Патент на изобретение №2171720
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ВИХРЕ-АКУСТИЧЕСКИЙ КЛАССИФИКАТОР
(57) Реферат: Изобретение относится к технике разделения тонкодисперсных материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности строительных материалов, а также горнодобывающей, химической, энергетической и других областях промышленности. Классификатор, включающий корпус с полуторовой поверхностью в верхней части и расположенными под полуторовой поверхностью входящими друг в друга по высоте усеченными конусами, повернутыми большими основаниями вверх, загрузочный патрубок, расположенный тангенциально к нижнему усеченному конусу, разгрузочные приспособления, меньшие основания усеченных конусов выполнены под углом к горизонтальной оси, совпадающим с углом естественного откоса материала, причем конусы меньшими основаниями закреплены на каждом последующем конусе, внутри полуторовой поверхности, закрепленной на верхнем усеченном конусе, установлен сопряженный с ней торообразный осадитель с расположенными в его нижней части выгрузными патрубками, соединенный с помощью закрепленных в его верхней части гофрированных патрубков с конусообразным матерчатым пылеуловителем, установленным в металлическом корпусе, расположенном внутри усеченных конусов, при этом в нижней части матерчатого пылеуловителя расположен выгрузочный патрубок, коаксиально установленный к выгрузочному патрубку нижнего конуса, соотношение диаметров тора и гофрированных патрубков составляет: dг.п = (0,05 – 0,15)Дм, где dг.п – диаметр гофрированного патрубка; Дм – диаметр торового осадителя. Заявленное изобретение позволяет повысить эффективность классификации материала с различными физико-механическими характеристиками. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к технике разделения тонкодисперсных материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности строительных материалов, а также горнодобывающей, химической, энергетической и других областях промышленности. Известны различные конструкции классификаторов, в том числе пневмомеханических, обеспечивающие разделение тонкоизмельченных порошков на фракции с помощью воздушных потоков и использующие различные механические устройства (авт. св. 404519 A, B 07 B 4/08, Б.И. N 44, 1973; авт. св. 418226 A, B 07 B 4/08, Б.И. N 9, 1974). Недостатками данных классификаторов являются: невысокая эффективность разделения и повышение энергозатрат на процесс классификации. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является классификатор, включающий корпус, верхняя часть которого выполнена в виде полутора, с расположенной внутри него разделительной поверхностью, пересыпные полки, загрузочные и разгрузочные приспособления (SU 891179 A, 23.12.1981, B 07 B 4/04). Недостатками классификатора являются: низкая эффективность разделения тонкодисперсной смеси на фракции, а также отсутствие возможности регулирования степени классификации в аппарате. Изобретение направлено на повышение эффективности классификации за счет увеличения траектории движения пылеобразной смеси, и расширения функциональных возможностей устройства. Это достигается тем, что в классификаторе, включающем корпус с полуторовой поверхностью в верхней части и расположенными под полуторовой поверхностью входящими друг в друга по высоте усеченными конусами, повернутыми большими основаниями вверх, загрузочный патрубок, расположенный тангенциально к нижнему усеченному конусу, разгрузочные приспособления, согласно предлагаемому решению, меньшие основания усеченных конусов выполнены под углом к горизонтальной оси, совпадающим с углом естественного откоса материала, причем конусы меньшими основаниями закреплены на каждом последующем конусе, образуя желобообразные каналы, переходящие в выгрузочные патрубки, внутри полуторовой поверхности, закрепленной на верхнем усеченном конусе, установлен сопряженный с ней торообразный осадитель, с расположенными в его нижней части выгрузочными патрубками, соединенный с помощью закрепленных в его нижней части гофрированных патрубков с конусообразным матерчатым пылеуловителем, установленным в металлическом корпусе, расположенном внутри усеченных конусов, при этом в нижней части матерчатого пылеуловителя расположен выгрузочный патрубок, соотношение диаметров тора и гофрированных патрубков составляет dг.п = (0,05-0,15)Dм, где dг.п – диаметр гофрированного патрубка; Dм – диаметр торового осадителя, а наверху металлического корпуса пылеуловителя установлен ротор в виде крыльчатки с лопастями и улитка, на которой закреплен электропривод, загрузочный патрубок установлен с возможностью изменения угла  к вертикальной оси классификатора в пределах = 45 – 70o.
