пневматический многопродуктовый классификатор

Формула изобретения

1. Пневматический многопродуктовый классификатор, включающий загрузочный модуль, имеющий прямоугольное горизонтальное сечение, по меньшей мере, две противоположные стенки которого выполнены с пересыпными элементами и/или профилированной формы, например, с образованием пересыпных элементов, направленных в сторону образованного ими сепарационного канала, имеющего, по меньшей мере, один загрузочный патрубок и, по меньшей мере, один патрубок или окно для подачи воздуха, и установленные над загрузочным модулем один основной сепарационный модуль, снабженный, по меньшей мере, одним патрубком отвода воздуха с мелкой фракцией разделения, или несколько расположенных один выше другого основных сепарационных модулей, верхний из которых снабжен, по меньшей мере, одним патрубком отвода воздуха с мелкой фракцией разделения, отличающийся тем, что основной сепарационный модуль, снабженный, по меньшей мере, одним патрубком отвода воздуха с мелкой фракцией разделения, содержит один или несколько корпусов цилиндрической, или конической, или цилиндроконической формы с, по меньшей мере, одним устройством для создания вихревого аэродисперсного потока с вертикальной осью вращения, причем основной сепарационный модуль, снабженный, по меньшей мере, одним патрубком отвода воздуха с мелкой фракцией разделения, и ниже расположенный основной сепарационный или загрузочный модуль сопряжены между собой посредством конфузора.

2. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть загрузочного сепарационного модуля снабжена газораспределительной решеткой, установленной под углом от 1 до 75° к горизонту.

3. Классификатор по п.2, отличающийся тем, что газораспределительная решетка установлена с возможностью совершать колебательные движения.

4. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно устройство для создания вихревого аэродисперсного потока выполнено в виде направляющего аппарата, установленного коаксиально патрубку отвода воздуха с мелкой фракцией разделения и состоящего из лопаток, установленных с возможностью вращения вокруг их горизонтальной оси и установленных, по меньшей мере, между двумя коаксиальными корпусами.

5. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно устройство для создания вихревого аэродисперсного потока выполнено в виде направляющего аппарата, установленного коаксиально патрубку отвода воздуха с мелкой фракцией разделения и состоящего из лопаток, установленных с возможностью вращения вокруг их вертикальной оси.

6. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно устройство для создания вихревого аэродисперсного потока выполнено в виде центробежного ротора, установленного коаксиально патрубку отвода воздуха с мелкой фракцией разделения.

7. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что одно устройство для создания вихревого аэродисперсного потока выполнено в виде центробежного ротора и, по меньшей мере, одно устройство для создания вихревого аэродисперсного потока выполнено в виде направляющего аппарата, состоящего из коаксиально расположенных регулируемых и/или нерегулируемых лопаток.

8. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что ниже, по меньшей мере, одного основного сепарационного модуля расположен разгрузочный перечистной модуль, нижняя часть которого снабжена, по меньшей мере, одним патрубком или окном подачи дополнительного воздуха, снабженных устройством регулировки расхода воздуха, и, по меньшей мере, одним разгрузочным патрубком.

9. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один основной сепарационный модуль снабжен перепускным модулем, выход которого снабжен устройством регулировки расхода воздуха и расположен над, а вход под основным сепарационным модулем.

10. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один основной сепарационный модуль и/или загрузочный модуль снабжены вертикальными вставками, расположенными на эквидистантном расстоянии между собой и параллельными стенками соответствующих модулей.

11. Классификатор по п.8, отличающийся тем, что разгрузочный перечистной модуль снабжен вертикальными вставками, расположенными на эквидистантном расстоянии между собой и параллельными стенками модуля.

12. Классификатор по п.9, отличающийся тем, что перепускной модуль снабжен вертикальными вставками, расположенными на эквидистантном расстоянии между собой и параллельными стенками модуля.

13. Классификатор по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, две противоположные стенки, по меньшей мере, одного основного сепарационного модуля снабжены пересыпными элементами и/или выполнены профилированной формы, например, в виде пересыпных элементов, направленных в сторону созданного ими сепарационного канала.

