Патент на изобретение №2309805

(54) ВОЗДУШНЫЙ КАСКАДНО-ГРАВИТАЦИОННЫЙ КЛАССИФИКАТОР

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к воздушным каскадно-гравитационным классификаторам, и может найти применение в строительной, горнообогатительной, химической, металлургической и других отраслях промышленности для разделения различных сыпучих материалов по крупности. Воздушный каскадно-гравитационный классификатор содержит классификационную шахту, образованную наружной и внутренней стенками, щелевидное отверстие, выполненное во внутренней стенке классификационной шахты, распределительное устройство, выполненное в виде конуса или в виде диска, установленного с возможностью вращения и снабженного приводом, и взаимодействующее с щелевидным отверстием, трубу для подачи исходного материала к распределительному устройству и патрубок для вывода воздушного потока с мелкой фракцией, расположенный в верхней части классификатора. Наружная и внутренняя стенки классификационной шахты выполнены в виде коаксиально расположенных цилиндрических поверхностей. На их поверхностях внутри классификационной шахты расположены пересыпные полки в виде боковой поверхности усеченного конуса с наклоном вниз навстречу воздушному потоку, при этом радиусы наружной и внутренней стенок классификационной шахты и радиусы кромок пересыпных полок связаны математической зависимостью. Технический результат – повышение эффективности разделения материала, а также снижение трудоемкости изготовления классификатора. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к воздушным каскадно-гравитационным классификаторам, и может найти применение в строительной, горнообогатительной, химической, металлургической и других отраслях промышленности для разделения различных сыпучих материалов по крупности.

Известен воздушный каскадно-гравитационный классификатор (гравитационный сепаратор) с наклонным воздухопроницаемым днищем, патрубком для подачи исходного материала и патрубками для вывода фракций конечного продукта, с вертикальными перегородками, разделяющими полость классификатора на классификационные шахты, и отбойными листами, закрепленными с наклоном на обеих сторонах вертикальных перегородок (Авт. св. СССР №1639779, В04В 4/08, опубл. 07.09.1991).

Однако известный классификатор не обеспечивает высокую точность разделения. Этот недостаток связан с неравномерным распределением исходного материала и воздушного потока по классификационным шахтам из-за того, что при движении исходного материала по днищу от одной шахты к другой постоянно удаляется мелкая фракция. Таким образом, концентрация мелкого материала в каждой классификационной шахте различна, что приводит к их различному аэродинамическому сопротивлению, а это в свою очередь обуславливает неодинаковые скорости движения потока и снижает точность разделения. Кроме того, на распределение воздушного потока влияет качество изготовления днища и степень проницаемости днища для воздуха. Днище достаточно быстро забивается материалом, что снижает надежность работы классификатора.

Известен также воздушный каскадно-гравитационный классификатор (пневматический классификатор), содержащий классификационную шахту, образованную наружной и внутренней стенками, выполненными зигзагообразными в вертикальной плоскости и кольцеобразными в горизонтальной плоскости, щелевидное отверстие, выполненное во внутренней стенке классификационной шахты, распределительное устройство, взаимодействующее с щелевидным отверстием, трубу для подачи исходного материала к распределительному устройству, патрубок для вывода воздушного потока с мелкой фракцией, расположенный в верхней части классификатора, при этом распределительное устройство выполнено в виде конуса или в виде диска, установленного с возможностью вращения и снабженного приводом (Авт. св. СССР №435009, В07В 4/02, опубл. 05.07.1974).

Однако данный классификатор не позволяет осуществлять разделение материала с высокой точностью. Это обусловлено геометрией классификационной шахты, которая в вертикальной плоскости представляет собой зигзагообразный канал. Движение воздуха в таком канале характеризуется наличием ядра потока, в котором скорость воздуха значительно превышает скорость воздуха в периферийных зонах, прилегающих к стенкам шахты, что приводит к выносу частиц крупностью больше граничной в мелкий продукт и снижению эффективности разделения. Кроме того, из-за сложной конструкции производство классификатора является достаточно трудоемким.

