ВОЗДУШНЫЙ КЛАССИФИКАТОР СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
AIR CLASSIFIER OF BULK MATERIALS

Изобретение относится к области разделения сыпучих материалов в газовых потоках и может быть использовано в строительной, химической, горнообогатительной, металлургической и других отраслях промышленности для фракционирования сыпучих материалов по крупности.
Известны сепараторы сыпучих продуктов, в которых разделение по крупности производится в прямом горизонтальном воздушном потоке (пат. RU 2271877 C2, кл. B07B4/00, опубл. 20.03.2006 Б.И. №8, пат. RU 2696883 C1, кл. B07B4/02, опубл. 07.08.2019 Б.И. №22). Данные классификаторы не обладают высокой четкостью разделения, так как в этих аппаратах, частицы разной крупности движутся в попутном направлении и испытывают многократные столкновения, что приводит к взаимному засорению получаемых продуктов пневматической классификации [1].
Лучшую эффективность показывают высокопроизводительные каскадные сепараторы с обратной горизонтальной [1] или наклонной продувкой воздуха (АС СССР 1743649, кл. B07B4/08, опубл. 30.06.1992 бюл. № 24, пат. RU 2058835 C1, кл. B07B4/00, опубл. 27.04.2096). В этих аппаратах исходный материал подается на верхнюю часть жалюзийной решетки и, скатываясь по пластинам, продувается наклонным воздушным потоком. Мелкие частицы увлекаются воздухом в сепарационную камеру, крупные собираются снизу решетки. Недостатком этих конструкций является сложность, а иногда и не возможность равномерного распределения сыпучего материала по решетке, особенно в верхней ее части, так, например, при подаче транспортером исходный продукт попадает локальной струей и растекается уже к концу решетки. Все это снижает качество сепарирования сыпучих продуктов. Кроме того, плоская решетка для обеспечения необходимой производительности технологической линии, требует значительной высоты классификатора.
Известны аппараты с объемным распределением дисперсного материала, например способ пневмоинерционного отделения продуктов размола и пыли (пат. RU 2386488 C1, кл. B07B7/08, опубл. 20.04.2010 Б.И. №11), включающий ввод аэросмеси в корпус с образованием во внутренней полости корпуса вращающихся объемов аэросмеси посредством системы соосно расположенных с корпусом усеченных конусов, образующих кольцевые полости. В этом устройстве материал подается взвешенным в воздушном потоке, в результате чего в нем не предусмотрена возможность фракционирования по конкретной границе разделения, оно ограничено только задачей очистки твердых сыпучих продуктов и пыли от газов.
Наиболее близким к предлагаемому является воздушный двухпродуктовый классификатор (пат. RU 2414969 C1, кл. B07B4/02, опубл. 27.03.2011 Б.И. № 9). Этот классификатор отличается от аналогов наличием классификационной шахты с отверстиями на боковой стенке, верхняя часть которой выполнена цилиндрической, патрубков для подачи исходного материала и вывода мелкой фракции, расположенных в верхней части классификационной шахты и конического распределителя исходного материала. При этом исходный продукт распределяется равномерно по периметру сепарационной шахты, а отделение мелких частиц от крупных происходит под воздействием воздушных струй, образованных отверстиями, расположенными по всей длине конической части классификатора.
Недостатком прототипа является со направленное воздействие воздушного потока на мелкие и крупные зерна (вектора скоростей частиц и потока совпадают по направлению). Хаотичные столкновения попутно движущихся зерен снижают качество фракционирования. Известно [1, 2], что более эффективными являются классификаторы, в которых вектора скоростей крупных и мелких частиц направлены в противоположные стороны.
Предлагаемое техническое решение направлено на увеличение эффективности фракционирования сыпучих материалов благодаря равномерному распределению разделяемого порошка по сепарационной поверхности, образованной системой соосных усеченных пирамид, повышению качества разделения частиц по крупности благодаря разделению потоков движения мелких и крупных фракций частиц, снижению абразивного износа распределителя исходного материала за счет его «самофутеровки».
Предлагаемое изобретение поясняется рисунками:
На фиг. 1 представлена конструкция воздушного классификатора и схема его работы.
На фиг. 2 показан пример поперечного разреза четырехсторонней пирамидальной сепарационной поверхности.
Классификатор (фиг. 1) включает патрубок подачи исходного материала 1, классификационную шахту 2, систему жестко установленных соосных усеченных пирамид 3 (фиг. 2), распределитель 4 исходного материала, патрубок 5 отвода воздушного потока, содержащего мелкие фракции и патрубок 6, предназначенные для разгрузки крупной фракции. Внутренние грани пирамид и щелевые зазоры между ними образуют сепарационную поверхностью.
Устройство работает следующим образом. Исходный материал через патрубок 1 подается на распределитель 4 и заполняет его. После того как угол динамического трения материала превысит угол насыпного купола материала на распределителе, частицы исходного материала начнут равномерно ссыпаться по его периметру, попадая на скатные грани соосных пирамид 3. Такое конструктивное решение позволяет обеспечить равномерность подачи исходного сыпучего материала на сепарационную поверхность. Вследствие того, что периметр каждой нижерасположенной пирамиды меньше верхней, частицы материала многократно перекатываются по сепарационной поверхности вниз до разгрузочного патрубка. Воздушный поток попадает в классификатор навстречу крупному продукту, пересекает поток скатывающегося по граням пирамид материала и, проходя в щели, образованные соосными пирамидами, захватывает мелкие частицы. Случайно отскакивающие от сепарационной поверхности конгломераты крупных и мелких частиц, возвращаются на сепарационную поверхность благодаря соосным граням конуса распределителя исходного сыпучего материала и вовлекаются в процесс сепарации. Таким образом, крупные фракции разгружаются через патрубок 6, а мелкие выводятся вместе с воздухом через патрубок 5. Граница разделения регулируется изменением количества воздушного потока, проходящего через классификатор - при увеличении расхода, граница разделения увеличивается.
Предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность фракционирования сыпучих материалов за счет конструкции распределителя, обеспечивающей равномерность подачи исходного материала на сепарационную поверхность, образованную соосными усеченными пирамидами и щелевыми зазорами между ними, улучшить качество разделения сыпучих материалов по крупности за счет системы соосных усеченных пирамид, позволяющих создать противоположные направления потоков отвода крупных и мелких фракций в классификаторе, снизить износ поверхности распределителя исходного материала за счет его «самофутеровки».
Источники информации
1. Гальперин В. И. Воздушная классификация сыпучих материалов (об одной малоизвестной области техники) часть 3. Способы и устройства. Гравитационные воздушные классификаторы // Химическая промышленность сегодня, 2006, № 3. С. 33-43.
2. Пономарев В. Б. Расчет и проектирование оборудования для воздушной сепарации сыпучих материалов. Учебное пособие. Ид-во Урал. ун-та, 2017. 96 с. Код доступа http://hdl.handle.net/10995/46979.