СЕТЧАТЫЙ ПНЕВМОКЛАССИФИКАТОР

Полезная модель относится к технике классификации горных пород, строительных и других материалов.
Известно устройство для сортировки древесных частиц, включающее цилиндрический корпус горизонтального типа, разделенный на отдельные рабочие камеры классифицирующими сетками, расположенными перпендикулярно движению потока воздуха смеси, с ячейками, размер которых уменьшается по ходу движения потока воздушной смеси, вентилятор, загрузочное и разгрузочное устройства (Авторское свидетельство СССР SU 1228928 А1, 1983 г.).
Недостатком данного устройства является невозможность очистки сеток, жестко закрепленных в корпусе, от застрявших в них зерен во время регенерации с помощью продувки, что снижает время безостановочной работы и производительность в целом.
Известен сетчатый пневмоклассификатор для классификации горных пород, строительных и других материалов, включающий цилиндрический корпус, разделенный на рабочие камеры классифицирующими сетками, расположенными перпендикулярно потоку воздушной смеси, с ячейками, размер которых уменьшается по ходу движения потока воздушной смеси, загрузочное и разгрузочные устройства, вентилятор, отличающийся тем, что цилиндрический корпус снабжен диффузором с эжектором, в котором размещено загрузочное устройство, выполненное в виде полого цилиндра, состоящее из разгонной и смесительной частей, при этом разгонная часть со стороны входа воздушного потока снабжена соплом Лаваля, смесительная часть, расположенная после разгонной по ходу движения потока воздуха, имеет на внутренней поверхности завихритель воздушной смеси, кроме этого, каждая из рабочих камер в нижней части имеет щелевое отверстие, под каждым из которых размещены разгрузочные устройства, выполненные в виде отдельных бункеров с запорными механизмами в нижней части. В цилиндрической части корпуса имеются прорези для размещения в них классифицирующих сеток, снабженных уплотнителями устройство (патент РФ 2600749 МПК В07В 4/08, В04С 9/00, 2016 г.).
Недостатком данного устройства являются низкая точность разделения на фракции, в первую очередь тонкодисперсных материалов, невозможность очистки сеток, что снижает время безостановочной работы и производительность в целом.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятым за прототип является сетчатый пневмоклассификатор, включающий цилиндрический корпус, разделенный на рабочие камеры классифицирующими сетками, расположенными перпендикулярно потоку воздушной смеси, с ячейками, размер которых уменьшается по ходу движения потока воздушной смеси, вентилятор, загрузочное и разгрузочные устройства, при этом цилиндрический корпус снабжен диффузором с эжектором, в котором размещено загрузочное устройство, выполненное в виде полого цилиндра, состоящее из разгонной и смесительной частей, при этом разгонная часть со стороны входа воздушного потока снабжена соплом Лаваля, смесительная часть, расположенная после разгонной по ходу движения потока воздуха, имеет на внутренней поверхности завихритель воздушной смеси, кроме этого, каждая из рабочих камер в нижней части имеет щелевое отверстие, под каждым из которых размещены разгрузочные устройства, выполненные в виде отдельных бункеров с запорными механизмами в нижней части, где классифицирующие сетки соединены с цилиндрической частью корпуса посредством цилиндрических пружин, закрытых гофрой.
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная эффективность классификации из-за использования пружин высокой жесткости, что ограничивает диапазон резонансного колебательного режима, что, в свою очередь, может привести к поломке классифицирующей сетки, а, следовательно, уменьшению времени работы и производительности соответственно.
