Способ для разделения сыпучих материалов по фракциям методом метания смеси частиц с одинаковой скоростью и устройство для его осуществления
METHOD FOR SEPARATION OF BULK MATERIALS INTO FRACTIONS BY METHOD OF THROWING MIXTURE OF PARTICLES AT SAME SPEED AND DEVICE THEREFOR

Предлагаемое изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства, где необходима сортировка сыпучих материалов по фракциям, например, песка.
Известен способ разделения сыпучих материалов, состоящий в том, что разделение сыпучих материалов по фракциям осуществляют методом прерывистого метания смеси частиц из разбрасывающего устройства [1].
Недостатком данного способа является низкая эффективность классификации вследствие неравномерности подачи материала в разбрасывающее устройство (метатель). Кроме того, даже при прерывистом метании полностью не устраняется эффект образования струи материала.
Наиболее близким по технической сущности (прототип) к предлагаемому является способ разделения сыпучих материалов по фракциям методом метания смеси частиц с одинаковой скоростью, включающий подачу сыпучего материала и воздействие на него воздушным потоком для разделения на фракции, при этом сыпучий материал в метатель подается отдельными порциями и в начале траектории полета сыпучего материала его подвергают воздействию нисходящего потока [2].
Недостатком данного способа является также низкая эффективность разделения материала по фракциям вследствие неравномерности подачи материала в метатель. При этом также не устраняется эффект образования струи из сыпучего материала, в результате чего все частицы разных фракций содержатся в смешанном потоке и центробежные силы здесь не в состоянии разделить частицы на отдельные фракции. Для этого необходим еще один фактор, кроме центробежной силы, который по-разному воздействовал бы на частицы разных размеров, разделяя их уже в общем потоке.
Известно устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, которое содержит бункер и вибролоток, расположенный под ними струйный генератор с соплами, которые выполнены разными по высоте поперечного разреза их канала, сопла установлены с разным шагом между ними и расположены под разным острым углом к вертикали. В струйном генераторе расположены три решета (см. декларационный патент на полезную модель [3]). В таком устройстве установлен вентилятор для нагнетания воздуха в струйный генератор, или другое нагнетающее воздух устройство. Это устройство предназначено для разделения сыпучих смесей в наклоненном потоке и включает вентилятор, соединенный с воздушным рабочим каналом, питатель с механизмом загрузки материала, приемники продуктов разделения и пылеотделитель.
Однако, незначительная разность веса частиц сыпучего материала не позволяет точно и качественно разделить фракции, в особенности в конечном отделителе пыли и легких парусных частиц.
Известен также пневматический сепаратор, который включает вентилятор, наклоненный воздушный канал, питатель, приемники продуктов разделения и инерционный пылеотделитель (см. декларационный патент на полезную модель [4]. Но, при работе этого сепаратора, траекторию верхних тяжелых частиц пересекают разные легкие частицы, что образует завихрения, потому, что разные по весу частицы падают с разной скоростью и образуют турбулентный поток. Это снижает качество разделения. Пылеотделитель имеет довольно значительный диапазон и инерционность пылевидного материала, что снижает качество разделения семян, причем часть пригодного семени попадает в пылеотделитель.
При непрерывном выбросе материала образуется устойчивый поток минеральных частиц, в результате чего возникает кильватерное движение воздуха. Это снижает сопротивление движению минеральных частиц в потоке и ухудшает условия разделения, то есть возникает, так называемый, "эффект сопровождения", когда за относительно большим по размеру минеральным зерном движется в кильватере более мелкое, что в целом снижает эффективность разделения сыпучих материалов по фракциям.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является устройство для реализации способа для разделения сыпучих материалов по фракциям методом метания смеси частиц с одинаковой скоростью, включающее вентилятор, связанный передачей с электродвигателем, конвейер и приемную воронку решетного стана для предварительного отделения от частиц крупной фракции, а также подающий короб [1].
Однако оно также обладает тем недостатком, что при движении воздушного потока из сыпучей смеси образуется поток, распыляющий мелкие фракции по сторонам, что не создает условия для предварительного формирования его в потоке по фракциям и не способствует повышению эффективности разделения сыпучих материалов по фракциям.
Для устранения указанных недостатков необходимо, чтобы воздушный поток из сыпучих материалов предварительно уже формировался по фракциям во время его движения, а для этого нужна дополнительная сила, организующая поток частиц по фракциям.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе для разделения сыпучих материалов по фракциям методом метания смеси частиц с одинаковой скоростью, включающим подачу сыпучего материала и воздействие на него воздушным потоком для разделения на фракции, подачу сыпучего материала осуществляют непрерывно в приемную воронку, выполненную с решетным станом для предварительного отделения частиц крупной фракции, а затем воздействуют на него непрерывным восходящим воздушным потоком от вентилятора, подающим поток воздуха с частотой 23-26 Гц.
