СЕПАРАТОР СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА
BULK SEPARATOR

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к разделению сыпучих материалов, в частности - к сортировке порошков и других подобных материалов с помощью динамических воздушных сепараторов.
Уровень техники
[0002] Разделение сыпучих и порошкообразных материалов на две фракции с различными размерами частиц можно осуществлять с помощью динамических воздушных сепараторов. В качестве материалов могут быть использованы порошки с размерами частиц до 1000 мкм - в числе прочих, цемент, известняк, известь, руда и угольная пыль.
[0003] Объем обрабатываемого материала колеблется от нескольких тонн до нескольких сот тонн в час.
[0004] Динамические сепараторы претерпели целый ряд существенных изменений, благодаря чему их можно разделить на три большие группы. Сепараторы первого поколения, известные под названиями «турбо» («turbo»), «хейд» («heyd») или «верлвинд» («whirlwind»), сменились усовершенствованными изделиями второго поколения типа «ведаг» («wedag»).
[0005] Наилучшие эксплуатационные характеристики с точки зрения эффективности разделения имеют сепараторы третьего поколения. Принцип действия этих устройств (марок O'Sepa, Sturtevant SD и др.) раскрыт в документах USP 4551241 и ЕР 0023320.
[0006] В документе US 4551241 раскрыт сепаратор частиц, снабженный боковым циклоном, в который направляют подлежащие разделению частицы для их сепарации, при этом излишек направляют во вращающийся сетчатый барабан сепаратора. Вся эта установка является довольно громоздкой и сложной по конструктивному исполнению.
[0007] В документе ЕР 0023320 также описано устройство для сортировки сыпучих материалов, имеющее боковой выпуск для воздуха, насыщенного мелкими частицами. Для работы этой установки необходимо применение добавочных фильтров и/или циклонов с целью разделения тонкодисперсных материалов.
Цели изобретения
[0008] Данное изобретение направлено на создание динамического воздушного сепаратора, позволяющего избежать использование внешних фильтров или циклонов, в котором улавливание мелких фракций происходит в корпусе самого сепаратора.
[0009] Предметом изобретения является также способ разделения по гранулометрическому составу с использованием заявленного сепаратора.
Краткое описание изобретения
[0010] В соответствии с изобретением предложен динамический воздушный сепаратор для сепарации сыпучих материалов, например порошкообразных, на фракции с различным размером частиц, содержащий вращающийся сетчатый барабан, отличающийся тем, что:
- указанный сепаратор дополнительно содержит камеру 2 улавливания тонкодисперсных материалов с выпускным днищем, причем указанная камера 2 ограничена кожухом 5;
- указанная камера 2 улавливания размещена соосно на выступе вращающегося сетчатого барабана 1, что позволяет использовать вихрь, создаваемый вращающимся сетчатым барабаном, для центрифугирования указанного материала;
- указанная камера 2 улавливания имеет в кожухе 5 отверстия, обеспечивающие прохождение центрифугированного материала в сторону находящихся снаружи камеры каналов для сбора материала.
[0011] Кроме этого, согласно изобретению указанная камера 2 улавливания может содержать неподвижные и/или подвижные отражатели 4, 7 для изменения скорости воздуха и/или направления его потока.
[0012] В соответствии с одним из предпочтительных вариантов реализации изобретения указанная камера 2 улавливания тонкодисперсных материалов выполнена цилиндрической или в виде усеченного конуса, причем конус может быть раскрыт в верхней или в нижней части.
[0013] Предпочтительно указанная камера 2 улавливания тонкодисперсных материалов имеет длину, от двух до шести раз превышающую длину вращающегося барабана 1, что позволяет получить необходимый и достаточный объем для сепарации.
[0014] Предпочтительно, чтобы указанная камера 2 улавливания тонкодисперсных материалов и указанный вращающийся сетчатый барабан 1 имели общую вертикальную ось, что и камера 2 улавливания, расположенная ниже и выступающая от указанного барабана 1.
[0015] В соответствии с первым вариантом реализации изобретения отражатели 4, установленные в выходной части вращающегося сетчатого барабана 1 и/или в камере 2 улавливания, приводят в действие средствами вращения барабана 1 или специальным отдельным устройством.
[0016] В соответствии со вторым вариантом реализации изобретения отражатели 4, установленные в выходной части вращающегося сетчатого барабана 1, прикреплены к самому указанному барабану 1.