Задача изобретения состоит в повышении эффективности разделения материала по крупности за счет обеспечения возникновения в классификационной шахте высокоинтенсивных завихрений воздушного потока, а также в снижении трудоемкости изготовления классификатора за счет упрощения его конструкции.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи путем достижения указанного технического результата воздушный каскадно-гравитационный классификатор, содержащий классификационную шахту, образованную наружной и внутренней стенками, щелевидное отверстие, выполненное во внутренней стенке классификационной шахты, распределительное устройство, выполненное в виде конуса или в виде диска, установленного с возможностью вращения и снабженного приводом, и взаимодействующее с щелевидным отверстием, трубу для подачи исходного материала к распределительному устройству и патрубок для вывода воздушного потока с мелкой фракцией, расположенный в верхней части классификатора, отличается тем, что наружная и внутренняя стенки классификационной шахты выполнены в виде коаксиально расположенных цилиндрических поверхностей, а на их поверхностях внутри классификационных шахты расположены пересыпные полки в виде боковой поверхности усеченного конуса с наклоном вниз навстречу воздушному потоку, при этом, радиусы наружной и внутренней стенок классификационной шахты и радиусы кромок пересыпных полок связаны равенством:

R² _П2-R² _C1=R² _С2-R² _П1,

где R_П2 – радиус кромки пересыпных полок, расположенных на наружной стенке классификационной шахты;

R_C1 – радиус внутренней стенки классификационной шахты;

R_C2 – радиус наружной стенки классификационной шахты;

R_П1 – радиус кромки пересыпных полок, расположенных на внутренней стенке классификационной шахты.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 – общий вид классификатора с распределительным устройством в виде конуса, вертикальное осевое сечение; фиг.2 – общий вид классификатора с распределительным устройством в виде диска с приводом, вертикальное осевое сечение; фиг.3 – разрез А-А на фиг.2; фиг.4: а – характер течения воздушного потока в классификационной шахте классификатора-прототипа, б – характер течения воздушного потока в классификационной шахте заявляемого классификатора.

Воздушный каскадно-гравитационный классификатор содержит классификационную шахту 1, образованную наружной стенкой 2 и внутренней стенкой 3, выполненными в виде коаксиально расположенных цилиндрических поверхностей, щелевидное отверстие 4, выполненное во внутренней стенке 3, пересыпные полки 5 в виде боковой поверхности усеченного конуса, расположенные на внутренней поверхности наружной стенки 2, пересыпные полки 6 в виде боковой поверхности усеченного конуса, расположенные на наружной поверхности внутренней стенки 3, распределительное устройство 7, выполненное в виде конуса (фиг.1) или в виде диска с приводом (фиг.2), расположенное коаксиально внутри стенки 3 и взаимодействующее с щелевидным отверстием 4, трубу 8 для подачи исходного материала на распределительное устройство 7 и патрубок 9 для вывода мелкой фракции с воздушным потоком, расположенный в верхней части классификатора. При этом радиусы наружной и внутренней стенок 2 и 3 классификационной шахты 1 и радиусы кромок пересыпных полок 5 и 6 связаны равенством:

R² _П2-R² _C1=R² _С2-R² _П1,

где R_П2 – радиус кромки пересыпных полок 5, расположенных на наружной стенке 2 классификационной шахты 1;

R_C1 – радиус внутренней стенки 3 классификационной шахты 1;

R_C2 – радиус наружной стенки 2 классификационной шахты 1;

R_П1 – радиус кромки пересыпных полок 6, расположенных на внутренней стенке 3 классификационной шахты 1.

Данное равенство обеспечивает в горизонтальном сечении одинаковый размер кольцеобразной площади S₁, образованной внутренней стенкой 3 классификационной шахты 1 и кромкой пересыпных полок 5, и кольцеобразной площади S₂, образованной наружной стенкой 2 классификационной шахты 1 и кромкой пересыпных полок 6 (фиг.3). Равенство площадей S₁ и S₂ обеспечивает одинаковую скорость воздушного потока возле каждой полки 5 и 6 и, соответственно, постоянную границу разделения частиц материала, что обеспечивает высокую эффективность разделения исходного материала по крупности.