Техническим результатом предлагаемой конструкции сетчатого пневмоклассификатора является увеличение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что сетчатый пневмоклассификатор, включающий цилиндрический корпус, разделенный на рабочие камеры классифицирующими сетками, соединенными с цилиндрической частью корпуса посредством пружин, закрытых гофрой, и расположенными перпендикулярно потоку воздушной смеси, с ячейками, размер которых уменьшается по ходу движения потока воздушной смеси, вентилятор, загрузочное и разгрузочные устройства, при этом цилиндрический корпус снабжен диффузором с эжектором, в котором размещено загрузочное устройство, выполненное в виде полого цилиндра, состоящее из разгонной и смесительной частей, при этом разгонная часть со стороны входа воздушного потока снабжена соплом Лаваля, смесительная часть, расположенная после разгонной по ходу движения потока воздуха, имеет на внутренней поверхности завихритель воздушной смеси, кроме этого, каждая из рабочих камер в нижней части имеет щелевое отверстие, под каждым из которых размещены разгрузочные устройства, выполненные в виде отдельных бункеров с запорными механизмами в нижней части, причем классифицирующие сетки соединены с цилиндрической частью корпуса посредством конических пружин переменной жесткости с постоянным шагом, собственная частота колебаний которых определяется выражением
где v - частота колебаний конических пружин переменной жесткости, Гц;
k - минимальная жесткость пружины, Н/м;
М - масса классифицирующей сетки, кг;
n - число конических пружин,
максимальная и минимальная жесткость пружины определяется следующим соотношением
где K и k - соответственно наибольшая и наименьшая жесткость конической пружины, Н/м;
M и m - соответственно масса классифицирующей сетки без материала и масса фракции, кг.
Соединение классифицирующих сеток с цилиндрической частью корпуса посредством конических пружин переменной жесткости, собственная частота колебаний которых определяется выражением (1), позволяет повысить амплитуду резонансных колебаний, что в итоге приведет к увеличению производительности.
Максимальная жесткость пружины определяется пропорцией (2). Тогда собственная частота колебаний пустого аппарата, как физического маятника, определяется согласно выражению (1),и с фракцией
При выполнении пропорции (2)
и при любой массе фракции на классифицирующей сетке его собственная частота колебаний как пружинного маятника равна частоте колебаний пустой классифицирующей сетке и вынужденной частоте колебаний, что приводит к колебаниям каждой сетки в резонансном режиме, что интенсифицирует процесс классификации, а, следовательно, производительность.
На фиг. 1 схематически изображен сетчатый пневмоклассификатор, общий вид, на фиг. 2 - разрез А-А, на фиг. 3. - вид Б.
Сетчатый пневмоклассификатор содержит вентилятор 1, загрузочное устройство 2, его разгонную часть 3 с соплом Лаваля 4 и смесительную часть 5 с впускным патрубком 6 и завихрителем 7 воздушного потока. Загрузочное устройство 2 со стороны выхода воздушного потока имеет диффузор 8 с эжектором 9. Диффузор 8 крепится к корпусу 10, разделенному классификационными сетками 11, 12 и 13 на рабочие камеры 14, 15 и 16. Классифицирующие сетки 11, 12, 13 соединены с цилиндрическим корпусом 10 с помощью конических пружин 17 переменной жесткости с постоянным шагом, с частотой колебаний определяемой выражением (1). Максимальная и минимальная жесткость конических пружин 17 определяется выражением (2). Конические пружины 17 переменной жесткости с постоянным шагом крепятся к цилиндрическому корпусу 10 посредством крючков 18, которые жестко соединены с цилиндрическим корпусом 10 с помощью неразъемного соединения, например, сварки или пайки. Места крепления конических пружин 17 переменной жесткости с постоянным шагом закрыты гофрой 19. С другой стороны корпуса 10 прикреплен конфузор 20, снабженный фильтрующим элементом 21. Рабочие камеры 14, 15 и 16 снизу имеют щелевые отверстия 22, 23 и 24, под которыми расположены бункеры 25, 26 и 27 с запорными механизмами.
Устройство работает следующим образом.
При включении вентилятора 1 в загрузочном устройстве 2 и рабочих камерах 14, 15, 16 образуется незамкнутый воздушный поток. Через загрузочный патрубок 6 в смесительную часть 5 загрузочного устройства 2 попадает полидисперсная смесь минеральных частиц, которая подхватывается воздушным потоком, образуя двухфазную воздушную смесь. Для ускорения воздушного потока и предотвращения завалов смеси минеральных частиц разгонная часть 3 загрузочного устройства 2 снабжена соплом Лаваля 2, конструкция которого создает высокоскоростной турбулентный воздушный поток.