Для исключения дополнительного сопротивления воздушному потоку направление входа загрузочного патрубка может быть выполнено противоположно направлениям входа гофрированных патрубков в матерчатый пылеуловитель, а для обеспечения акустического эффекта, соотношение диаметров торового осадителя и гофрированных патрубков должно составлятьdг.п = (0,05-0,15)Dм, где dг.п – диаметр гофрированного патрубка; Dм – диаметр торового осадителя. Для исключения дополнительных сопротивлений поднимающейся вверх по спирали воздушной смеси углы наклона усеченных конусов и корпуса матерчатого пылеуловителя совпадают между собой. Использование данного изобретения обеспечивает достижение новых свойств, заключающихся: 1. В повышении эффективности классификации материалов с различными физико-механическими характеристиками (гранулометрическим составом, плотностью, аэродинамическими свойствами и др.) в широком диапазоне фракционного состава (10 – 100 мкм). 2. В возможности использования данного аппарата по различному функциональному значению: как сепаратора (при открытых выгрузочных патрубках), как циклона – рукавного фильтра (при закрытых выгрузочных патрубках). 3. В обеспечении эффективной непрерывной регенерации фильтровальной ткани матерчатого пылеуловителя за счет использования акустического эффекта, создаваемого при прохождении воздуха под давлением через гофрированные патрубки. 4. В высокой степени очистки (   98%) аспирируемого воздуха, выходящего из аппарата (за счет использования различных технических приемов: возможности удаления частиц по ходу их движения и уменьшения скорости их полета, возможности гашения скорости движения частиц в торообразном осадителе при изменении направления вращения воздушного потока, в возможности эффективной регенерации фильтровальной ткани, а также возможности варьирования аэродинамических параметров классификатора при изменении его геометрических параметров – высоты, площади сечения).
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый вихре-акустический классификатор отличается тем, что меньшие основания усеченных конусов выполнены под углом к горизонтальной оси, совпадающим с углом естественного откоса материала. Конусы меньшими основаниями закреплены на каждом последующем конусе, образуя желобообразные каналы, переходящие в выгрузочные патрубки. Внутри полуторовой поверхности, закрепленной на верхнем усеченном конусе, установлен сопряженный с ней торообразный осадитель, соединенный с помощью закрепленных в его верхней части гофрированных патрубков с конусообразным матерчатым пылеуловителем, установленным в металлическом корпусе, расположенном внутри усеченных конусов. В нижней части матерчатого пылеуловителя встроен выгрузочный патрубок. Соотношение диаметра тора и гофрированных патрубков составляетdг.п = (0,05-0,15)Dм, где dг.п – диаметр гофрированного патрубка; Dм – диаметр торового осадителя. Наверху металлического корпуса пылеуловителя установлен ротор в виде крыльчатки с лопастями и улитка, на которой закреплен электропривод. Загрузочный патрубок тангенциально встроен в нижний усеченный конус с возможностью изменения угла к вертикальной оси классификатора в пределах = 45 – 70o. B нижней части торообразного осадителя расположены выгрузочные патрубки. Направление входа загрузочного патрубка может быть выполнено противоположно направлениям входа гофрированных патрубков в матерчатый пылеуловитель. Для исключения дополнительных сопротивлений поднимающейся вверх по спирали воздушной смеси углы наклона усеченных конусов и корпуса матерчатого пылеуловителя совпадают между собой.
Таким образом, заявляемый сепаратор отвечает критерию изобретения “новизна”.
При изучении других известных технических решений в данной области техники, отличительные от прототипа признаки не были выявлены, кроме этого с их помощью заявляемый классификатор приобретает новые свойства, заключающиеся в:а) различных функциональных назначений: циклона – рукавного фильтра, сепаратора; б) возможности гашения скорости движения частиц в торообразующем осадителе; в) возможности варьирования аэродинамических параметров классификатора при изменении его геометрических параметров. На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого вихре-акустического классификатора. На фиг. 2 – разрез А-А. На фиг. 3 – разрез В-В. Классификатор состоит из корпуса 1 с полуторовой поверхностью 2 в верхней части, загрузочного 3 и разгрузочных 4, 5, 6, 11 патрубков; конусообразного матерчатого пылеуловителя 7, заключенного в металлический корпус 8. В верхней части классификатора установлен торовый осадитель 9, соединенный с помощью гофрированных патрубков 10 с матерчатым пылеуловителем 7 (фиг. 1). В нижней части торового осадителя установлены выгрузочные патрубки 11 (фиг. 1). Гофрированные патрубки входят в матерчатый пылеуловитель тангенциально (фиг. 3). Матерчатый пылеуловитель в своей верхней части соприкасается с улиткой 12, внутри которой над торцовой поверхностью пылеуловителя закреплен ротор 13 в виде крыльчатки с лопастями. На улитке закреплен электропривод 14 ротора. Исходная воздушная смесь поступает тангенциально в нижний усеченный корпус по входному патрубку 3, который, при необходимости, позволяет варьировать угол подачи смеси в диапазоне = 45-70o к вертикальной оси (фиг. 1).