14. Классификатор по п.8, отличающийся тем, что, по меньшей мере, две противоположные стенки разгрузочного перечистного модуля снабжены пересыпными элементами и/или выполнены профилированной формы, например, в виде пересыпных элементов, направленных в сторону созданного ими сепарационного канала.

15. Классификатор по п.9, отличающийся тем, что, по меньшей мере, две противоположные стенки перепускного модуля снабжены пересыпными элементами и/или выполнены профилированной формы, например, в виде пересыпных элементов, направленных в сторону созданного ими сепарационного канала.

16. Классификатор по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна вертикальная вставка выполнена из упругих материалов, например резинотканой транспортерной ленты, и/или установлена посредством упругого крепления на соответствующих стенках.

17. Классификатор по любому из пп.1, 13-15, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один пересыпной элемент выполнен из упругих материалов, например резинотканой транспортерной ленты, и/или установлен посредством упругого крепления на соответствующих стенках.

18. Классификатор по любому из пп. 10-12, отличающийся тем, что вертикальные вставки снабжены пересыпными элементами и/или выполнены профилированной формы, например, в виде пересыпных элементов, направленных в сторону созданного ими сепарационного канала.

19. Классификатор по п.18, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один пересыпной элемент выполнен из упругих материалов, например резинотканой транспортерной ленты, и/или установлен посредством упругого крепления на соответствующих стенках.

20. Классификатор по п.10, отличающийся тем, что, по меньшей мере, под одним основным сепарационным модулем под вертикальными вставками дополнительно установлены разгрузочные полосы.

21. Классификатор по п.20, отличающийся тем, что вертикальные вставки расположены в плоскостях симметрии разгрузочных полос и/или зазоров между ними.

22. Классификатор по п.21, отличающийся тем, что нижние части вертикальных вставок, расположенных в плоскостях симметрии зазоров между разгрузочными полосами, снабжены обтекателями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для многопродуктовой воздушной классификации или сепарации дисперсных материалов и может быть использовано в строительной, горнообогатительной, химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Известен многопродуктовый пневматический центробежный классификатор, включающий коаксиально расположенные цилиндроконические корпуса с крышками, установленными между корпусами устройствами для создания вихревого аэродисперсного потока, загрузочным и разгрузочными патрубками [1].

Основными недостатками известного устройства являются невысокая эффективность и существенные ограничения по максимально допустимой крупности и концентрации исходных частиц разделяемого материала в воздушном потоке.

Известен многопродуктовый пневматический центробежный классификатор, включающий газораспределительную решетку для псевдоожижения материала, две коаксиально расположенные цилиндрические сепарационные камеры и расположенное над ними устройство для создания вихревого аэродисперсного потока в виде ротора [2].

Основными недостатками известного устройства являются существенные ограничения по максимально допустимой крупности и концентрации исходных частиц разделяемого материала в воздушном потоке.

Известен пневматический многоколонный гравитационный классификатор, включающий ряд вертикальных колонн с пересыпными полками, установленными над газораспределительной решеткой [3].

Основными недостатками известного устройства при многопродуктовом разделении является то, что разделение ведется с последовательным выделением сначала более мелких, а затем более крупных фракций, что отрицательно сказывается на эффективности разделения. Кроме того, эвакуация промежуточных продуктов разделения с сопутствующими воздушными потоками усложняет настройку и регулировку классификатора и увеличивает количество необходимого вспомогательного оборудования, например циклонов.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является пневматический многопродуктовый классификатор, включающий загрузочный сепарационный модуль, имеющий прямоугольное горизонтальное сечение, по меньшей мере, две противоположные стенки которого снабжены пересыпными элементами и/или выполнены профилированной формы, например в виде пересыпных элементов, направленных в сторону образованного ими сепарационного канала, который снабжен, по меньшей мере, одним загрузочным патрубком и, по меньшей мере, одним патрубком или окном для подачи воздуха, и несколько основных сепарационных модулей, установленных над загрузочным модулем один выше другого, верхний из которых снабжен, по меньшей мере, одним патрубком отвода воздуха с мелкой фракцией разделения [4].