[0017] Кроме того, согласно изобретению канал 3 для отвода воздуха проходит через выпускное днище камеры 2 улавливания, причем указанный канал имеет диаметр, равный 30-95% от диаметра днища камеры 2 улавливания тонкодисперсных материалов.
[0018] Предпочтительно, чтобы в днище камеры 2 улавливания был выполнен ряд отверстий и/или прорезей.
[0019] Кроме того, под указанными прорезями и/или отверстиями расположено множество каналов 8, ведущих к средству транспортировки материала.
[0020] Предпочтительно, чтобы под указанными прорезями и/или отверстиями располагался ряд каналов 8, ведущих к круговому пневматическому транспортеру, по которому материал поступает к другому устройству для транспортировки.
[0021] Сепаратор согласно изобретению отличается также наличием одного или нескольких отражателей 7 конического, цилиндрического или радиального типа (наклонных или прямых), находящихся в верхней части днища камеры 2 улавливания, снаружи канала 3 для отвода воздуха, что позволяет свести к минимуму турбулентность в зоне днища камеры и предотвратить повторный захват материала воздухом.
[0022] Кроме того, согласно изобретению сепаратор отличается наличием в нижней части кожуха 5 камеры 2 улавливания множества отверстий, ведущих в каналы для сбора тонкодисперсного материала, которые можно разместить любым необходимым образом (не показаны).
[0023] Изобретение также раскрывает способ разделения по частиц с использованием динамического воздушного сепаратора, включающий следующие шаги:
подача подлежащего обработке материала 13 в зону сортировки;
сортировка на крупные и мелкие частицы во вращающемся сетчатом барабане 1 в зависимости от скорости вращения и притока воздуха;
сброс крупных частиц в камеру отходов 17;
улавливание тонкодисперсных материалов в камере 2 улавливания, расположенной соосно с вращающимся сетчатым барабаном;
использование вихря, созданного вращающимся сетчатым барабаном и, возможно, дополнительно ускоренного неподвижными или подвижными отражателями 4, для разделения тонкодисперсного материала;
разделение очищенного от пыли воздуха и мелких частиц и отвод последних к средству транспортировки.
[0024] Наконец, изобретение раскрывает использование устройства, описанного в п.1 формулы изобретения, для разделения и сортировки частиц минеральных материалов, например частиц цемента, клинкера, извести и угольной пыли.
Краткое описание чертежей
[0025] На фиг.1 приведена схема сепаратора третьего поколения согласно уровню техники.
[0026] На фиг.2 приведена принципиальная схема сепаратора согласно изобретению.
Описание изобретения
[0027] Работа сепараторов всех типов строится на основе одного и того же принципа, который продемонстрирован на фиг.1.
Сердцевина сепаратора образована сетчатым барабаном 1 в виде беличьего колеса, который вращается вокруг вертикальной оси. Этот барабан состоит из отстоящих друг от друга полос или планок и окружен лопатками 14, которые обеспечивают направленное перемещение воздуха перед его поступлением в сетчатый барабан 1 через улитку 6 для впуска воздуха. Лопатки 14 могут также способствовать управлению воздушным потоком.
[0028] Подлежащий разделению материал поступает в зону сортировки, ограниченную наружной стороной сетчатого барабана 1 и отражателями 4. Максимальный размер частиц, попадающих в барабан вместе с воздухом, будет определяться скоростью вращения сетчатого барабана 1 и объемом воздуха, подаваемого в сепаратор.
[0029] Более крупные частицы остаются вне барабана и накапливаются в камере отходов 17. Эти крупные частицы выходят из сепаратора под действием силы тяжести 10. Воздух 15, насыщенный мелкими частицами, выходит из барабана либо через верх, либо сбоку и покидает сепаратор по специальному каналу. Тонкодисперсный материал затем подвергают улавливанию с помощью одного или более циклона(ов) или фильтра(ов) вне корпуса сепаратора.
[0030] В современных сепараторах третьего поколения воздух поступает в сетчатый барабан 1 с тангенциальной скоростью того же порядка, что и скорость вращения внешней части барабана. Тангенциальная составляющая скорости естественным образом возрастает с проникновением воздуха внутрь барабана 1 - эффект вихря.
[0031] Принцип, положенный в основу изобретения, представлен на фиг.2. Он заключается в использовании вихря, уже созданного для сепарации подлежащего обработке материала 13, в камере 2 улавливания, которая является смежной и соосной с сетчатым барабаном 1, причем очищенный от пыли воздух 12 выходит из этой камеры 2 улавливания по каналу 3 для отвода воздуха, приток которого расположен внутри камеры 2 улавливания. Затем очищенный от пыли воздух 12 всасывается в один или несколько вентиляторов, которые направляют весь воздух или его часть в улитку 6 для впуска воздуха сепаратора.
