной пыли t.1 3Принцип работы такого циклона заключается в сообщении двухфазному .потоку вращательного движения между концентрично расположенньоии цилиндрами на использование центробежных сил для выделения макрочастиц из транспортируемого потока.

Однако.этот циклон эффективен при очистке и разделении пневмо- и

гидропотоков от мелкодисперсной и крупной пыли размером 100-150 мкм, тогда как технология производства керамзита требует перемещения гранул его размером 5-60 мм и более.

Кроме того, известные устройства не ставят своей целью предотвращение транспортируемых материалов QT . деформации и разрушений при их пере10мещении и не отвечают условиям снижения температуры частиц.

Наиболее близким к изобретению является классифицирующий гидроциклон, предназначенный для разделения

15 материалов горных пород по крупности до 200-;500 мкм и состоящий стальной цилиндрической части, воспринимающий двухфазный поток, тангенциального входного патрубка, располо20женного вверху цилиндрической и служащего для подачи потока, сливного отвода для слива и конической разгрузочной части в виде прямого усеченного конуса, на внутренней

25 поверхности которого смонтирован открытый косой геликоид 2 .

С целью улучшения классификации сырья по крупности 200-500 мкм геликоид выполнен с шагом спирали,

30 равным 0,2-0,35 диаметра гидроциклона, и с образующей, наклоненной к оси гидроциклона под углом 40-60 . Существующий гидроциклон предназначен для разделения частиц в гидропотоке, не превьЕнающих по крупнос ти 500 мкм, и не может быть эффективно использован в условиях пневмотранспорта хрупких, окатанных гранул размером до 60 мм. Отсутствие винтовой поверхности в цилиндрической приемной части гидроциклона приводит к добавочному удару под действием сил тяжести гранул и центробежных сил о первый виток геликоида, расположенного лишь в разгрузочной, конической части. Наличие концентрического прохода в геликоиде создает благоприятные условия для последующего падения гранул на нижележащие витки геликоида, что приводит к ухудшению формы и прочности свойств гранул. Кроме того, конструкция разгрузочной час.ти, выполненная в форме прямого конуса, не способствует максимальному задерживанию раскаленных гранул на своей поверхности, а значит, и их охлаждению. Витки же геликоида, лежащие в ни ней части разгрузочного конуса, пра тически не будут участвовать в пере мещении гранул, так как для этого п надобится значительная входная скорость потока, при которой неизбежно разрушение гранул.« Цель изобретения - устранение ра рушения твердых частиц путем снижения ударного воздействия при отделении окатанных гранул керамзита. В предложенном циклоне, содержащ корпус с тангенциальным входным пат рубком и осевым выхлопным патрубком косой геликоид, внешние края которо закреплены на внутренней стенке кор пуса, и нижнюю разгрузочную часть, цель достигается благодаря тому, чт геликоид внутренними краями соединен с выхлопным патрубком, его образующ составляет с осью корпуса угол не более , а наклон его винтовой поверхности к вертикали не превышает 32 . Кроме того, разгрузочная часть циклона выполнена в виде поверхности, образованной вращением плоской кривой второго порядка вокруг вертикальной оси корпуса, например гиперболы. Корпус может быть снабжен расположенной против входного патрубка наплавкой из износостойкого материала. На чертеже изображен предлагаемый циклон с частичным разрезом. Циклон содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого против входного патрубка 2 имеется наплавка 3 из износостойкого сплава, осевой выхлопной патрубок 4 для вывода газа, косой геликоид 5 установленный между стенками корпуса 1 и выхлопного патрубка 4, крьашку 6, разгрузочную часть 7, соединенную с корпусом при помощи фланцев 8 и болтов 9. Работает циклон следующим образом. Двухфазный поток через входной патрубок 2 подается тангенциально в корпус 1, попсщая на износостойкую наплавку 3 и приобретает вращательное движение. Поверхность геликоида 5, сопряженная с цилиндрической поверхностью, плавно воспринимает транспорти уемые гранулы и перемещает их к разгрузочной части 7. Попадая на поверхность разгрузочной части 7, сконструированной в виде гиперболической поверхности вращения, горячие хрупкие гранулы мягко, без ударов, скатываются к выходному отверстию, теряя скорость и температуру. Отработанный воздух выбрасывается через выхлопной патрубок 4, . По результатам проведенных экспериментов на Винницком заводе керамзитового грав.ия, учитывающих скорость гранул керамзита, их массу и угол атаки (угол наклона образующей) установлено, что полное разрушение гранул керамзита наступает при их скоростях от 20 до 30 м/с и выше при углах атаки (углах наклона образующей) в диапазоне 45-90°, частичное разрушение и появление волосяных трещин на поверхности гранул происходит при углах наклона образующей геликоида от 35 до 45 (см. таблицу). Анализ этих данных предопределил . выбор на.клона образующей и спирали косого геликоида под углом не более 32°, Этот же угол совпадает с углом естественного откоса для окатанных сухих гранул керамзита. Увеличение угла наклона образующей геликоида выше 32 увеличивает угол атаки ядер керамзита, а, следовательно, и удар ядер о поверхность геликоида, что вызывает их разрушение. Наклон винтовой поверхности геликоида к вертикали не более 32 позволяет плавно воспринимать и опускать хрупкие окатанные гранулы в разгрузочную часть без удара. .Соединение внутренних краев геликоида с выхлопной.трубой устраняет свободное падение и удары перемещаемых гранул о нижележащие витки геликоида, Форму разгрузочной части циклона также обеспечивает плавное движение

гранул по ее поверхности, при этом она определяется для конкретного случая в зависимости от крупности частиц. Например, для отделения и охлаждения окатанных частиц средней крупности от 5 до 40 мм разгрузочная часть выполняется в виде поверхности, образованной вращением гиперболы, для частиц до 5 мл вращением окружности, свыше 40 NM - вращением параболы или эллипса.

Наличие износостойкой наплавки позволяет уменьшить разрушение стенки циклона/ сохранить ее поверхность гладкой более длительное ремя,. что также способствует меньшему разрушению окатанных частиц.

10 20 30 32 35 40 45

50

60-90 Формула изобретения 1. Циклон для отделения твердых частиц от транспортирующего потока, содержащий корпус с тангенциальным входным патрубком и осевьвл выхлопным патрубком, косой геликоид,.внешние края которого закреплены на внут ренней стенке корпуса, и нижнюю разгрузочную часть, отличающий с ft тем, что, с целью устране ния разрушения твердых частиц путем снижения ударного воздействия при отделений окатанных гранул керамзита геликоид внутренними краями соединен с выхлопным патрубком, его образующая составляет с осью корпуса угол не более 32,. а наклон его винтовой поверхности к вертикали не превышает 32. 2. Циклон по п. 1, отличающийся тем, что разгрузочная

30

Целый 30

Целый

Целый е

и

Целый

Целый,трещины

Целый,трещины

Трещины, разрушение

Трицины, разрушение

Разрушение часть выполнена в виде поверхности, образованной вращением плоской кривой второго порядка вокруг вертикальной оси корпуса. 3.Циклон по пп 1 и 2, отличающийся тем, что разгрузочная часть выполнена в виде поверхности, образованной вращением гиперболы вокруг вертикальной оси корпуса. 4. Д1клон по пп. 1 - 3, о т л и чающийся тем, что корпу.с снабжен расположенной против входное го патрубка наплавкой из износостойкого материала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 451470, кл. В 04 С 5/14, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 647010, кл. В 04 С 5/14, 1979.