Основными недостатками известного классификатора является недостаточно высокая эффективность и удельная производительность при разделении материалов в диапазоне малых величин граничной крупности разделения или при больших производительностях, что обусловлено трудностью обеспечения равномерной по сечению подачи материала в сепарационные модули большого проходного сечения. Кроме того, диапазон регулирования величины граничной крупности верхнего сепарационного модуля относительно граничных крупностей ниже расположенных модулей существенно ограничен, т.к. определяется скоростью аэродисперсного потока в проходном сечении модуля, которая зависит от величины расхода аэродисперсного потока, проходящего через ниже расположенные модули.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение качества разделения и расширение диапазона использования классификатора за счет уменьшения величины минимально возможной граничной крупности разделения и расширения диапазона независимого регулирования величины граничной крупности разделения модулей относительно друг друга, и за счет более равномерной по сечению подачи исходного материала в загрузочный модуль.

Поставленная задача решена тем, что пневматический многопродуктовый классификатор включает загрузочный модуль, имеющий прямоугольное горизонтальное сечение, по меньшей мере, две противоположные стенки которого выполнены с пересыпными элементами и/или профилированной формы, например с образованием пересыпных элементов, направленных в сторону образованного ими сепарационного канала, имеющего, по меньшей мере, один загрузочный патрубок и, по меньшей мере, один патрубок или окно для подачи воздуха, и установленные над загрузочным модулем один основной сепарационный модуль, снабженный, по меньшей мере, одним патрубком отвода воздуха с мелкой фракцией разделения, или несколько распложенных один выше другого основных сепарационных модулей, верхний из которых снабжен, по меньшей мере, одним патрубком отвода воздуха с мелкой фракцией разделения, согласно изобретению основной сепарационный модуль, снабженный, по меньшей мере, одним патрубком отвода воздуха с мелкой фракцией разделения, содержит один или несколько корпусов цилиндрический или конической, или цилиндроконической формы с, по меньшей мере, одним устройством для создания вихревого аэродисперсного потока с вертикальной осью вращения, причем основной сепарационный модуль, снабженный, по меньшей мере, одним патрубком отвода воздуха с мелкой фракцией разделения, и ниже расположенный основной сепарационный или загрузочный модуль сопряжены между собой посредством конфузора.

Нижняя часть загрузочного сепарационного модуля может быть снабжена газораспределительной решеткой, установленной под углом от 1° до 75° к горизонту и с возможностью совершать колебательные движения. Устройство для создания вихревого аэродиспереного потока может быть выполнено в виде направляющего аппарата, установленного коаксиально патрубку отвода воздуха с мелкой фракцией разделения и состоящего из лопаток, установленных с возможностью вращения вокруг их горизонтальной оси и установленных, по меньшей мере, между двумя коаксиальными корпусами, или может быть выполнено в виде направляющего аппарата, установленного коаксиально патрубку отвода воздуха с мелкой фракцией разделения и состоящего из лопаток, установленных с возможностью вращения вокруг их вертикальной оси, или может быть выполнено в виде ротора, или их комбинации. По меньшей мере, один основной сепарационный модуль может быть снабжен разгрузочным перечистным модулем, который расположен ниже него и нижняя часть которого может быть снабжена, по меньшей мере, одним патрубком или окном подачи дополнительного воздуха, снабженных устройством регулировки расхода воздуха, и, по меньшей мере, одним разгрузочным патрубком. По меньшей мере, один основной сепарационный модуль может быть снабжен перепускным модулем, выход которого снабжен устройством регулировки расхода воздуха и расположен над, а вход под основным сепарационным модулем. По меньшей мере, один основной сепарационный модуль и/или загрузочный модуль и/или перечистной модуль и/или перепускной модуль могут быть снабжены вертикальными вставками, расположенными на эквидистантном расстоянии между собой и параллельными стенками модуля.