Это также достигается устройством для реализации способа разделения сыпучих материалов, включающее вентилятор, связанный передачей с электродвигателем, конвейер и приемную воронку, а также подающий короб, приемная воронка снабжена решетным станом для предварительного отделения частиц крупной фракции, а подающий короб снабжен решеткой в основании и расположенным под ней дополнительным каналом, связанным с воздушным вентилятором, при этом подающий короб выполнен с воздушным вибратором и расположен под углом 25-35° к горизонту, а электродвигатель выполнен с возможностью менять свою частоту оборотов в зависимости от исходной фракции разделяемого сыпучего материала.
Другое отличие состоит в том, что что передача выполнена клиновой, а сам вентилятор снабжен вариатором для изменения оборотов вращения вала вентилятора.
Соединение электродвигателя с вентилятором посредством клиновой передачи позволяет устранить попадание частиц песка в пазы клиновой передачи.
А подача вентилятором потока воздуха с частотой 23-26 Гц позволяет создать пульсацию в потоке, подготавливающую его к дальнейшему разделению по фракциям, при этом кроме центробежных сил действует еще и эффект паруса. Указанные частоты были подобраны экспериментально и подтвердили правильность подхода к решению возникшей проблемы.
Расположение подающего короба под углом 25-35 град, обеспечивает скатывание частиц крупных фракций через решетку в дне короба и сбору их в бункере для крупной фракции.
На прилагаемых чертежах на фиг.1 изображен общий вид устройства для реализации способа разделения сыпучих материалов по фракциям; на фиг.2. вид сверху.
Устройство состоит из воздушного вентилятора 1, соединенного клиновой передачей 2 с электродвигателем 3, например, мощностью 25-30 квт., решетного стана приемной воронки 4 для загрузки сыпучего материала 5 с подающего конвейера 6 в подающий короб 7, который расположен под углом 25-35° к горизонту и имеет решетку 8 в основании 9, при этом он снабжен воздушным вибратором 10 для устранения налипания влажной сыпучей смеси на стенки короба 7, и имеет защитный козырек 11, а по направлению сепарации сыпучего материала по фракциям 12, расположена подпорная стенка 13 и днище 14, ограничивающие распыление мелкой фракции в виде пылеватых частиц, в окружающее пространство.
С целью устранения вибрации от работы вентилятора, вся система устанавливается на резиновые прокладки 15 или демпфирующие устройства, а электродвигатель - на фундамент 16. Предварительное отделение материала осуществляют на решетном стане приемной воронки 4. Для управления процессом разделения сыпучих материалов из частиц разных фракций, электродвигатель 3 выполнен с возможностью менять свою угловую скорость в зависимости от исходной фракции разделяемого сыпучего материала или для этой цели на ось вентилятора 1 устанавливается вариатор 17, позволяющий регулировать обороты вентилятора 1, например, в пределах 1440-1520 об./мин., подающим поток воздуха с частотой 23-26 Гц.
Для сбора крупной фракции имеется конвейер 18, связанный через полукруглый лоток 19 с приемным бункером 20, при этом короб 7 имеет люк 21 для очистки от крупной фракции. А для задержания крупных частиц приемная воронка 4 снабжена решетным станом 22. С целью исключения шума от вибрации, создаваемой вентилятором 1, его корпус облачен в резиновый кожух 23. При этом дополнительный канал 24 связан с воздушным вентилятором.
Способ для разделения сыпучих материалов 5 по фракциям методом метания смеси частиц с одинаковой скоростью, осуществляется следующим образом. Он включает подачу сыпучего материала 5 и воздействие на него воздушным потоком для разделения на фракции. При подаче по конвейеру 6 сыпучего материала 5 в приемную воронку 4 решетного стана 22, электродвигатель 3 раскручивает вентилятор 1 до заданных оборотов, создающих подающий вибрирующий воздушный поток с частотой 23-25 Гц, который дополнительно формирует поток сыпучих материалов по фракциям за счет действия центробежных сил и эффекта паруса, причем крупные частицы скатываются по дну короба 7 на решетку 8, а далее по конвейеру 18 попадают в приемный бункер 20. При этом частицы мелких фракций, попав в лоток в днище 9 короба 7, потоком воздуха захватываются и подаются в общий воздушный поток для разделения его на фракции. При необходимости через люк 21 производится очистка лотка 19 от частиц крупной фракции. Разделенные в воздушном потоке как за счет центробежных сил, так и эффекта паруса, частицы оседают на основание подпорной стенки в виде ряда куч 12 по фракциям без распыления в окружающее пространство: самая мелкая фракция у подпорной стенки 13, затем фракция покрупнее и крупный песок.
Применение данного способа и устройства для его осуществления, позволяет повысить эффективность разделения сыпучих материалов по фракциям.
Использованные источники
1. Способ разделения сыпучих материалов. А.С. 1629114, кл, В07В 13/11, 1988).
2. Способ разделения сыпучих материалов по фракциям. А.С. СССР №258181, по кл. В03b, 1970, Б.И. №1).
7
3. Устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде. Полезная модель UA №2881U, МПК В07В 4/02, 2004 г.
7
4. Устройство для сепарации сыпучей смеси. Полезная модель UA №9928, МПК В07В 4/02, 2005 г.