Способ разделения сыпучих материалов

 

Использование: разделение сыпучих материалов для классификации их в горной, химической и абразивной промышленности . Сущность: разделение сыпучих материалов по фракциям осуществляют за счет самопроизвольного порывистого выброса минеральных частиц их разбрасывающего органа, выполненного в виде параболической чаши. Угол между горизонтальной плоскостью и касательной, проведенной к поверхности параболической чаши через верхнюю ее кромку, определяют из выражения в зависимости от размеров чаши, скорость ее вращения и параметров исходного материала по определенному математическому выражению. Исходный материал непрерывно подается во вращающуюся параболическую чашу, где он накапливается и периодически выбрасывается из нее Частицы различного размера имеют различную дальность полета Их собирают в различные приемники. Каждую порцию выброшенного материала подвергают воздействию отраженного потока крупных частиц . 1 ил., 1 табл. со с

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5П5 В 07 В 13/10

ГосудАРстBEнный комитЕт

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ тиц, 1 ил., 1 табл.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4790159/03 (22) 12.08.90 (46) 23.07,92. Бюл. № 27 (71) Кольский филиал Института "Механобр" (72) Г.В,Задорожный и Б,В.Аксенов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 258181, кл. В 07 В 13/10, 1968.

Авторское свидетельство СССР

¹- 1629114, кл, В 07 В 13/11, 1988, (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕ РИАЛОВ (57) Использование: разделение сыпучих материалов для классификации их в горной, химической и абразивной промышленно- . сти. Сущность: разделение сыпучих материалов по фракциям осуществляют за счет самопроизвольного порывистого выброса минеральных частиц их разбрасывающего

Изобретение относится к разделению сыпучих материалов и может быть использовано для классификации их в горной, химической и абразивной промышленности, Известен способ разделения сыпучих материалов по фракциям методом прерывистого метания смеси частиц.

Недостатком данного способа является низкая эффективность классификации вследствие неравномерности подачи материала в метатель. Кроме того, даже при прерывистом метании полностью не устраняется эффект образования струи ма. териала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ ра3деления сыпучих материалов по фракциям .методом непрерывного метания смеси ми„,5U, Ä 1748891 Al органа, выполненного в виде параболической чаши, Угол между горизонтальной плоскостью и касательной, проведенной к поверхности параболической чаши через верхнюю ее кромку, определяют из выражения в зависимости от размеров чаши, скорость ее вращения и параметров исходного материала по определенному математическому выражению. Исходный материал непрерывно подается во вращающуюся параболическую чашу, где он накапливается и периодически выбрасывается из нее.

Частицы различного размера имеют различную дальность полета. Их собирают в различные приемники., Каждую порцию выброшенного материала подвергают воздействию отраженного потока крупных часнеральных частиц из разбрасывающего органа, выполненного в виде параболической д чаши, в которой процесс разделения дополнительно интенсифицируется явлением расслоения, Недостатком способа является низкая эффективность классификации вследствие «© взаимозасорения разделяемых фракций. 43

При непрерывном выбросе материала образуется устойчивый поток минеральных частиц, в результате чего возникает кильватерное движение воздуха. Это снижает сопротивление движению минеральных частиц в потоке и ухудшает условия . разделения, То есть возникает так называемый "эффект сопровождения", когда за относительно большим по размеру мИнеральным зерном движется в кильватере более мелкое, 1748891

10 гвс

r = эг л1п (А + в ) 25

35 а arcsln

Целью изобретения является повышение эффективности разделения за счет периодического накопления материала в чаше для самопроизвольного выброса. и взаимодействия выброшенного и отраженного потоков минеральных частиц.

Цель достигается тем, что угол между горизонтальной плоскостью и касательной, проведенной к поверхности параболической чаши через верхнюю ее кромку. определяют из выражения, при этом каждую порцию выброшенного материала подвергают воздействию отраженного потока крупных частиц.

На чертеже изображена принципиальная схема разделения..:Сыпучий материал непрерывно подает- 20 ся в центр разбрасывающего органа, выполненного в виде параболической чаши высотой Н с радиусом R. При-в ащеййй ча-.

-. ши с угловой скоростью N сыпучий матерйал под действием касательной составляющей центробежной силы перемещается по поверхности параболоида вращения вверх, к большему основанию чаши.

