АЭРОВИНТОВОЙ ЦИКЛОН-СЕПАРАТОР
AEROHELICAL CENTRIFUGAL SEPARATOR

Изобретение относится к области разделения аэродисперсных продуктов, например продуктов размола, на фракции по совокупности физико-механических свойств с одновременной очисткой воздуха и может быть использовано в горно-обогатительной промышленности и на зерноперерабатывающих предприятиях.
Известны батарейные циклоны, содержащие общий корпус, в котором установлено большое количество циклонных элементов небольшого диаметра с единым подводом и отводом газа и общим бункером. Циклонные элементы снабжены направляющими аппаратами типа «винт» или «розетка» (Штокман Е.А. Очистка воздуха / Е.А.Штокман. - М.: АСВ, 1999. - С.135).
Эффективность очистки при использовании батарейных циклонов является низкой вследствие неравномерного распределения очищаемого воздуха между элементами при высоком удельном расходе металла.
7
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности, принятым за прототип, является пылеуловитель, предназначенный для очистки газовых потоков, содержащий корпус, входной тангенциальный патрубок, связанный с корпусом, соосно расположенную в центральной части корпуса винтовую вставку, охватывающую выхлопную трубу, герметичное выводное устройство, связанное с корпусом. Корпус образован сопряженными цилиндрической и конусообразной поверхностями. Винтовая вставка выполнена в виде полосы с отогнутым внутрь нижним концом с образованием спирального желоба, прикрепленного с помощью монтажных элементов к цилиндрической части корпуса. Поток запыленного воздуха входит через тангенциальный патрубок и попадает в центральную часть корпуса, где под действием центробежных сил частицы пыли прижимаются к стенкам и, опускаясь с потоком, попадают в выводное устройство через пылевыпускное отверстие. Мелкодисперсные частицы пыли, достигнув стенки винтовой вставки, по желобу опускаются к пылевыпускному отверстию (патент RU 12260476, МПК B04C 5/103).
Основным недостатком пылеуловителя является низкая эффективность очистки вследствие необходимости подбора радиуса винтовой вставки для различных частиц, что невозможно осуществить при работе на полидисперсной смеси.
Предлагаемым изобретением решаются задачи повышения эффективности воздухоочистки при дифференцированном отборе фракций.
Поставленная задача решается тем, что в аэровинтовом циклоне-сепараторе, содержащем конусообразный корпус, входной тангенциальный патрубок, связанный с корпусом, соосно расположенную в корпусе винтовую вставку, охватывающую выхлопную трубу, герметичное выводное устройство, связанное с корпусом, согласно изобретению винтовая вставка выполнена изменяемого диаметра, регулируемого шага и количества заходов с образованием внутри корпуса его внутренней поверхностью, витками винтовой вставки и наружной поверхностью выхлопной трубы уменьшающегося винтового объема, достигающего нижнего торца выхлопной трубы с регулируемой винтовой воронкой, отстоящей от верхней стенки выводного устройства и от введенного в устройство подвижного элемента с изменяемой конической поверхностью на регулируемые расстояния. Верхний торец выхлопной трубы, являющийся вершиной усеченного конуса, с соосно расположенными в нем стержнем с винтовой поверхностью с регулируемыми диаметрами и длиной и отстоящим от него патрубком на регулируемое расстояние, заключены в герметичную камеру, соединенную с герметичным контейнером. Боковая поверхность корпуса выполнена с регулируемой перфорацией и оборудована имеющими каналы герметичными контейнерами, перекрывающими названную перфорацию и предназначенными для сбора и вывода фракций в выводное устройство.
Подвижный элемент с изменяемой конической поверхностью может быть выполнен в виде сужающегося книзу усеченного конуса, в котором соосно установлен стержень с конической или цилиндрической винтовой поверхностью с возможностью регулирования их диаметров и длины.
Кроме того, регулируемая винтовая воронка содержит цилиндр, перемещаемый в выхлопной трубе, расширяющийся или сужающийся усеченный конус и установленный в них соосно стержень с винтовой поверхностью.
Цилиндр с конусом и стержнем с винтовой поверхностью могут быть выполнены регулируемыми по диаметру и длине.
Внешняя поверхность цилиндра и конуса может быть выполнена винтовой.
Повышение эффективности воздухоочистки обусловлено дифференцированным отбором фракций через перфорацию в боковой поверхности корпуса, организацией винтового движения аэросмеси в уменьшающемся винтовом объеме и в усеченном конусе со стержнем с винтовой поверхностью на верхнем конце выхлопной трубы, в процессе чего осуществляется отделение фракций из воздушного потока.
Предлагаемый аэровинтовой циклон-сепаратор показан на чертеже, где на фиг.1 представлен его общий вид, а на фиг.2 - подвижный элемент в виде сужающегося книзу усеченного конуса, в котором соосно установлен стержень с конической винтовой поверхностью.
На чертеже дополнительно обозначено следующее:
- горизонтальной линией со стрелкой, обращенной справа налево, показан вход исходного аэродисперсного продукта;
- линиями со стрелками, перечеркнутыми косыми чертами, показано движение примесей, выделенных из воздушного потока;
- линиями со стрелками, перечеркнутыми крестиками, показано движение очищенного воздуха.
Аэровинтовой циклон-сепаратор содержит входной тангенциальный патрубок 1, связанный с конусообразным корпусом 2, соосно расположенную в корпусе 2 винтовую вставку 3, охватывающую выхлопную трубу 4, герметичное выводное устройство 5, связанное с конусообразным корпусом 2.