По меньшей мере, один пересыпной элемент и/или вертикальная вставка могут быть выполнены из упругих материалов, например резинотканой транспортерной ленты и/или могут быть установлены посредством упругого крепления на соответствующих стенках. По меньшей мере, под одним основным сепарационным модулем под вертикальными вставками дополнительно могут быть установлены разгрузочные полосы, которые выполнены - образной формы, нижняя часть которых снабжена обтекателями, а внутри могут быть установлены наклонные пластины. Вертикальные вставки могут быть расположены в плоскостях симметрии разгрузочных полос и зазоров между ними, а нижние части вертикальных вставок, расположенных в плоскостях симметрии зазоров между разгрузочными полосами, могут быть снабжены обтекателями.

Реализация в верхнем основном сепарационном модуле классификатора центробежного разделения за счет снабжения его одним или несколькими устройствами для создания вихревого аэродисперсного потока позволяет уменьшить величину минимально возможной граничной крупности и повысить эффективность разделения по сравнению с разделением в поле гравитационных сил и обеспечить более независимую регулировку граничной крупности разделения за счет изменения центробежной силы, действующей на частицы разделяемого материала, посредством изменения интенсивности вихревого аэродисперсного потока изменением угла установки лопаток направляющего аппарата или изменением скорости вращения ротора. Последовательное выделение более крупных частиц из разделяемого материала в загрузочном и других сепарационных модулях, расположенных ниже верхнего, способных удовлетворительно функционировать при более высоких концентрациях разделяемого материала в аэросмеси, позволяет обеспечить эффективность разделения верхнего сепарационного модуля за счет уменьшения в нем концентрации и предварительной дезагломерации разделяемого материала.

В случае если сепарационный модуль, расположенный непосредственно под верхним, имеет поперечное сечение существенно отличное от квадратного, сопряжение его с верхним сепарационным модулем посредством конфузора позволяет обеспечить в нем и на входе в верхний сепарационный модуль более равномерное распределение скоростей аэродисперсного потока, что способствует повышению эффективности разделения.

В случае относительно большого горизонтального сечения загрузочного модуля снабжение классификатора газораспределительной решеткой позволяет осуществлять более равномерное по сечению распределение исходного материала, что положительно сказывается на качестве разделения. Возможность придания газораспределительной решетке колебательных движений в различных плоскостях и возможность ее установки при различных, заранее заданных углах относительно горизонта обеспечивает равномерное движение по ней разделяемого материала и подготовку для его эффективного разделения в вышерасположенном загрузочном модуле.

Снабжение классификатора разгрузочными перечистными модулями позволяет дополнительно классифицировать промежуточные продукты разделения, что улучшает эффективность разделения.

Перепускные модули позволяют оптимизировать скорости аэросмеси в соответствующих основных сепарационных модулях без существенного изменения скоростей в других сепарационных модулях, что дополнительно повышает качество разделения.

Снабжение основных и/или перепускных и/или загрузочного, и/или перечистных модулей вертикальными вставками улучшает качество разделения за счет уменьшения масштабного фактора и выравнивания эпюр скоростей аэросмеси.

Снабжение вертикальных вставок и стенок основных и/или загрузочного, и/или перечистных, и/или перепускных модулей пересыпными элементами и/или выполнение их профилированными улучшает качество разделения за счет выравнивания эпюр скоростей аэросмеси и отвода разделяемого материала от пристеночной зоны в ядро потока.

Изготовление пересыпных элементов и/или вертикальных вставок из упругих материалов или их упругое крепление к соответствующим стенкам позволяет уменьшить вероятность налипания разделяемого материала на соответствующие поверхности.

Разгрузочные полосы позволяют направлять выпавший в них материал в соответствующий перечистной модуль, а их -образная форма позволяет это реализовать более равномерным потоком и устраняет вероятность забивания материалом выхода разгрузочной полосы, что повышает качество разделения. Обтекатели под разгрузочными полосами оптимизируют направление движения аэросмеси.

Размещение нижних частей вертикальных вставок в плоскостях симметрии разгрузочных полос и зазоров между ними уменьшает количество разгрузочных полос под вертикальными вставками, что позволяет организовать более равномерную раздачу потока аэросмеси по сепарационным каналам.

На фиг.1, 2, 3, 4 представлены сечения различных вариантов конструкций многопродуктового классификатора.

