ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КЛАССИФИКАТОР

Полезная модель относится к устройствам для разделения сыпучих материалов на мелкий и крупный продукты и может быть использовано в горной, строительной, химической, металлургической, теплоэнергетической и других областях промышленности.
Известен центробежный классификатор, содержащий цилиндроконический корпус с крышкой и камерой разделения, цилиндроконическую обечайку, установленную с радиальным зазором по отношению к корпусу, входной патрубок для подачи исходного материала вместе с воздушным потоком, установленный с радиальным зазором по отношению к цилиндроконической обечайке в нижней части корпуса, и выпускное отверстие для вывода крупного продукта, также установленное в нижней части корпуса, выходной патрубок для эвакуации мелкого продукта разделения вместе с воздушным потоком в верхней части корпуса, днище камеры разделения, выполненное в виде крышки цилиндроконического обтекателя, установленного с зазором по отношению к цилиндроконической обечайке, и закручивающие лопатки, расположенные под камерой разделения между обтекателем и обечайкой [1].
К основным недостаткам данного классификатора можно отнести наличие коаксиального зазора между входным патрубком подачи исходного аэродисперсного потока и внутренней цилиндроконической обечайкой. Наличие указанного зазора обуславливает переток части аэродисперсного потока через коаксиальный зазор между внешним корпусом и внутренней цилиндроконической обечайкой, так как его аэродинамическое сопротивление меньше, чем у коаксиального зазора между внутренней цилиндроконической обечайкой и цилиндроконическим обтекателем, по которому исходный аэродисперсный поток транспортируется к центробежной камере разделения. Наличие указанного перетока будет приводить к засорению крупного продукта разделения пылевой фракцией, которая будет выделяться из аэродисперсного потока в пространстве между внешним корпусом и внутренней цилиндроконической обечайкой вследствие резкого падения скорости потока из-за увеличения площади проходного сечения. Кроме того, в большинстве случаев при переработке различных материалов исходный материал в виде аэродисперсного потока поступает в классификатор из установленного перед ним технологического оборудования с выходным патрубком, расположенным сверху, и загрузка классификатора через входной патрубок, расположенный снизу, требует либо сложной трассировки воздуховодов, существенно увеличивающих аэродинамическое сопротивление и износ воздуховодов, либо установки классификатора на значительной высоте, что увеличивает капитальные затраты на рамные конструкции и вспомогательное оборудование. В этом случае целесообразно использование конструкций классификаторов с верхней загрузкой исходного аэродисперсного потока.
Известен также центробежный классификатор, содержащий цилиндроконический корпус с крышкой и камерой разделения, входной патрубок для подачи исходного материала вместе с воздушным потоком, расположенный над камерой разделения, выходной патрубок для эвакуации мелкого продукта разделения вместе с воздушным потоком и сборник с выпускным отверстием для вывода крупного продукта разделения, расположенные в нижней части корпуса, днище камеры разделения, выполненное в виде внутренней крышки, установленной с зазором по отношению к корпусу и закручивающие лопатки, расположенные между входным патрубком и камерой разделения в коаксиальном зазоре, ограниченном обечайками [2].
Подача исходного аэродисперсного потока в данном классификаторе осуществляется сверху, однако исходный материал подается через входной патрубок непосредственно в пространство над закручивающими лопатками, что не обеспечивает равномерного распределения аэродисперсного потока над ними, следовательно, не обеспечивает равных эпюр скоростей по окружности и в межлопаточных пространствах, а это отрицательно сказывается на эффективности разделения классификатора. Расположение выходного патрубка для эвакуации мелкого продукта разделения и выпускного отверстия для вывода крупного продукта разделения в нижней части корпуса повышает материалоемкость самой конструкции за счет необходимости выгрузки крупного продукта через специальный сборник, обеспечивающий его изоляцию от других продуктов разделения. Кроме того, в подавляющем большинстве случаев при переработке различных материалов аэродисперсный поток с мелким продуктом разделения из выходного патрубка классификатора подается для дальнейшей переработки в циклоны, которые имеют высоту, как правило, большую, чем классификатор, и входной патрубок которых расположен в верхней части. Расположение выходного патрубка для эвакуации мелкого продукта разделения в нижней части классификатора существенно повышает длину и количество поворотов воздуховода между классификатором и циклоном, что увеличивает аэродинамическое сопротивление воздушного контура, и соответственно - энергозатраты на воздухообеспечение.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности классификации за счет обеспечения равномерного распределения аэродисперсного потока и получения равных эпюр скоростей по окружности и в межлопаточных пространствах, при одновременном снижении металлоемкости и упрощении конструкции за счет создания в ней разнонаправленности потоков исходного продукта и каждого из продуктов разделения, а также обеспечения технологичности при применении классификатора в перерабатывающих комплексах.
