ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КЛАССИФИКАТОР

Полезная модель относится к оборудованию для тонкодисперсного разделения различных порошкообразных материалов в воздушных потоках и может быть использована в строительной, горно-обогатительной, химической и других отраслях народного хозяйства.
Известен центробежный классификатор с верхним приводом, содержащий корпус с расположенным внутри ротором. В корпусе со стороны патрубка отвода мелкой фракции выполнено отверстие для подачи воздуха в пространство между регулировочным кольцом, расположенным внутри корпуса, и торцом ротора. При подаче воздуха образуется воздушная подушка, которая предотвращает контакт ротора с регулировочным кольцом и попадание крупных частиц классифицируемого материала в ротор через зазор между корпусом и ротором, что повышает эффективность процесса разделения [1].
К недостаткам данного классификатора можно отнести сложность конструкции, высокую металлоемкость и невозможность работы в проходном режиме, т.е. при подаче исходного материала в виде аэродисперсного потока.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является центробежный классификатор, содержащий корпус с расположенным внутри ротором с приводным валом, по крайней мере, одним входным патрубком для подачи исходного материала, по крайней мере, одним входным патрубком для подачи воздуха, патрубком отвода мелкой фракции, расположенным соосно приводному валу, и окном для выхода крупной фракции, сопряженным с устройством для осаждения крупной фракции [2].
Данный классификатор прост по конструкции и технологичен в производстве, обеспечивает высокое качество фракционных составов тонкого и крупного продуктов разделения, может работать как в насыпном, так и в проходном режимах, однако в нем не реализована защита наружной поверхности днища ротора от аэроабразивного износа и проскока крупных частиц классифицируемого материала через зазор между торцовой частью лопаток ротора и крышкой ротора в тонкий продукт разделения.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение линейки центробежных классификаторов, способных работать в различных режимах загрузки и простых по конструкции, обладающих при этом более высоким качеством разделения и обеспечивающих защиту ротора от абразивного износа.
отв
отв
p
р
Поставленная задача решена тем, что в центробежном классификаторе, содержащем корпус с расположенным внутри ротором с приводным валом, по крайней мере, одним входным патрубком для подачи исходного материала, по крайней мере, одним входным патрубком для подачи воздуха, патрубком отвода мелкой фракции, расположенным соосно приводному валу, и окном для выхода крупной фракции, в корпусе со стороны, противоположной патрубку отвода мелкой фракции, на расстоянии R от оси ротора, определяемом соотношением R<R, где R - радиус ротора, выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для подвода воздуха в пространство между ротором и внутренней поверхностью корпуса.
отв
п
отв
р
п
р
Поставленная задача может быть решена также тем, что в корпусе со стороны патрубка отвода мелкой фракции на расстоянии R от его оси, определяемом соотношением R<R<1,1R, где R и R - радиусы патрубка отвода мелкой фракции и ротора соответственно, может быть выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для подвода воздуха в пространство между ротором и внутренней поверхностью корпуса; отверстия в корпусе со стороны, противоположной патрубку отвода мелкой фракции, и/или со стороны патрубка отвода мелкой фракции могут быть выполнены с регулируемым проходным сечением; отверстия в корпусе со стороны, противоположной патрубку отвода мелкой фракции, и/или со стороны патрубка отвода мелкой фракции могут быть снабжены фильтрующимими элементами; отверстия в корпусе со стороны, противоположной патрубку отвода мелкой фракции, и/или со стороны патрубка отвода мелкой фракции могут быть соединены, по меньшей мере, одним коллектором; любой из коллекторов может быть соединен с напорным воздуховодом вентилятора или атмосферой; коллектор может быть снабжен, по меньшей мере, одним фильтрующим элементом; входной патрубок подачи исходного материала может быть установлен перед выходом входного патрубка для подачи воздуха; корпус может быть снабжен дополнительным входным патрубком подачи воздуха, выход которого расположен дальше от ротора, чем выход входного патрубка для подачи воздуха; корпус может быть снабжен регулируемым шибером, установленным за окном для выхода крупной фракции, при этом сводный конец шибера направлен навстречу аэродисперснму потоку; корпус может быть снабжен перечистным элементом, расположенным вокруг ротора между выходом дополнительного входного патрубка подачи воздуха и окном для выхода крупной фракции; перечистной элемент может быть выполнен в виде перфорированной перегородки; перечистной элемент может быть выполнен в виде направляющих лопаток; направляющие лопатки могут быть установлены с возможностью вращения вокруг их вертикальной оси; окно для выхода крупной фракции может быть сопряжено с устройством для осаждения крупной фракции; устройство для осаждения крупной фракции может быть снабжено патрубком для отвода воздуха; патрубок для отвода воздуха может быть снабжен устройством, регулирующим величину воздушного потока; патрубок для отвода воздуха может быть соединен с, по крайней мере, одним входным патрубком для подачи воздуха возвратным воздуховодом; патрубок для отвода воздуха может быть соединен с пылеосадительным устройством; устройство для осаждения крупной фракции может быть снабжено одним или несколькими патрубками подачи дополнительного воздуха с регулировочными элементами; устройство для осаждения крупной фракции может быть выполнено в виде циклона; устройство для осаждения крупной фракции может содержать бункер отвода крупной фракции; бункер отвода крупной фракции может быть снабжен одним или несколькими патрубками подачи дополнительного воздуха с регулировочными элементами.