Многопродуктовый классификатор состоит из загрузочного 1 и основных сепарационных модулей 2 и 3, установленных один выше другого. Загрузочный модуль 1 снабжен загрузочным патрубком 4 и патрубком или окном для подачи воздуха 5.

Верхний сепарационный модуль снабжен патрубком 6 отвода воздуха с мелкой фракцией разделения и разгрузочным патрубком 7 промежуточного продукта разделения. Сепарационные модули 2 снабжены разгрузочным перечистным модулем 8 (фиг.1, 4). Верхний сепарационный модуль 2 и 3 содержит, по меньшей мере, один цилиндрический или цилиндроконический корпус 9, по меньшей мере, одно устройство для создания вихревого аэродисперсного потока, выполненное в виде направляющего аппарата, состоящего из лопаток 10 (фиг.1, 4), установленных с возможностью вращения вокруг их горизонтальной оси, в виде направляющего аппарата, состоящего из лопаток 11 (фиг.2, 4), установленных с возможностью вращения вокруг их вертикальной оси, в виде центробежного ротора 12 (фиг.3, 4), или их комбинации (фиг.4). Верхний сепарационный модуль, содержащий устройство для создания вихревого аэродисперсного потока, может быть снабжен патрубком 13 подачи дополнительного воздуха (фиг.1, 3, 4) с устройством, регулирующим его величину (на фиг. не показано).

Загрузочный модуль может быть снабжен газораспределительной решеткой 14 (фиг.3).

Разгрузочный перечистной модуль 8 снабжен патрубком 15 (фиг.1) или окном 16 (фиг.4) подачи дополнительного воздуха, снабженных устройством 17 для его регулировки, и разгрузочным патрубком 18.

Классификатор может быть снабжен перепускным модулем 19, выход которого снабжен устройством 20 регулировки расхода воздуха (фиг.1).

Сепарационные модули могут быть снабжены вертикальными вставками 21, образующими сепарационные каналы 22, а стенки сепарационных модулей и вертикальные вставки могут быть снабжены пересыпными элементами 23 (фиг.1).

Классификатор может быть снабжен разгрузочными полосами 24, внутри которых установлены наклонные пластины 25, а нижние части разгрузочных полос могут быть снабжены обтекателями 26 (фиг.1).

Нижние части вертикальных вставок 21, расположенных в плоскостях симметрии зазоров между разгрузочными полосами 24, могут быть снабжены обтекателями 27 (фиг.1).

Выходы разгрузочных патрубков основных, перечистных и загрузочного сепарационных модулей должны быть снабжены устройствами герметичной разгрузки дисперсного материала, например мигалками 28 (фиг.1, 2, 4), шлюзовыми питателями 29 (фиг.1, 2, 3, 4) или др. Эвакуация промежуточных продуктов разделения из классификатора может осуществляться с помощью винтового транспортера (шнека) 30 (фиг.4). Верхний сепарационный модуль 3 (фиг.1) и 2 (фиг.2) и ниже расположенный сепарационный модуль 2 (фиг.1) и 1 (фиг.2) могут быть сопряжены между собой посредством конфузора 31. В случае установки классификатора в открытом воздушном контуре под разряжением выход загрузочного модуля может не снабжаться устройством герметичной разгрузки (фиг.4).

Загрузочный патрубок 4 классификатора также должен быть снабжен устройством для герметичной загрузки материала, например плоской мигалкой или шлюзовыми питателем или должен быть герметично соединен с загрузочным бункером, работающим под завалом (на фиг. не показано).

Многопродуктовый пневматический классификатор работает следующим образом.