Поставленная задача решена тем, что в центробежном классификаторе, содержащем цилиндроконический корпус с крышкой и камерой разделения, входной патрубок для подачи исходного материала вместе с воздушным потоком, расположенный над камерой разделения, выходной патрубок для эвакуации мелкого продукта разделения вместе с воздушным потоком, выпускное отверстие для вывода крупного продукта разделения в нижней части корпуса, днище камеры разделения, выполненное в виде внутренней крышки, установленной с зазором по отношению к корпусу и закручивающие лопатки, расположенные между входным патрубком и камерой разделения в коаксиальном зазоре, ограниченном обечайками, выходной патрубок для эвакуации мелкого продукта разделения вместе с воздушным потоком установлен в верхней части корпуса, а вокруг него расположена улитка, соединенная с входным патрубком для подачи исходного материала вместе с воздушным потоком.
Поставленная задача может быть решена также тем, что улитка, соединенная с входным патрубком для подачи исходного материала вместе с воздушным потоком, может быть выполнена с постоянным наружным радиусом и переменной высотой; внутренняя крышка может быть установлена с возможностью вертикального перемещения; внутренняя крышка может быть выполнена с центральным отверстием; отверстие в крышке может быть выполнено с возможностью регулировки проходного сечения; классификатор может содержать, по меньшей мере, одно устройство подачи дополнительного воздуха, установленное под и/или над внутренней крышкой; по меньшей мере, одно устройство подачи дополнительного воздуха может быть выполнено в виде улитки, снабженной, по меньшей мере, одним подводящим патрубком и установленной вокруг кольцевого зазора, выполненного в корпусе; по меньшей мере, одно устройство подачи дополнительного воздуха выполнено в виде, по меньшей мере, одного тангенциального подводящего патрубка, установленного на корпусе; по меньшей мере, один подводящий патрубок устройства подачи дополнительного воздуха может быть снабжен устройством регулировки расхода дополнительного воздуха, например, окном с регулируемым проходным сечением или шибером; устройство подачи дополнительного воздуха может быть соединено с напорной веткой технологического или аспирационного вентилятора.
Наличие улитки, установленной вокруг выходного патрубка, с которой соединен входной патрубок, обеспечивает равномерное распределение аэродисперсного потока и получения равных эпюр величин центробежных сил как на входе в камеру разделения, так и в самой камере по всему ее объему. Тангециальное расположение входного патрубка для подачи исходного материала вместе с воздушным потоком и вертикальное расположение выходного патрубка для эвакуации мелкого продукта разделения вместе с воздушным потоком в верхней части корпуса вместе с размещением выпускного отверстия для вывода крупного продукта разделения в нижней части корпуса, обеспечивают разнонаправленность потоков исходного продукта и каждого из продуктов разделения, что упрощает конструкцию классификатора и улучшает эффективность разделения.
На Фиг. 1 представлен вид сбоку центробежного классификатора.
