СПОСОБ ИНЕРЦИОННОЙ СЕПАРАЦИИ МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ
METHOD FOR INERTIAL SEPARATION OF FINE-DISPERSED PARTICLES

Изобретение относится к разделению продуктов размола по совокупности признаков и может найти применение в агропромышленном комплексе при переработке зерна в муку.
Известен способ разделения аэродисперсного потока, преимущественно запыленного воздуха, включающий ввод аэродисперсного потока горизонтально внутрь корпуса в конически сужающееся пространство, являющееся сепарационной зоной, образованное набором кольцеобразных усеченных конических элементов, перекрывающих друг друга, транспортирование аэродисперсного потока для первичной очистки в коническом сужающемся пространстве при изменении направления движения части частиц, которые содержатся в воздухе, ударяющихся о наклонные поверхности конических элементов и, отражаясь, двигающихся к оси корпуса, где они подхватываются осесимметричным потоком воздуха и перемещаются к отверстию для вывода концентрированной аэродисперсной смеси. Часть воздуха с мелкодисперсными частицами выводят через конически сужающееся пространство, образованное набором кольцеобразных усеченных конических элементов. Далее для вторичной очистки аэродисперсную смесь транспортируют в конически сужающемся пространстве циклона, являющемся сепарационной зоной, разделяя очищенный воздух и оставшиеся мелкодисперсные частицы. Таким образом, фракции выводят по дисперсности сначала через конически сужающееся пространство корпуса, образованное набором кольцеобразных усеченных конических элементов, и затем - в нижней части конического сужающегося пространства циклона (Вентиляционные установки зерноперерабатывающих предприятий / под ред. A.M.Дзядзио. - М.: Колос, 1974. - С.160-161).
Основной недостаток этого способа состоит в низкой эффективности разделения на фракции из-за малого времени пребывания материала в сепарационной зоне, невозможности полного улавливания мелкодисперсных частиц и необходимости вторичной очистки аэродисперсного потока.
7
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ аэроцентробежного разделения продуктов размола, включающий ввод аэродисперсного потока через камеру внутрь корпуса в конически сужающееся кольцевое пространство при закрутке в конфузорном пространстве пустотелой турбины вокруг ее горизонтальной оси вращения с образованием в ее внутренней полости и на внешних поверхностях вращающихся объемов аэродисперсного потока, выделяя и выводя при взаимодействии указанных объемов крупные и тяжелые фракции аэродисперсного потока, транспортирование обогащенного аэродисперсного потока в конически сужающемся кольцевом пространстве при его дополнительной закрутке во вращающемся патрубке с соосным ему неподвижным шнеком и его направлении вниз с созданием вихревого шнура посредством системы соосно расположенных с турбиной и патрубком усеченных вращающихся виброконусов и названного шнека, образующих кольцевые регулируемые каналы, и дальнейшем направлении внутрь конической части корпуса с верхним и нижним выходами, вывод фракций по дисперсности при проведении аэродисперсного потока через кольцевые каналы в конически сужающемся кольцевом пространстве. При этом более легкие и мелкие фракции выводят в нижний выход конической части корпуса после их перемещения вниз параллельно шнеку через кольцевые регулируемые каналы и по поверхностям усеченных вращающихся виброконусов, а тонкодисперсную аэросмесь выводят в верхний выход конической части корпуса (патент RU 2317155 С1, МПК В07В 7/08).
Основными недостатками описанного способа аэроцентробежного разделения продуктов размола являются повышенная энергоемкость, за счет высокого аэродинамического сопротивления при прохождении воздуха через вращающуюся турбину, пониженная эффективность отделения более легких и мелких фракций, во-первых, вследствие ее налипания на стенки корпуса и виброконусы, что приводит к уменьшению сечения рабочей зоны за счет неэффективно организованной регенерации рабочих поверхностей виброконусов посредством вибрации, которая в отдельных случаях может привести к уплотнению осевшего продукта и уменьшению пропускной способности, во-вторых, вследствие выхода тонкой фракции из кольцевых каналов в потоке воздуха, обусловленного закруткой воздушного потока.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение энергоемкости и повышение эффективности отделения мелкодисперсных частиц, то есть мелких фракций, от воздуха.
Поставленная задача решается тем, что в способе инерционной сепарации мелкодисперсных частиц, включающем ввод аэродисперсного потока внутрь корпуса в конически сужающееся пространство, транспортирование аэродисперсного потока в конически сужающемся кольцевом пространстве и вывод фракций по дисперсности при проведении аэродисперсного потока через кольцевые каналы в конически сужающемся кольцевом пространстве, согласно изобретению ввод аэродисперсного потока осуществляют осесимметрично пульсационно внутрь корпуса, транспортирование аэродисперсного потока в конически сужающихся кольцевых пространствах, образованных коническими элементами, совершающими свободные колебания относительно друг друга и корпуса, соединенных гибкими элементами, вывод воздуха и мелкой фракции в кольцевое пространство, образованное набором конических элементов и коническим корпусом, транспортирование и сепарацию мелкой фракции производят при закрутке в восходящем потоке воздуха на внутренней поверхности конического корпуса. Воздух выводят через тангенциальный патрубок выхода очищенного воздуха, мелкую фракцию выводят через патрубок для вывода мелкой фракции. Крупную фракцию транспортируют вниз к отверстию для ее вывода посредством движения в осевом направлении обогащенного аэродисперсного потока.