В целях сокращения возможности агрегатирования (слипания) тонкодисперсных минеральных частиц, а также для разделения уже слипшихся частиц смесительная часть 5 загрузочного устройства 2 оснащена завихрителем, выполненным в виде винтообразных вставок 7. Аэродинамическая воздушно-минеральная смесь, ускоренная в разгонной части 3 и получившая винтообразное движение в смесительной части 5, попадает в диффузор 8, где происходит замедление скорости движения потока и его расширение для эффективного распределения по поверхности классифицирующей сетки 11. Для большей эффективности этого процесса и стабилизации воздушного потока диффузор 8 снабжен эжектором 9. Эжектор 9, захватывая «заборный» воздух, обеспечивает приток дополнительного воздуха и повышение давления в диффузоре 8 и рабочих камерах 14, 15, 16, способствуя тем самым увеличению подъемной силы воздуха и равномерности распределения частиц по сетке 11 первой рабочей камеры 14. Частицы, не прошедшие отверстия в сетке 11, попадают через щелевое отверстие 22 в бункер 25, где собирается продукт для возврата на вторичный помол. Частицы, прошедшие через отверстия в сетке 11, потоком воздуха увлекаются в рабочую камеру 15, где происходит процесс классификации, т.е. частицы крупнее отверстий в сетке 12 через щелевое отверстие 23 аккумулируются в бункере готовой продукции 26. Частицы, прошедшие через отверстия классифицирующей сетки 12, попадают в рабочую камеру 16, где собираются в бункере готовой продукции 27. Пылевидные частицы оседают на фильтрующем элементе 21. При необходимости количество рабочих камер и, соответственно, число классифицирующих сеток может быть увеличено. Конические пружины 17 переменной жесткости с постоянным шагом соединяющие классифицирующие сетки 11, 12 и 13 с цилиндрической частью корпуса 10 позволяют создавать резонансный колебательный режим поверхности сетки за счет изменения жесткость конических пружин 17 под действием массы сетки и движения воздуха внутри корпуса классификатора, согласно соотношению (2).
Установка классифицирующих сеток 11, 12 и 13 на конических пружинах 17 переменной жесткости с постоянным шагом заставляет под действием воздушного потока повысить амплитуду резонансных колебаний, частота которого определяется выражением (1).
Для предотвращения проскока тонкодисперсного материала через зазоры между цилиндрическим корпусом 10 и классифицирующими сетками 11, 12 и 13 крючки 18, обеспечивающие жесткое крепление конических пружин 17 переменной жесткости с постоянным шагом к поверхности цилиндрического корпуса 10 закрыты гофрой 19 по всему периметру цилиндрического корпуса 10.
Пример. Пусть массы классифицирующих сеток 11, 12, 13 М=20 кг, а массу фракции примем максимальной и равной массе классифицируемого материала m=50 кг. Общая наибольшая масса классифицирующей сетки с фракцией:
М+m=70 кг.
Примем, что диаметр d классифицирующих сеток 11, 12, 13 составляет 1,5 м, тогда вынужденная частота колебаний, создаваемая потоком воздуха будет определяться выражением (Яворский В.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. - с. 510)
где v - частота колебаний классифицирующей сетки, Гц;
С - скорость звука в потоке воздуха, м/с;
d - диаметр классифицирующей сетки, м.
Тогда, при скорости звука в потоке воздуха при температуре 20°С, равной 343,1 м/с, частота вынужденных колебаний составит
5
Минимальное значение жесткости каждой пружины 17 принимаем k=4⋅10 Н/м. Тогда максимальное значение жесткости каждой пружины 8, определяется в виде
Тогда число пружин 17 определяется выражением:
то есть пружинами 17 с переменной жесткостью от
до
должны совершать колебания с частотой v=114,4 Гц, при числе пружин 17, равном 26.
Таким образом, предлагаемая конструкция сетчатого пневмоклассификатора, в котором классифицирующие сетки 11, 12, 13 соединены с цилиндрической частью корпуса 10 посредством конических пружин 17 переменной жесткости с постоянным шагом, повышает амплитуду резонансных колебаний, что, в свою очередь, повышает производительность.