В заявляемом классификаторе повышение эффективности разделения происходит за счет возникновения воздушных вихрей в подполочном пространстве (фиг.4б), которые не возникают в классификаторе-прототипе (фиг.4а).

Изобретение используют следующим образом.

На выходе патрубка 9 создают разрежение, например, вентилятором (на чертежах не показан), которое обеспечивает в классификационной шахте 1 движение воздушного потока снизу вверх с требуемой скоростью. Через трубу 8 исходный материал подают на распределительное устройство 7, посредством которого материал через щелевидное отверстие 4 равномерно распределяется по окружности классификационной шахты 1. Под действием гравитационной силы частицы материала, пересыпаясь по полкам 5 и 6, перемещаются вниз, ссыпаются с полок 5 и 6 и попадают в воздушный поток, где на частицы материала действуют две противоположно направленные силы. Вверх – сила, действующая со стороны воздушного потока, и вниз – гравитационная сила. В зависимости от соотношения между этими силами для различных частиц происходит разделение исходного материала на мелкую и крупную фракции. Частицы мелкой фракции воздушным потоком перемещаются вверх, а частицы крупной фракции под действием гравитационной силы перемещаются вниз. При движении восходящего воздушного потока в классификационной шахте часть воздушного потока вместе с материалом при встрече с кромками полок 5 и 6 ответвляется от ядра потока и попадает в подполочное пространство, где, продолжая движение, образует воздушный вихрь. Частицы материала, крупность которых превышает граничную, двигаясь по инерции, выводятся из воздушного вихря и достигают стенок 2 и 3 классификационной шахты 1, осаждаются на них и под действием гравитационной силы перемещаются вниз и выводятся из классификатора. Мелкие частицы, крупность которых меньше граничной, продолжают движение в вихре, подхватываются восходящим воздушным потоком вверх и выводятся из классификатора через патрубок 9. Таким образом, благодаря образованию воздушных вихрей в подполочных зонах классификационной шахты 1 происходит дополнительная перечистка мелкого продукта – извлечение крупных частиц из пылевоздушной смеси, что приводит к увеличению эффективности процесса классификации.

На выходе патрубка 9 установлены стандартные устройства для отделения мелкой фракции от воздуха, например циклоны и фильтры (на чертежах не показаны).

Таким образом, выполнение каскадного классификатора с пересыпными полками в виде боковой поверхности усеченного конуса и с конструкцией, соответствующей равенству R² _П2-R² _C1=R² _С2-R² _П1, позволяет повысить, по сравнению с прототипом, эффективность разделения материала по крупности и упростить конструкцию классификатора.

Формула изобретения

Воздушный каскадно-гравитационный классификатор, содержащий классификационную шахту, образованную наружной и внутренней стенками, щелевидное отверстие, выполненное во внутренней стенке классификационной шахты, распределительное устройство, выполненное в виде конуса или в виде диска, установленного с возможностью вращения и снабженного приводом, и взаимодействующее со щелевидным отверстием, трубу для подачи исходного материала к распределительному устройству, и патрубок для вывода воздушного потока с мелкой фракцией, расположенный в верхней части классификатора, отличающийся тем, что наружная и внутренняя стенки классификационной шахты выполнены в виде коаксиально расположенных цилиндрических поверхностей, а на их поверхностях внутри классификационной шахты расположены пересыпные полки в виде боковой поверхности усеченного конуса с наклоном вниз навстречу воздушному потоку, при этом радиусы наружной и внутренней стенок классификационной шахты и радиусы кромок пересыпных полок связаны равенством

R² _П2-R² _C1=R² _C2-R² _П1,

где R_П2 – радиус кромки пересыпных полок, расположенных на наружной стенке классификационной шахты;

R_C1 – радиус внутренней стенки классификационной шахты;

R_C2 – радиус наружной стенки классификационной шахты;

R_П1 – радиус кромки пересыпных полок, расположенных на внутренней стенке классификационной шахты.

РИСУНКИ