В известном центробежном классификаторе [2] при вращении ротора слои воздуха, прилегающие к нему со стороны, противоположной патрубку отвода мелкой фракции, под действием центробежной силы движутся от оси вращения на периферию, создавая ближе к оси зону пониженного давления, в которую в пространстве между корпусом и ротором вдоль корпуса движется встречный воздушный поток, создавая, таким образом, воздушный вихрь, первая часть которого движется вдоль ротора от оси на периферию, а вторая часть - вдоль корпуса от периферии к оси. Вторая часть вихря затягивает в пространство между ротором и корпусом частицы разделяемого материала, которые, в случае расположения приводного вала с противоположной стороны ротора относительно патрубка отвода мелкой фракции, через зазор между корпусом и валом могут попадать в подшипниковый узел, что будет приводить к уменьшению срока его эксплуатации. Первая часть вихря отбрасывает частицы вдоль поверхности ротора на его периферию, что сопровождается износом поверхности ротора.
отв
отв
р
р
В предлагаемом центробежном классификаторе наличие отверстия или отверстий, выполненных в корпусе со стороны, противоположной патрубку отвода мелкой фракции, обеспечивает минимизацию или разрушение аэродисперсного вихря, образующегося между корпусом и ротором при его вращении. Дополнительный воздух уменьшает величину аэродисперсного потока, образующего вихрь, или разрушает его. Отверстия целесообразно располагать на расстоянии R от оси ротора, определяемом соотношением R<R, где R - радиус ротора, то есть в зоне расположения вихря.
отв
п
отв
р
п
р
В известном центробежном классификаторе [1] отверстие выполнено в корпусе со стороны патрубка отвода мелкой фракции. Это минимизирует попадание крупных частиц классифицируемого материала в ротор через зазор между корпусом и ротором, что повышает эффективность процесса разделения. Отверстие или отверстия со стороны патрубка отвода мелкой фракции целесообразно располагать на расстоянии R от его оси, определяемом соотношением R<R<1,1R, где R и R - радиусы патрубка отвода мелкой фракции и ротора соответственно, так как в этом случае создается оптимальное воздушное уплотнение, минимизирующее величину аэродисперсного потока через зазор между корпусом и ротором и устраняющее проскок крупных частиц внутрь ротора, то есть в мелкую фракцию.
Форма отверстия или отверстий может быть любой. Проходное сечение отверстия или отверстий в корпусе может быть изменено для оптимизации количества подаваемого воздуха, например, с помощью заслонок. В зависимости от производственных условий и в случае повышенных требований к чистоте и крупности мелкой фракции отверстия могут быть снабжены фильтрующими элементами, установленными в отверстиях или снаружи корпуса.
Кроме того, с этой же целью отверстия в корпусе со стороны, противоположной патрубку отвода мелкой фракции, и/или со стороны патрубка отвода мелкой фракции могут быть соединены, по меньшей мере, одним коллектором, при этом любой из коллекторов может быть соединен с напорным воздуховодом вентилятора и снабжен, по меньшей мере, одним фильтрующим элементом. Соединение коллекторов с напорным воздуховодом вентилятора позволяет подавать дополнительный воздух в классификатор через отверстия в его корпусе даже в случае, когда он находится под давлением выше атмосферного.