При несоблюдении указанного условия наблюдается либо проброс воздушной смеси в верхнюю часть классификатора (при < 45o), либо (при > 70o) – значительное лобовое сопротивление от стенок корпуса, что ухудшает классификацию частиц смеси.
Поднимаясь по спирали по восходящей линии, частицы смеси прижимаются под действием центробежной силы к внутренней поверхности усеченных конусов, и теряя свою скорость, в виду увеличивающегося сечения классификатора, выпадают в желобообразные каналы и выгружаются через разгрузочные патрубки 5. Через низкий разгрузочный патрубок 4 удаляются самые крупные частицы, через верхний патрубок 5 – наиболее мелкие частицы. Степень классификации смеси может регулироваться за счет изменения угла подачи материала и за счет давления воздуха.
Для обеспечения свободного истечения частиц через выгрузочные патрубки 4, 5 угол их наклона к вертикальной оси должен совпадать с углом естественного откоса материала и может составлять  = 30-45o. При несоблюдении условия процесс самопроизвольной выгрузки частиц затруднен.
В верхней части классификатора тонкодисперсные частицы по спиралевидным каналам поступают в торообразный осадитель 9, в котором часть частиц, за счет изменения направления вращения потока, оседает на дно торообразного осадителя, а оставшаяся часть с воздушным потоком направляется через гофрированные патрубки 10 в матерчатый пылеуловитель 7. Выгрузка осевших частиц материала осуществляется через разгрузочные патрубки 11 (фиг. 1).
Гофрированные патрубки закреплены в верхней части торообразного осадителя и входят в матерчатый пылеуловитель, создавая при этом вихревой поток. Использование гофрированных патрубков при достаточно мощном потоке воздуха обеспечивает в пылеуловителе акустический эффект (звуковые волны), которые способствуют постоянной регенерации матерчатого фильтра пылеуловителя.
Для исключения дополнительного сопротивления воздушному потоку направление входа гофрированных патрубков 10 в матерчатый пылеуловитель 7 может быть выполнено по винтовой линии противоположно направлению входа запыленного воздуха через загрузочный патрубок 3 (фиг. 3).
Для обеспечения акустического эффекта соотношение диаметров гофрированных патрубков 10 и диаметра торообразного осадителя 9 должно быть строго определеннымdг.п = (0,05-0,15)Dм, где dг.п – диаметр гофрированного патрубка; Dм – диаметр торового осадителя. При несоблюдении указанных условий наблюдается либо повышенное сопротивление воздушному потоку (при dг.п < 0,05Dм), а следовательно, затрудняется проход воздуха в матерчатый пылеуловитель, либо ухудшаются условия (при dг.п > 0,15 Dм) для появления акустического эффекта (появления резонансных частот). Уловленные самые тонкие частицы выгружаются из классификатора через выгрузочный патрубок 6, а так же выгрузочные патрубки 11, расположенные в нижней части торообразного осадителя. Фильтровальная ткань матерчатого пылеуловителя закреплена, например, на сетчатом каркасе металлического корпуса 8. Для обеспечения удаления очищенного воздуха по тракту в верхней части матерчатого пылеуловителя, над его торцовой поверхностью, установлен ротор 13 в виде крыльчатки с лопастями, который расположен в улитке 12 (фиг. 1, 2). Вращение ротора осуществляется посредством электропривода 14, закрепленного на улитке. Для исключения дополнительных сопротивлений поднимающейся вверх по спирали воздушной смеси углы наклона усеченных конусов и корпуса пылеуловителя совпадают друг с другом. Таким образом, вихре-акустический классификатор, используя достаточно удлиненную траекторию движения пылевоздушного потока, а также акустический эффект для непрерывной регенерации ткани матерчатого пылеуловителя, обеспечивает повышенную классификацию пылеобразной смеси по всему тракту ее движения. Формула изобретения
dг.п=(0,05 – 0,15)Дт, где dг.п – диаметр гофрированного патрубка; Дт – диаметр торового осадителя, а наверху металлического корпуса пылеуловителя установлен ротор в виде крыльчатки с лопастями и улитка, на которой закреплен электропривод, загрузочный патрубок установлен с возможностью изменения угла к вертикальной оси классификатора в пределах: = 45 – 70o.
2. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что направление входа загрузочного патрубка противоположно направлениям входа гофрированных патрубков в матерчатый пылеуловитель.
3. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что углы наклона усеченных конусов и корпуса пылеуловителя совпадают друг с другом.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