При этом происходит расслоение материала. В связи с тем, что угол метания а, больше угла между горизонтальной плоскостью и касательной, проведенной к поверхности параболической чаши через верхнюю ее кромку ар, который определен из выражения при условии, что суммарное ускорение потока, на внутренней поверхности параболической чаши равно нулю, частицы, достигнув вврхнвй кромки чаши, "зависают". Поступающий сыпучий материал начинает накапливаться в чаше, распределяясь по поверхности параболоида вращения с

Ф е повышением слоя материала с ho до ho. Накопление продолжается до тех пор, пока на искусственно созданной постели не сформируется новый параболоид вращения с радиусом r и углом метания аг, при котором суммарное ускорение потока станет больше нуля. При этом происходит мгновенный самопроизвольный выброс материала, после чего процесс накопления и выброса многократно повторяется. Вылетевшие частицы продолжают свободйый полет. Траектории движейия и конечные скорости свободного падения частиц, отличающихся друг at друга крупностью, различнь|, Чем больше крупность минеральной частицы, тем больше за- . пас кинетической энергии, приобретаемый в момент отрыва, и тем большее расстояние она преодолевает от окружности чаши. Та-.. ким образом. по направлению перемещения потока минеральных частиц будет наблюдаться изменение гранулометрического состава от меньшего к более крупному зерну.

Наиболее крупные частицы, встречаясь с преградой П, создают отраженный поток и соударяются с относительно более мелки ми частицами, летящими в основном потоке последующего выброса. В области соударения частиц образуются вихревые зоны воздушных потоков, Создаваемые nîtîêö препятствуют проникновению во фракцию крупных частиц мелких, летящих в кильваторе за крупными, Равновесие сил, действующих на частицу, находящуюся на внутренней поверхности параболической чаши, достигается при

Ртр+Р»ж =Гцентр" +Един, (1) где F»- f(mgcos а + m oP Ri stn а ) — сила трения, ; . (2) г см, сг

Fue » = mAPRjcos а — касательная со.см, ставляющая центробежной силы, (3)

F»+" " - mgsln а — касательная составляющая силы тяжести,, (4)

r см, с

Един= фр dcp V — динамическая сила г г потока Г гсм 1 (5) с

dcp — усредненный диаметр минеральной частицы, см;

m — масса минеральной частицы, г; р — плотность воздуха, г/см ; з.

q — ускорение свободного падения, см/с;

f — коэффициент трения, безразмерная величина;

tP — коэффициент сопротивления, безразмерная величина; в — угловая Скорость вращения чаши, рад/c:

Ri — радиус вращения поверхности, см; а — текущий угол между горизонтальной плоскостью и касательной проведенной к поверхности параболической чаши, град;

1748891

Ч=

0 —. осевая скорость восходяzt Rf щего потока на внутренней поверхности параболической чаши, см/с; (6)

0 — расход потока или производительность смз

Разделив обе части уравнения (1) на массу з

m = — -р,, 6 где Р, — плотность минеральной частицы, г/см и проводя некоторые преобразоваз ния, получим а = { аР Ri — fg ) cos а—

t — (f Ф2 Ri + 9 ) sin а + - - =, (8) восрpr где а — суммарное ускорение потока на внтутренней поверхности параболической чаши, см/с .

Условие зависания, исходя из выражения (1), обуславливается текущим углом а, при котором суммарное ускорение потока а=О, а условие метания обеспечивает при а>0.

Решив уравнение (8) при условии, что а=О получим

te) zsc * 402 с -4 А + s21 с А2 ) Z(A +в21 где А-аР Ri-fg

В1 йР RI+g

С вЂ” 6йЪЧ

> дсрpr

Пример. Разделению подвергался кварцевый материал крупностью -0,60+ 0,00 мм.

При этом Q= 14 кг/ч=0,156 см /с; . п1000 об/мин или а =104,84 рад/с; В2, =6,93 см; 9=981 см/с; dcp=0,04 см; ф . - 0,25ф = 2,5 г/см; Р= 1 226,10 з г/смз. Ф0,275.

Подставив в выражение (9) указанные значения, определили, что искомый угол составляет 73,9 .

Углу =73.9 и радиусу R=6,93 см соответствует высота К=12 см параболы ух, х2 усл.ед. или у= см, и у- tg2 ао, см, где . у- Н, см; x=R. см.

Кварцевый материал крупностью

-0,60+ 0,00 мм и плотностью 2,5 г/см непрерывно подавался в центр разбрасывающего органа, выполненного в виде параболиче5 ской чаши высотой, H=. 12 см с радиусом

I.