[0032] Вихрь, созданный вращающимся сетчатым барабаном 1, может либо оставаться свободным, либо ускоряться неподвижными или подвижными отражателями 4, перед тем как он поступит в указанную камеру 2 улавливания. Эти отражатели 4 могут также находиться в самой камере 2 улавливания.
[0033] Тонкодисперсный материал 11 подвергают центрифугированию в камере 2 улавливания и накапливают во внешней ее части, где происходит его отбор с помощью отверстий, выполненных в стенках (цилиндрического кожуха и/или днища) камеры 2 улавливания.
[0034] Эффективность улавливания тонкодисперсных материалов 11 зависит, главным образом, от размеров частиц и их абсолютной плотности. Для одного и того же материала важными факторами являются интенсивность вихря, то есть тангенциальная скорость воздуха на всем протяжении камеры 2 улавливания, диаметр камеры 2 улавливания и время пребывания частиц в указанной камере.
[0035] Другими словами, важными факторами будут диаметр камеры 2 улавливания, ее длина и тангенциальная скорость воздуха. Чем больше тангенциальная составляющая воздуха и чем длиннее камера, тем более высоким будет эффективность улавливания.
[0036] Таким образом, изобретение содержит барабанный сепаратор, снабженный камерой 2 улавливания тонкодисперсных материалов, установленной соосно на выступе вращающегося сетчатого барабана 1. Эта камера улавливания тонкодисперсных материалов выполнена цилиндрической или конической (в форме усеченного конуса), причем угол между образующей линией конуса и осью его вращения предпочтительно должен быть менее 30°; входной диаметр камеры 2 улавливания тонкодисперсных материалов имеет величину того же порядка, что и диаметр сетчатого барабана 1, а ее длина соответствует от двух до шести длин барабана 1.
[0037] На выпускном участке сетчатого барабана 1 и/или в камере 2 улавливания могут быть установлены неподвижные или подвижные отражатели 4, позволяющие изменять направление потока воздуха. При необходимости вращение этих отражателей 4 может быть осуществлено посредством соединения их с барабаном 1 или же их приводят в движение средствами, которые независимы от этого барабана 1. Кроме того, отражатели могут быть приведены в движение теми же средствами, что используют для барабана 1, но без соединения с этим барабаном.
[0038] Канал 3 для отвода очищенного от пыли воздуха 12 в своей первой части расположен соосно с камерой улавливания и имеет диаметр предпочтительно в пределах 0,3-0,95 диаметра днища камеры 2 улавливания в плоскости входной поверхности указанного канала. Здесь могут быть установлены выходные отражатели 7 для регулировки направления притока воздуха на входе в канал.
[0039] Улавливание центрифугированного материала происходит благодаря наличию отверстий в выпускном днище и/или в нижней половине кожуха 5 камеры улавливания 2. Напротив этих отверстий установлены желоба или каналы 8 для сбора и направленного перемещения материала к традиционным средствам транспортировки.
[0040] Благодаря наличию соосно расположенной камеры улавливания на продолжении вращающегося барабана удается использовать вихрь, уже созданный барабаном и, следовательно, снизить потери рабочей смеси в аэрогидравлическом контуре.
[0041] Изобретение позволяет избежать использования внешних фильтров или циклонов, что облегчает установку и монтаж. Его дополнительное преимущество состоит в том, что вся сепарационная установка оказывается более компактной, в результате чего уменьшаются объемы технических работ, связанных с монтажом, а также расходы на монтаж и уменьшаются потери рабочей смеси в сепарационном контуре.
[0042] Позиции на чертежах
1. Сепаратор с вращающимся сетчатым барабаном
2. Камера улавливания тонкодисперсных материалов
3. Канал для отвода воздуха
4. Неподвижные или подвижные отражатели
5. Кожух камеры улавливания
6. Улитка для впуска воздуха
7. Выходные отражатели
8. Канал для отбора материала
9. Поступающий воздух
10. Крупный материал, отделяемый под действием силы тяжести
11. Тонкодисперсный материал
12. Очищенный от пыли воздух
13. Подлежащий обработке материал
14. Лопатки
15. Воздух и тонкодисперсный материал
16. Канал для выпуска воздуха
17. Камера для отходов (крупного материала)
18. Камера для тонкодисперсного материала