ДВУХПРОДУКТОВЫЙ ВОЗДУШНЫЙ КЛАССИФИКАТОР
TWO-PRODUCT AIR SEPARATOR

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двухпродуктовым воздушным классификаторам, и может найти применение в строительной, химической, горнообогатительной, металлургической и других отраслях промышленности для разделения различных сыпучих материалов по крупности на мелкую и крупную фракции.
Известен двухпродуктовый воздушно-гравитационный классификатор, содержащий классификационную шахту, патрубок для подачи исходного материала, расположенный в средней части классификационной шахты, патрубок для подачи воздуха, расположенный в нижней части классификационной шахты, патрубок для вывода крупной фракции, расположенный в нижней части классификационной шахты, и патрубок для вывода мелкой фракции вместе с воздушным потоком, расположенный в верхней части классификационной шахты (В.Е.Мизонов, С.Г.Ушаков. Аэродинамическая классификация порошков. - М: Химия, 1989. С.26-27, рис.1.10,а).
Однако известный классификатор обладает низкой эффективностью классификации материала из-за того, что достаточно большая часть мелких частиц выводится из классификатора вместе с крупными частицами. Этот недостаток обусловлен тем, что в классификационной шахте частицы исходного материала плохо разделяются по крупности по следующим причинам:
- вблизи боковой стенки классификационной шахты скорость движения воздушного потока и, соответственно, сила аэродинамического сопротивления, действующая на частицы материала, значительно ниже, чем в центральной части классификационной шахты. Поэтому на мелкие частицы, расположенные вблизи стенки классификационной шахты, воздействие гравитационной силы превышает расчетную для установленной границы разделения силу аэродинамического сопротивления, из-за чего мелкие частицы, имеющие размер меньше границы разделения, падают вниз;
- при падении вниз исходного материала позади крупных частиц возникает зона с пониженным давлением воздуха (т.н. «след» частиц), в которую попадают мелкие частицы. В этих зонах на мелкие частицы направленная вверх сила аэродинамического сопротивления не воздействует, и они беспрепятственно падают вниз вместе с крупными частицами.
Известен также двухпродуктовый воздушный классификатор (двухпродуктовый воздушно-гравитационный классификатор), содержащий цилиндрическую классификационную шахту с отверстиями, патрубок для подачи исходного материала, расположенный в верхней части классификационной шахты, конический распределитель исходного материала, расположенный под патрубком для подачи исходного материала, патрубок для вывода мелкой фракции вместе с воздушным потоком, расположенный коаксиально патрубку для подачи исходного материала, патрубок для вывода крупной фракции, расположенный в нижней части классификационной шахты, коническую вставку, расположенную в классификационной шахте вдоль ее вертикальной оси, и кожух с патрубком для подачи воздуха, охватывающий классификационную шахту (патент на изобретение RU №2376081, B07B 4/02, опубликовано 20.10.2009).
Однако данный классификатор не обеспечивает высокую эффективность разделения материала, т.к. часть мелкой фракции удаляется из классификационной шахты вместе с крупной фракцией. Этот недостаток связан с тем, что из-за выполнения классификационной шахты цилиндрической падающий вниз материал разгоняется в зоне разделения до высоких скоростей, а у крупных частиц значительно выражен эффект «следа». Вследствие этого материал находится в зоне разделения в течение короткого времени и не успевает в полном объеме разделиться по крупности.
Задача изобретения состоит в повышении эффективности классификации материала путем исключения вывода мелких частиц вместе с крупными за счет разделения материала по крупности в полном объеме и более полного отделения мелких частиц от крупных путем обеспечения снижения скорости перемещения материала вниз классификационной шахты и, соответственно, увеличения времени нахождения материала в зоне разделения.
Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи путем указанного технического результата двухпродуктовый воздушный классификатор, содержащий классификационную шахту с отверстиями, выполненную круглой в горизонтальной плоскости, патрубок для подачи исходного материала, расположенный в верхней части классификационной шахты, конический распределитель исходного материала, расположенный под патрубком для подачи исходного материала, патрубок для вывода мелкой фракции вместе с воздушным потоком, расположенный коаксиально патрубку для подачи исходного материала, патрубок для вывода крупной фракции, расположенный в нижней части классификационной шахты, и кожух с патрубком для подачи воздуха, охватывающий классификационную шахту, отличается тем, классификационная шахта в вертикальной плоскости выполнена ступенчатой, при этом отверстия выполнены на вертикальных участках классификационной шахты, а каждая нижняя ступень имеет диаметр, меньше диаметра вышерасположенной ступени.
a
m
Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 - общий вид классификатора, вертикальный осевой разрез; фиг.2 - схема воздействия силы аэродинамического сопротивления F и гравитационной силы F на частицы исходного материала, расположенные возле вертикального участка классификационной шахты.