Винтовая вставка 3 установлена внутри корпуса 2 охватывающей выхлопную трубу 4 и выполнена изменяемого диаметра, регулируемого шага и количества заходов с образованием внутри конусообразного корпуса 2 его внутренней поверхностью 6, витками винтовой вставки 3 и наружной поверхностью выхлопной трубы 4 уменьшающегося книзу винтового объема 7, достигающего нижнего торца выхлопной трубы 4 с регулируемой винтовой воронкой 8. На боковой поверхности конусообразного корпуса 2 имеется перфорация 9, регулируемая за счет формы и расположения отверстий. Боковая поверхность конусообразного корпуса 2 оборудована имеющими каналы 10 герметичными контейнерами 11, перекрывающими перфорацию 9, предназначенными для сбора и вывода фракций в герметичное выводное устройство 5. Выводное устройство 5 снабжено клапанами-мигалками 12. В зависимости от решаемых технологических задач каналы 10 могут быть объединены и входить в герметичное выводное устройство 5 (Фиг.1) или могут раздельно входить в герметичное выводное устройство 5 (не показано).
Конусообразный корпус 2 опирается на верхнюю стенку 13 выводного устройства 5. При этом нижний торец выхлопной трубы 4 отстоит относительно верхней стенки 13 выводного устройства 5 и от подвижного элемента 14 с изменяемой конической поверхностью на расстояния, регулируемые посредством винтовой воронки 8.
Подвижный элемент 14 с изменяемой конической поверхностью может быть выполнен в виде сужающегося книзу усеченного конуса 15, в котором соосно установлен стержень 16 с конической 17 винтовой поверхностью (Фиг.2) или цилиндрической винтовой поверхностью (не показано) с возможностью регулирования их диаметров и длины.
Винтовая воронка 8 содержит цилиндр 18, перемещаемый в выхлопной трубе 4, соединенный с расширяющимся (Фиг.1) или с сужающимся (не показано) усеченным конусом 19. Внутри цилиндра 18 и конуса 19 соосно установлен стержень 20 с винтовой поверхностью 21.
Цилиндр 18 с конусом 19 и стержнем 20 с винтовой поверхностью 21 могут быть выполнены регулируемыми по диаметру и длине.
Внешняя поверхность цилиндра 18 и конуса 19 может быть выполнена винтовой.
Верхний торец выхлопной трубы 4 является вершиной усеченного конуса 22, в котором соосно установлен стержень 23 с винтовой поверхностью 24, регулируемыми по диаметру и длине. Над торцом выхлопной трубы 4 установлен патрубок 25, перемещаемый относительно него на регулируемое расстояние. При этом торец выхлопной трубы 4 и патрубок 25 заключены в герметичную камеру 26, соединенную с герметичным контейнером 11.
Аэровинтовой циклон-сепаратор работает следующим образом. Аэродисперсный продукт с заданной скоростью входит во входной тангенциальный патрубок 1 и далее по винтовому объему 7 транспортируется вниз. При этом вследствие вращения аэросмеси происходит ее расслоение. Частицы аэросмеси под действием системы сил отжимаются к поверхности конусообразного корпуса 2 и, совершая по ней сложное движение, опускаются вниз. По мере своего продвижения по поверхности конусообразного корпуса 2 определенные частицы проходят через перфорацию 9 на боковой поверхности конусообразного корпуса 2 и попадают в каналы 10 и далее - в герметичные контейнеры 11. С учетом того, что перфорация 9 является регулируемой за счет формы отверстий и места их расположения, а также регулируемым является силовой фактор, определяемый воздушным потоком, воздействующий на разные частицы по-разному, обеспечивается формирование различных фракций в винтовом объеме 7.
Посредством герметичных контейнеров 11 и каналов 10 в них можно формировать фракции с их отдельным выводом или объединять для транспортирования в выводное устройство 5 и далее с выводом через подвижный элемент 14. Более легкие частицы, прижатые к поверхности конусообразного корпуса 2, выводятся на последней перфорации. Воздушный поток с оставшимися в нем частицами входит в пространство между винтовой вставкой 19 и подвижным элементом 14 с изменяемой конической поверхностью, которые могут регулироваться по высоте относительно верхней стенки 13 выводного устройства 5. При вхождении воздушного потока в винтовую вставку 19 создается аэроворонка, которая отбрасывает частицы с конуса подвижного элемента 14 в герметичное выводное устройство 5. При выполнении подвижного элемента в виде сужающегося усеченного конуса 15 со стержнем 16 и конической винтовой поверхностью 17 создается аэроворонка, которая захватывает определенное количество примесей и выводит их в выводное устройство 5. Воздушный поток с тонкими примесями, проходя через винтовую воронку, получает дополнительную крутку при вхождении в выхлопную трубу 4 и при движении к торцу выхлопной трубы на выходе из нее получает дополнительное вращение за счет прохождения через усеченный конус 22 со стержнем 23 и винтовой поверхностью 24. Под действием центробежной силы примеси вырываются в регулируемый зазор между торцом выхлопной трубы и патрубком 25, попадают в герметичную камеру 26 и выводятся в герметичный контейнер 11. Очищенный воздух поступает в пневмопровод.
Предлагаемый аэровинтовой циклон-сепаратор обеспечивает повышенную технологическую эффективность воздушного потока до 99,9% при возможности дифференцированного вывода фракций по комплексу физико-механических свойств.