Исходный материал через патрубок 4 подают в загрузочный модуль 1, в нижнюю часть которого подают основной воздушный поток. Частицы исходного материала размером больше граничной крупности под действием силы тяжести двигаются в нижнюю часть загрузочного модуля 1 и выводятся из классификатора. В случае установки в нижней части загрузочного модуля 1 газораспределительной решетки 14 крупные частицы движутся по газораспределительной решетке, а более мелкие поднимаются воздушным потоком в сепарационные каналы загрузочного модуля, где частицы размером больше граничной крупности под действием силы тяжести выпадают вниз. Частицы размером меньше граничной крупности транспортируют воздушным потоком в вышерасположенный основной сепарационный модуль, в котором скорость аэросмеси уменьшается за счет увеличения проходного сечения. Частицы размером больше граничной крупности для этого модуля выпадают непосредственно в разгрузочный перечистной модуль 8 или попадают в разгрузочные полосы 24 и по наклонным пластинам 25 скатываются в перечистной модуль 8, где происходит их дополнительное отделение от частиц меньше граничной крупности дополнительным воздушным потоком, подаваемым через патрубок 15 или окно 16 и расход которого регулируют посредством регулировочного устройства 17, после чего промежуточный продукт разделения через патрубок 18 и разгрузочное устройство 28 или 29 выводят из классификатора. Мелкие частицы из перечистного сепарационного модуля 8 дополнительным воздушным потоком возвращают в основной сепарационный модуль 2, где снова подвергают разделению (фиг.1, 4). При необходимости уменьшения граничной крупности разделения в сепарационном модуле 2 скорость аэросмеси в нем уменьшают посредством подачи части воздушного потока в обход модуля 2 через перепускной модуль 19, скорость в котором регулируют посредством устройства 20 (фиг.1).

Аэродисперсный поток, поступая из ниже расположенного сепарационного модуля в верхний сепарационный модуль, содержащий устройство для создания вихревого аэродисперсного потока, приводится во вращательное движение, вследствие чего на частицы материала действует центробежная сила. Более крупные частицы, на которые центробежная сила оказывает доминирующее действие, двигаются на периферию и по внутренней поверхности наружного корпуса (фиг.1, 3, 4) или внутреннего корпуса (фиг.2), двигаются вниз и через патрубок 7 выводятся из классификатора. Дополнительный воздушный поток, поступающий через тангенциально установленный патрубок 13, перечищает их от некондиционных мелких частиц, которые он возвращает в центробежную зону разделения.

Самые мелкие частицы с воздушным потоком выводятся из классификатора через патрубок 6.

Если верхний сепарационный модуль содержит, например, несколько устройств для создания вихревого аэродисперсного потока с вертикальной осью вращения (фиг.4), то классификатор работает следующим образом. Аэродисперсный поток после сепарационного модуля 2 проходит между лопатками 10, закручивается ими и образует первую центробежную зону разделения, где выделяются более крупные частицы, которые по внутренней поверхности наружного корпуса двигаются вниз и через патрубок 7 выводятся из классификатора. Оставшиеся частицы с воздушным потоком движутся между лопатками 11 и попадают во вторую центробежную зону разделения, где вследствие более интенсивного вихревого потока, обусловленного вращением ротора 12, происходит разделение частиц по более мелкой граничной крупности. Частицы размером больше граничной крупности для этой зоны по внутренней поверхности лопаток 11 выпадают вниз в конусную часть внутреннего корпуса и выводятся из классификатора с помощью винтового транспортера (шнека) 30 (фиг.4). Самые мелкие частицы с воздушным потоком поступают внутрь ротора 12 и через патрубок 6 выводятся из классификатора.

Крупность продуктов разделения определяется величинами скоростей в сепарационных модулях, углами установок лопаток направляющего аппарата и/или скоростью вращения ротора.

В ряде случаев многопродуктовый классификатор позволяет решать задачи гомотетизации порошков, т.е. получения порошков определенного, наперед заданного фракционного состава. Это возможно реализовать посредством установления определенных граничных крупностей разделения в сепарационных модулях и получения требуемого материала из одного из разгрузочных патрубков промежуточных продуктов разделения, либо объединением продуктов разделения или их части из нескольких разгрузочных патрубков.

Многопродуктовый классификатор может быть включен в технологическую линию с разомкнутым, замкнутым и частично замкнутым воздушным контуром.

Список литературы

1. А.с. №933128, МКИ В07В 7/08, Бюл. №21, 1982.

2. Перевод «Микронные сепараторы фирмы «HOSOKAWA», №1748, ЦООНТИ, М., 1987.

3. Барский М.Д. Фракционирование порошков. М., Недра, 1980, стр.302.

4. Патент РБ №3970, МКИ В07В 4/00, 2001.