центробежный сепаратор полидисперсных материалов

Формула изобретения

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР ПОЛИДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий коаксиальные конические внутренний и наружный корпуса, крышку наружного корпуса, патрубок отвода готового порошка, размещенные над внутренним корпусом поворотные закручивающие лопатки в форме прямоугольной трапеции, закрепленные меньшим основанием трапеции к вертикальным осям, расположенным над верхней кромкой внутреннего корпуса, зону разделения, расположенную между выходными кромками лопаток и патрубком отвода готового порошка, отличающийся тем, что верхние кромки закручивающих лопаток смещены относительно нижних кромок в сторону поворота лопаток на величину



где _в, _н- углы между радиусом сепаратора в точке крепления лопатки и верхней и нижней кромками лопатки соответственно;

_r.в, _r.н радиальная скорость потока соответственно в верхней и нижней частях зоны разделения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для разделения полидисперсных материалов на мелкую и крупную фракции и может быть использовано в теплоэнергетике, горнодобывающей, строительной и других отраслях промышленности.

Известен центробежный сепаратор, содержащий коаксиальные конические внутренний и наружный корпусы, крышку наружного корпуса, патрубок отвода готового мелкого порошка, размещенные над внутренним корпусом поворотные закручивающие лопатки, закрепленные к вертикальным осям, расположенным над верхней кромкой внутреннего корпуса [1] Недостатком конструкции является низкая эффективность разделения, обусловленная тем, что нижняя часть потока аэросмеси при входе в центробежную зону разделения, заключенную между выходными кромками лопаток и патрубком отвода готового порошка, проходит мимо закручивающих лопаток и не подвергается закрутке, кроме того, из-за неравномерности поля скоростей по высоте зоны разделения граничный размер разделения неодинаков по высоте, что снижает эффективность разделения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является центробежный сепаратор, содержащий коаксиальные конические внутренний и наружный корпусы, крышку наружного корпуса, патрубок отвода готового порошка, размещенные над внутренним корпусом поворотные закручивающие лопатки в форме прямоугольной трапеции, закрепленные меньшим основанием к вертикальным осям, расположенным над верхней кромкой внутреннего корпуса. В сепараторе достигается повышение эффективности разделения, так как закручивающие лопатки, выполненные в форме прямоугольных трапеций, имеют нижние кромки, расположенные ниже верхней кромки внутреннего корпуса, что исключает вход части потока аэросмеси в зону разделения без закрутки и повышает эффективность разделения [2] Недостатком конструкции является пониженная эффективность разделения из-за неравномерности поля скоростей по высоте зоны разделения, что обуславливает непостоянство граничного размера разделения по высоте зоны.

Зависимость граничного размера разделения от скорости потока имеет вид:

_гр= A(tg)^3/4/W_r^1/3 (1) где угол установки закручивающих лопаток, считая от радиального положения;

W_r радиальная составляющая скорости потока;

А коэффициент, зависящий от диаметра сепаратора, плотности материала и транспортирующего газа, кинематической вязкости газа (Мизонов В.Е. Ушаков С. Г. Аэродинамическая классификация порошков. М. Химия, 1989, с.36).

Очевидно, что при постоянном по высоте зоны угле закручивающих лопаток и переменной скорости потока граничный размер разделения будет изменяться по высоте зоны, а следовательно, будет иметь место попадание крупных частиц (крупнее среднего по высоте зоны граничного размера) в тонкий продукт и части мелких частиц в крупный продукт (возврат), что снижает эффективность разделения.

Цель изобретения повышение эффективности разделения.

Достигается это стабилизацией значения граничного размера по высоте зоны путем согласования величины радиальной скорости потока и степени его закрутки в каждом горизонтальном сечении по высоте зоны. Указанная стабилизация реализуется выполнением закручивающих лопаток профилированными так, что в верхней их части обеспечивается большая, а в нижней части меньшая закрутка потока.

Экспериментальные исследования показали, что при изменении величины угла установки лопаток в диапазоне 30-60^о (обычно используемый на практике диапазон) скорость потока в верхней части зоны разделения W_чв в 2-2,5 раза выше скорости в нижней части зоны W_чн Для обеспечения постоянства граничного размера согласно формуле (1) необходимо выполнение равенства

= (2) где _в и _н соответственно угол закрутки потока в верхней и нижней частях зоны разделения.

Отсюда разворот верхней кромки закручивающей лопатки относительно нижней определится как

_в-_н= arctgtg-_н (3)

Например, при _н 30-60^о, W_чв/W_чн 2-2,5 8-9^о.

Таким образом, поставленная в изобретении цель достигается тем, что в центробежном сепараторе, содержащем коаксиальные конические внутренний и наружный корпусы, крышку наружного корпуса, осевой патрубок отвода готового порошка, расположенные над внутренним корпусом поворотные закручивающие лопатки в форме прямоугольной трапеции, прикрепленные меньшим основанием к вертикальным осям, расположенным над верхней кромкой внутреннего корпуса, закручивающие лопатки имеют криволинейную поверхность и спрофилированы путем разворота верхней кромки лопатки относительно нижней в сторону поворота лопаток на величину угла, определяемую формулой.

Отличительным признаком предлагаемого сепаратора является профилирование лопаток путем разворота верхней кромки лопатки относительной нижней в сторону поворота лопаток, т.е. в сторону увеличения угла, считая от радиального положения лопатки, благодаря чему достигается новое свойство постоянство граничного размера разделения по высоте зоны сепаратора за счет согласования изменения радиальных скоростей потока с изменением степени его закрутки. Появление этого свойства приводит к получению технического результата, сформулированного в цели изобретения.

На фиг. 1 представлена эпюра скоростей потока в зоне разделения сепаратора; на фиг.2 центробежный сепаратор, продольный разрез; на фиг.3 разрез по А-А на фиг.2. на фиг.4 сравнение экспериментальных данных по кривым разделения известного и предлагаемого сепараторов.

Центробежный сепаратор содержит наружный конический корпус 1 с крышкой 2, внутренний корпус 3, патрубок отвода готового порошка 4, закручивающие лопатки 5, закрепленные на осях 6, размещенных над верхней кромкой внутреннего корпуса 3.

Сепаратор работает следующим образом. Исходный материал с потоком транспортирующего газа ( аэросмесь) поступает через кольцевой канал, образованный наружным 1 и внутренним 3 корпусами, в закручивающие лопатки 5, закрепленные на осях 6. Поток аэросмеси закручивается в лопатках 5 и поступает в зону разделения, образованную крышкой наружного корпуса 2 и внутренним корпусом 3. Под действием преобладающих центробежных сил крупные частицы перемещаются к стенке внутреннего корпуса 3 и по ней ссыпаются в виде крупного продукта разделения (возврата), например, на домол в мельницу. Мелкие частицы под действием преобладающих аэродинамических сил потока выносятся через патрубок готового порошка 4 в виде тонкого продукта разделения (готового порошка).

Сравнение кривых разделения сепаратора известного и предлагаемого объекта, выполненного в стендовых условиях на моделях диаметром 400 мм, показывает возможность повышения эффективности разделения при профилировании закручивающих лопаток путем разворота верхней кромки лопатки относительно нижней кромки на 8^о в сторону увеличения крутки потока. Так, КПД ( ) возрастает с 0,81 до 0,86, степень проскока крупных частиц в готовый порошок снижается с 0,4 до 0,37.

Таким образом, сепаратор обеспечивает повышение эффективности разделения за счет профилирования закручивающих лопаток.