Уменьшение энергоемкости обеспечивается, во-первых, отсутствием необходимости закрутки аэродисперсного потока в конфузорном пространстве приводной пустотелой турбины, дополнительной закрутки аэродисперсного потока в приводном вращающемся патрубке и его направления вниз с созданием вихревого шнура посредством системы соосно расположенных с турбиной и вращающимся патрубком приводных усеченных вращающихся виброконусов; во-вторых, пониженным аэродинамическим сопротивлением за счет уменьшения количества и протяженности рабочих пространств вследствие отсутствия необходимости применения конфузорного пространства пустотелой турбины при прохождении аэродисперсного потока.
Повышение эффективности отделения мелкодисперсных частиц от воздуха обеспечивается благодаря предварительному концентрированию аэродисперсного потока и началу разделения мелкой фракции на конических элементах, совершающих свободные колебания посредством ввода аэродисперсного потока внутрь корпуса осесимметрично пульсационно, обеспечивающего движение осевших фракций к отверстию для вывода крупной фракции.
На приведенном чертеже изображена схема осуществления способа инерционной сепарации мелкодисперсных частиц.
На чертеже дополнительно вертикальными линиями со стрелками обозначено направление ввода аэродисперсного потока; горизонтальной линией со стрелкой - направление вывода очищенного воздуха; вертикальными точечными линиями со стрелками - направление вывода крупной и тяжелой фракции аэродисперсного потока; наклонной штрихпунктирной линией со стрелкой - направление вывода мелкой фракции; наклонными пунктирными линиями со стрелками - направление движения воздуха и мелкой фракции.
Способ инерционной сепарации мелкодисперсных частиц реализуется при помощи конических элементов 1, крепящихся к гибким элементам, выполненным в виде подвесов 2. Корпус 3, в котором размещены конические элементы 1 на гибких подвесах 2, снабжен патрубком 4 для очищенного воздуха, патрубком 5 для входа аэродисперсного потока, отверстием 6 для вывода крупной фракции, сборником 7 для крупной фракции, патрубком 8 для вывода мелкой фракции.
Способ инерционной сепарации мелкодисперсных частиц осуществляется следующим образом. Аэродисперсный поток подают осесимметрично пульсационно в конически сужающееся пространство корпуса 3 через патрубок 5 для входа аэродисперсного потока 5 и осуществляют транспортирование аэродисперсного потока. Транспортирование аэродисперсного потока в конически сужающихся кольцевых пространствах, образованных внутри конических элементов 1 уменьшающегося размера, совершающих свободные колебания относительно друг друга и корпуса 3 с амплитудой А и угловой скоростью ω, соединенных гибкими подвесами 2, вывод воздуха и мелкой фракции в кольцевое пространство, образованное набором конических элементов 1 и коническим корпусом 3, транспортирование и сепарацию мелкой фракции производят при закрутке в восходящем потоке воздуха на внутренней поверхности конического корпуса 3.
Вывод фракций по дисперсности производят при проведении аэродисперсного потока через кольцевые каналы конических элементов 1 в конически сужающихся кольцевых пространствах.
При этом крупные частицы при ударе о внутреннюю поверхность конических элементов 1 и изменении траектории движения по направлению к оси аэродисперсного потока транспортируют вниз к отверстию 6 для вывода крупной фракции посредством движения в осевом направлении обогащенного аэродисперсного потока, далее - в сборник 7 для крупной фракции.
Транспортирование и сепарацию мелкой фракции производят при закрутке в восходящем потоке воздуха на внутренней поверхности конического корпуса 3. Таким образом, мелкую фракцию с частью воздуха выводят через верхние сечения конических элементов 1, подвешенных на гибких подвесах 2, и в потоке восходящего воздуха, совершающего винтовое движение, направляют к внутренней поверхности конического корпуса 3, транспортируют по ней вниз к патрубку 8 для вывода мелкой фракции, причем частицы, осевшие на поверхности конических элементов 1, выводят вниз к патрубку 8 для вывода мелкой фракции благодаря вибрации этих элементов под действием пульсационной подачи аэродисперсного потока.
Очищенный воздух по винтовой траектории поднимается вверх, и его выводят через тангенциальный патрубок 4 для очищенного воздуха.
Таким образом, применение предложенного способа инерционной сепарации мелкодисперсных частиц позволяет осуществить увеличение технологической эффективности фракционирования продуктов размола, с обеспечением очистки воздуха от пыли при снижении энергозатрат.