Двухпродуктовый воздушный классификатор содержит выполненную в горизонтальной плоскости круглой, а в вертикальной плоскости ступенчатой классификационную шахту 1, состоящую из вертикальных участков 2 с отверстиями 3 и горизонтальных участков 4, при этом каждая нижняя ступень имеет диаметр, меньше диаметра вышерасположенной ступени, патрубок 5 для подачи исходного материала с загрузочным устройством, например шлюзовой питатель (не показано), расположенный в верхней части классификационной шахты 1, конический распределитель 6 исходного материала, расположенный под патрубком 5 для подачи исходного материала, патрубок 7 для вывода мелкой фракции вместе с воздушным потоком, расположенный коаксиально патрубку 5 для подачи исходного материала, патрубок 8 для вывода крупной фракции, расположенный в нижней части классификационной шахты 1 и снабженный разгрузочным устройством 9, например, типа «мигалка», и кожух 10 с патрубком 11 для подачи воздуха, охватывающий классификационную шахту 1. Патрубок 11 снабжен средством для изменения расхода воздуха, например шибером (не показано).
Изобретение используют следующим образом.
На выходе патрубка 6 для вывода мелкой фракции вместе с воздушным потоком вентилятором (не показан) создают разрежение, благодаря чему в классификационной шахте 1 возникает движение воздушного потока от отверстий 3 к патрубку 6.
Затем через патрубок 5 исходный материал подают на конический распределитель 8, который обеспечивает равномерную по окружности подачу исходного материала к верхнему вертикальному участку 2 боковой стенки классификационной шахты 1.
a
m
В классификационной шахте 1 на частицы материала, расположенные возле вертикального участка 2 ее боковой стенки, оказывают воздействие две силы (фиг.2): со стороны воздушного потока сила аэродинамического сопротивления F, направленная к патрубку 6, и направленная вниз гравитационная сила F. В зависимости от заданного соотношения между этими двумя силами в классификационной шахте 1 происходит разделение исходного материала по крупности.
ав
a
m
Частицы мелкой фракции, для которых воздействие вертикальной составляющей F силы аэродинамического сопротивления F превышает воздействие гравитационной силы F, воздушным потоком выводятся из классификатора через патрубок 6.
m
ав
a
аг
Частицы крупной фракции, для которых воздействие гравитационной силы F превышает воздействие вертикальной составляющей F силы аэродинамического сопротивления F, продолжают падать вниз и попадают на горизонтальные участки 4 классификационной шахты 1. За счет меньшей скорости падения крупных частиц, обусловленной их задержкой на горизонтальных участках 4 и разрушением на них упорядоченного движения падающих вниз мелких частиц в «следе» крупных частиц, эффект «следа» значительно меньше, чем прототипе. Благодаря горизонтальной составляющей F силы аэродинамического сопротивления (Фиг.2) мелкие частицы так же выводятся из «следа» крупных частиц, что обеспечивает повышение эффективности разделения материала по крупности.
Через патрубок 7 с разгрузочным устройством 8 крупные частицы материала выводятся из классификатора. Разгрузочное устройство 8 препятствует подсосу воздуха в классификационную шахту снаружи.
В шахте 1 классифицируемый материал под воздействием воздушных струй, образованных отверстиями 3, подвергается многократной перечистке, что способствует более полному разделению исходного материала по крупности.
Кожух 10 и патрубок 11, снабженный шибером, позволяют осуществлять регулирование подачи воздуха в классификационную шахту 1 через отверстия 3.
На выходе патрубка 6 установлены устройства для отделения мелкой фракции от воздуха, например циклоны и/или фильтры (не показаны).
Таким образом, данная конструкция классификатора позволяет повысить эффективность разделения материала по крупности за счет обеспечения увеличения времени нахождения материала в зоне разделения и уменьшения влияния эффекта «следа» падающих вниз крупных частиц.
Границу разделения материала регулируют путем изменения расхода воздуха через классификационную шахту 1 посредством шибера патрубка 11. При увеличении расхода воздуха граница разделения увеличивается, а при уменьшении - уменьшается.