На Фиг.1 представлен вид сбоку центробежного классификатора, на Фиг.2 - вид сверху.
отв
отв
р
р
Центробежный классификатор содержит корпус 1, в котором расположен ротор 2 с приводным валом 3. Корпус 1 имеет, по крайней мере, один входной патрубок для подачи исходного материала 4 и, по крайней мере, один входной патрубок для подачи воздуха 5, при этом патрубок для подачи исходного материала 4 может быть установлен перед выходом входного патрубка для подачи воздуха 5. Под патрубком для подачи исходного материала 4 может быть установлено распределительное устройство, например, в виде решетки (на Фиг. не показано). Снаружи и/или внутри корпуса 1 соосно приводному валу 3, напротив или со стороны приводного вала 3, расположен патрубок отвода мелкой фракции 6. Кроме того, корпус 1 снабжен окном для выхода крупной фракции 7. В корпусе 1 со стороны, противоположной патрубку отвода мелкой фракции 6, на расстоянии R от оси ротора 2, определяемом соотношением R<R, где R - радиус ротора, выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для подвода воздуха 8 в пространство между ротором 2 и внутренней поверхностью корпуса 1.
отв
п
отв
р
п
р
В корпусе 1 со стороны патрубка отвода мелкой фракции 6 на расстоянии R от его оси, определяемом соотношением R<R<1,1R; где R и R - радиусы патрубка отвода мелкой фракции 6 и ротора 2 соответственно, выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для подвода воздуха 9 в пространство между ротором 2 и внутренней поверхностью корпуса 1. Проходное сечение отверстий 8 и/или 9 может быть изменено для оптимизации количества подаваемого воздуха, например, с помощью заслонок (на Фиг. не показано), а сами отверстия 8 и/или 9 могут быть снабжены фильтрующими элементами (на Фиг. не показано). Кроме того, отверстия 8 и/или 9 могут быть соединены, по меньшей мере, одним коллектором 10, при этом любой из коллекторов 10 может быть соединен с напорным воздуховодом вентилятора или атмосферой (на Фиг. не показано) и может быть снабжен, по меньшей мере, одним фильтрующим элементом (на Фиг. не показано).
Корпус 1 может быть снабжен дополнительным входным патрубком подачи воздуха 11, выход которого расположен дальше от ротора 2, чем выход входного патрубка для подачи воздуха 5. Корпус 1 может быть также снабжен регулируемым шибером 12, установленным за окном для выхода крупной фракции 7, при этом сводный конец шибера направлен навстречу аэродисперснму потоку.
Кроме того, корпус 1 может быть снабжен перечистным элементом 13, расположенным вокруг ротора 2 между выходом дополнительного входного патрубка подачи воздуха 11 и окном для выхода крупной фракции 7. Перечистной элемент 13 может быть выполнен в виде перфорированной перегородки или в виде направляющих лопаток, которые могут быть установлены с возможностью вращения вокруг их вертикальной оси.
Окно для выхода крупной фракции 7 может быть сопряжено с устройством для осаждения крупной фракции 14, которое может быть оснащено патрубком для отвода воздуха 15. Патрубок для отвода воздуха 15 может быть снабжен устройством 16, регулирующим величину воздушного потока, и соединен с, по крайней мере, одним входным патрубком для подачи воздуха 5 возвратным воздуховодом 17 или с пылеосадительным устройством (на Фиг. не показано). Устройство для осаждения крупной фракции 14 может быть снабжено одним или несколькими патрубками подачи дополнительного воздуха с регулировочными элементами (на Фиг. не показаны).
Устройство для осаждения крупной фракции 14 может быть выполнено, например, в виде циклона, входной патрубок которого сопряжен с окном для выхода крупной фракции 7 и иметь бункер отвода крупной фракции 18, который может быть снабжен одним или несколькими патрубками подачи дополнительного воздуха 19 с регулировочными элементами 20.
Центробежный классификатор работает следующим образом.