R=6,93 см и углом между горизонтальной

: плоскостью и касательной; проведенной к поверхности чатшйчеряез верхн@ю ее кромку . ":а =73,9 . При вращении чаши с угловой ско10 ростью а- 104,84 рад/с кварц под действием касательной составляющей центробежной силы перемещался по поверхности параболоида вращения вверх к большему основанию чашй. Достигнув верхней

l5 кромки чаши, т.е, высоты Н=12 см, материал зависал, образуя кратковременно угол метания а1, больший c4=-73,9 и начинает наКаПЛИВатЬСя, раСПрврдЕЛяяСЬ2 ПО .поверхности параболоида вращения, На20 копление продолжалось до тех пор, пока на исскуственно созданной постели не сфор-. мировался новый парэболоид вращения с . углом метмаыййяа, т ейьтйе 73,9О, например, а2=72,45 . При этом радиус r создавшегося

2О ларабопоида вращения стал равным 63,2 см, слой материала ho над центром чаши ..повысился на 2.0 см. ускорение потока а, согласно вращению (8) достигло величины г

1938 см/с и произошел мгновенный самопроизвольный выброс материала. После чего процесс накоплтения . и выброса многократно повторялся.

Предложенный и известный способы реализованй на известном устройстве для разделения сыпучих материалов, В известном способе выброс материала осуществляется непрерывно, так как а>-67,8О, при котором a=8385 см/с и не

l. используется пресгрэда Атно гражейия потока, 40 Сравнительные испытания по клас1:

1: сификации кварца проведены на материале крупностью -0 60 - 0 00 мм

Результаты таблицы приведены, исходя из условия получения квэрцввой круп4 ки (класса -0,60+ 0,10 мм}, в которой содержание класса менее 0,10 мм не должно превышать 5,0; .

-;,- -Таким образом, создание условий самопроизвольного прерывистого метания материала, значительно снижающих кильватерное движение воздуха, и вихревых зон в областях соударения частиц, препятству1. ющих проникновению мелких частиц во фракцию для крупных, приводит к повышению эффективности разделения, Формула изобретения

Способ разделения сыпучих материалов, включающий непрерывную подачу мэ1748891.(2(А +В ) где А=йР Ri-fge=f аР Ri+g

) С 6йМ

_#_ dcp Pr

Значение показателей

Известный способ

Предлагаемый способ

1000

67,8

60.

97,98

1000

73,9

120

138,56

74,8

5S,1 в исход75,6

56,6 во фрак95,6

93,1 фракци69,7

74,3 классу, 53,7

6,9

6-11

64,1

4,5.6-.11 в исход"

24,4

43,4.

25,2

41,9 во фрак53,9 47,2 во фрак83,9

89,6 классу

53,6

52,8

1-5

63,8

46,1

1-5 териала в разбрасывающий орган, выполненный в виде вращающейся параболической чаши, выброс материала из чаши, вывод разделенных фракций, о т. л и ч а ющ и, и с я тем, что, с целью повышения эффективности разделения за счет периодического накопления матерйала в чаше для самопроизвольного выброса, угол между горизонтальной плоскостью и касательной, проведенной к поверхности параболической чаши через верхнюю ее кромку, определяют из выражения ао — угол между горизонтальной плоскостью и касательной, проведенной к поверхНаименование .показателей

Производительность, кг/ч

Частота вращения, об(мин

Угол метания, град

Высота чаши, мм

Диаметр чаши, мм

Содержание класса -0,60+ 0,10 мм ном материале, Выход фракций, 7ь.

Содержание класса -0,60+ 0,10 мм циях, ф, Извлечение класса -0,60+0,10 мм во ях,$

Эффективность классификации по ,60+0,10 мм, ф>

Замельченность, $

Номера фракций

Содержание класса -0,10+0,00 мм ном материале, Выход фракций, Содержание класса -0,10+0,00 мм циях, (, Извлечение класса -0,10+ 0,00 мм циях, Эффективность классификации по ,10+ 0,00 мм

Закрупненность, $

Номе а ак ий ности параболической чаши через верхнюю ее кромку, град.;

N — угловая скорость вращения чаши, рад/с;

5 й- радиус вращения поверхности параболической чаши, см;

f — коэффициент трения, безразм. велич.; о — ускорение свободного падения, 10 см/с . ре — плотность воздуха, г(см; ф — коэффициент сопротивления, безразм. велич.;

Ч- осевая скорость восходящего потока

15 на внутренней поверхности параболической чаши, см/с;

dcp — усредненный диаметр минеральной частицы, см, pi — плотность минеральной частицы, 20 г(смз при этом аждую порцию выброшенного материала подвергают воздействию. отраженного потока крупных частиц, 25

1748891 с

Составитель М.Зацепина

Техред М.Моргентал Корректор М,Максимишинец

Редактор О.Хрипта

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2547 Тираж : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5