Центробежный классификатор содержит цилиндроконический корпус 1 с крышкой 2 и камерой разделения 3. Над камерой разделения 3 расположен входной патрубок для подачи исходного материала вместе с воздушным потоком 4, а в верхней части корпуса - выходной патрубок для эвакуации мелкого продукта разделения вместе с воздушным потоком 5. В нижней конической части корпуса 1 имеется выпускное отверстие для вывода крупного продукта разделения 6. Днище камеры разделения 3 выполнено в виде внутренней крышки 7, установленной с зазором 8 по отношению к цилиндрической части корпуса 1. Форма внутренней крышки 7 может быть любой: конусообразной, плоской, воронкообразной и т.д. Внутренняя крышка 7 может быть установлена с возможностью вертикального перемещения (на Фиг. 1 не показано). Она также может быть выполнена с центральным отверстием 9, при этом отверстие может быть выполнено с возможностью регулировки проходного сечения (на Фиг. 1 не показано). Между входным патрубком 4 и камерой разделения 3 в коаксиальном зазоре 10, ограниченном цилиндрическими обечайками 11, расположены закручивающие лопатки 12. Вокруг выходного патрубка 5 установлена улитка 13, с которой соединен входной патрубок 4. Улитка 13 может быть выполнена с постоянным наружным радиусом и переменной высотой (на Фиг. 1 не показано). Корпус 1 может быть снабжен, по меньшей мере, одним устройством подачи дополнительного воздуха, которое может быть выполнено в виде улитки 14, установленной вокруг кольцевого зазора 15 в конической и/или цилиндрической части корпуса, и снабженной, по меньшей мере, одним подводящим патрубком 16. Устройство подачи дополнительного воздуха может быть также выполнено в виде, по меньшей мере, одного тангенциального подводящего патрубка 17 с выходом 18 внутрь корпуса 1, установленного на цилиндрической и/или конической его части. Подводящие патрубки 16 и 17 устройства подачи дополнительного воздуха могут быть снабжены устройствами регулировки расхода дополнительного воздуха, например, окнами с регулируемыми проходными сечениями или шиберами (на Фиг. 1 не показано). Устройство подачи дополнительного воздуха может быть соединено с напорной веткой технологического или аспирационного вентилятора (на Фиг. 1 не показано).
Центробежный классификатор работает следующим образом.
Исходный материал в виде аэродисперсного потока через входной патрубок 4 подается в улитку 13, наличие которой обеспечивает равномерное распределение аэродисперсного потока по зазору 10. Лопатки 12, установленные в зазоре 10, придают потоку требуемую окружную скорость, с которой он поступает в камеру разделения 3, при этом в улитке 13 и зазоре 10, происходит предварительное распределение материала - крупные частицы концентрируются у наружного радиуса зазора 10. В камере разделения 3 под действием доминирующих сил, действующих на частицы, аэродинамического сопротивления и центробежной силы, частицы разделяются по крупности. Частицы крупностью меньше граничной под действием силы аэродинамического сопротивления с воздушным потоком через выходной патрубок 5 выводятся из классификатора и поступают в систему пылеосаждения. Частицы крупностью больше граничной под действием центробежной силы движутся к внутренней боковой поверхности корпуса 1, по которой под действием силы тяжести через кольцевой зазор 8 стекают к выпускному отверстию 6 и эвакуируются из классификатора. При движении крупного продукта разделения в сторону внутренней боковой поверхности корпуса 1 и выпускного отверстия 6 он может дополнительно провеваться от мелких частиц вторичным воздухом, поступающим из патрубка 16 улитки 14 через зазор 15 и/или через патрубок 17 с выходом 18. В этом случае мелкие частицы с вторичным воздухом возвращаются в камеру разделения 3 на повторную классификацию. Вторичный воздух в классификатор через патрубки 16 и 17 может поступать из атмосферы или из напорной ветки технологического вентилятора. Во втором случае экономятся мощности аспирационной системы.
Центробежный классификатор может быть включен в технологическую линию с открытым и частично замкнутым воздушным контуром.
Источники информации:
1. RU 2192319 С1, 2002.
2. Мизонов В.Е., Ушаков С.Г. Аэродинамическая классификация порошков. - М: Химия, 1989, с. 74.