В насыпном режиме исходный материал подают через, по крайней мере, один входной патрубок для подачи исходного материала 4, где он диспергируется в воздушном потоке, поступающем по, крайней мере, одному входному патрубку для подачи воздуха 5, и поступает в корпус 1 классификатора в виде аэродисперсного потока. В проходном режиме исходный материал подается в, по крайней мере, один входной патрубок для подачи воздуха 5 непосредственно в виде аэродисперсного потока.
В классификаторе в результате вращательного движения аэродисперсного потока частицы размером больше граничной крупности под доминирующим действием центробежной силы двигаются по траекториям, направленным на периферию корпуса 1 и удаляются через окно для выхода крупной фракции 7. Частицы размером меньше граничной крупности двигаются по траекториям, направленным внутрь ротора 2, и удаляются через патрубок отвода мелкой фракции 6. Далее они могут быть направлены в систему пылеосаждения (на Фиг. не показана) для выделения из воздушного потока.
Дополнительный воздушный поток, поступающий через отверстие или отверстия 8 движется от оси на периферию ротора 3, минимизируя или устраняя аэродисперсный вихревой поток, образующийся между корпусом и ротором при его вращении, что уменьшает износ наружной поверхности днища ротора и уменьшает вероятность попадания материала в подшипниковый узел, а дополнительный воздушный поток, поступающий через отверстие или отверстия 9 движется внутрь ротора, минимизируя аэродисперсный поток из зоны вокруг ротора в ротор, уменьшая тем самым вероятность проскока крупных частиц в ротор, т.е. в тонкий продукт разделения.
Снабжение при необходимости отверстий 8 и/или 9 фильтрами предотвращает попадание инородных или крупных частиц из воздушной среды вокруг классификатора в ротор, т.е. в тонкий продукт разделения, а снабжение отверстий коллекторами 10 упрощает и улучшает регулировку величины дополнительного воздуха поступающего в классификатор через отверстия 8 и/или 9, и в случае необходимости позволяет установить меньшее количество фильтров и обеспечить подачу дополнительного воздуха в классификатор через эти отверстия даже, если он находится под давлением выше атмосферного, посредством соединения коллектора или коллекторов с напорной ветвью технологического вентилятора.
В случае снабжения классификатора дополнительным входным патрубком подачи воздуха 11 и перечистным элементом 13, крупные частицы, выделившиеся из вихревого аэродисперсного потока, двигаясь вдоль перечистного элемента 13, провеиваются от мелких частиц дополнительным воздушным потоком, поступающим из патрубка 11, между направляющими лопатками или через перфорированную перегородку перечистного элемента 13, при этом мелкие частицы транспортируются внутрь корпуса 1.
В случае, когда окно для выхода крупной фракции 7 сопряжено с устройством для осаждения крупной фракции 14, например, циклоном, крупные частицы, выходящие из окна 7 и попадающие в устройство 14, выделяются из воздушного потока и поступают в бункер отвода крупной фракции 18, при этом воздушный поток с тонкими частицами через возвратный воздуховод 17 и через один из входных патрубков 5 возвращает их в корпус 1 классификатора, где происходит повторная классификация транспортируемых им частиц. В случае снабжения устройства для осаждения крупной фракции 14 патрубком или патрубками 19, дополнительный воздушный поток, поступающий через них перечищает крупный продукт разделения от некондиционных мелких фракций, и через возвратный воздуховод 17 и, по крайней мере, один входной патрубок для подачи воздуха 5 транспортирует мелкие фракции в корпус 1 на повторную классификацию. Величина дополнительного воздушного потока оптимизируется одним или несколькими регулировочными элементами 20 патрубка или патрубков 19 подачи дополнительного воздуха и регулировочным элементом 16 возвратного воздуховода 17.
Величина граничной крупности и крупность продуктов разделения регулируются скоростью вращения ротора 2. Кроме того, при необходимости, эти величины могут также регулироваться положениями регулировочного шибера 12, устройствами, регулирующими величину воздушного потока 16 и 20, и углом установки лопаток перечистного элемента 13.
Центробежный классификатор может быть включен в технологическую линию с разомкнутым, замкнутым и частично замкнутым воздушным контуром.
Источники информации:
1. Проспект фирмы Christian Pfeiffer Maschinenfabrik GmbH на сепарационное оборудование «Системы и компоненты», 2006.
2. BY 326 U, 2001.