Центробежный аппарат для фракционирования сыпучих материалов

 

Применение. Изобретение относится к области разделения сыпучих материалов. Сущность изобретения заключается в разделении материала во вращающемся решетчатом барабане радиальными потоками воздуха. Аппарат включает барабан в виде кассет 5, отсасывающие патрубки 6 и вентиляторы 7. 1 з.п.ф., 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области разделения тонкодисперсных порошков по крупности в газовом потоке и может быть использовано в пищевой, химической, радиоэлектронной, горной, абразивной промышленностях, а также в производстве ферритовых изделий, твердых топлив для реактивных двигателей, металлокерамике и т.п.

Известны центробежные аппараты фракционирования сыпучих материалов. Конструктивно они состоят из следующих основных узлов: питателя; установленного под ним ротора, цилиндрическая поверхность которого выполнена из продольных круглых стержней; двух отсасывающих патрубков, сопряженных с торцами ротора; двух осевых вентиляторов, установленных в отсасывающих патрубках с возможностью противонаправленного по отношению к ротору вращения.

Известен центробежный аппарат для фракционирования сыпучих материалов, выбранный в качестве прототипа, включающий питатель; разделительный барабан, образованный двумя торцевыми кольцами, соединенными тремя рядами продольных стержней, расположенных в коаксиально-шахматном порядке; два отсасывающих патрубка, установленных жестко в торцевых кольцах и снабженных вентиляторами, противоположного по направленности потока действию; кожух охватывающий барабан с переменным по радиусу барабана зазором; отсекатель с возможностью выдвижения из кожуха; боковые разгрузочные щели, выполненные в нижней части кожуха.

К недостаткам известного устройства следует отнести: нетехнологичность конструкции, обусловленная трудностью сборки стержней в роторе и их оперативной замены; низкая точность фракционирования при разделении тонкодисперсных порошков по двум граничным диаметрам разделения.

Цель изобретения повышение качества фракционирования тонкодисперсных порошков и повышение технологичности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат снабжен отражателем, расположенным с зазором над барабаном, при этом загрузочная щель выполнена со стороны верхней левой четверти барабана, а каждый стержень внешнего ряда выполнен с поперечным сечением в виде сегмента, хорда которого параллельна радиусу барабана. Продольные стержни собраны в кассетах, установленных с возможностью съема.

Сущность заявляемого технического решения заключается в следующем.

Одним из направлений в достижении высокоэффективного разделения тонкодисперсных материалов является разрушение агрегатов их частиц перед разделением, снижение концентрации твердого, а также диапазона крупности частиц в зоне разделения.

Подача исходного материала со стороны верхней левой части барабана позволяет подвергнуть его в процессе продвижения по кожуху к отражателю неоднократному ударному воздействию стержней. При этом уже начинается процесс разрушения агрегатов и происходит перемешивание исходного материала с циркулирующим, т. е. уже в левой четверти барабана начинается технологическая подготовка материала перед его направлением в зону разделения.

Установка отражателя с зазором над барабаном позволяет направить объединенный материал по радиусу барабана под удар стержней и исключить аэродинамические завихрения в месте удара, что в сочетании с выполнением внешнего ряда стержней с поперечным сечением в виде сегмента, хорда которого параллельна радиусу барабана, позволяет максимально приблизить условия удара стержней по разделяемому материалу к условиям прямого центрального удара.

Таким образом, принятые конструктивные решения обеспечивают максимум энергии удара, а следовательно разрушения агрегатов, минимум износа рабочей грани верхнего ряда стержней (отсутствие скользящего удара) и стабильности угла направления разделяемого материала в зону разделения. Последнее позволяет точно выбрать положение отсекателя, разделяющего материала по заданному верхнему граничному диаметру разделения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где: на фиг. 1 общий вид аппарата; на фиг. 2 вид А по фиг. 1.

Аппарат состоит из двух колец 1, которые расположены параллельно и опираются спицами 2 через подшипники 3 на вал 4; четырех сегментных кассет 5, установленных между кольцами 1 соосно; двух отсасывающих патрубков 6, закрепленных на внешних боковых поверхностях колец 1 соосно; вентиляторов 7, установленных взаимнообратно на валу 4; шкивов 8 и 9 приводов барабана и вентиляторов соответственно; кожуха 10 с отражателем 11; отсекателя 12; вибрационного питателя 13; приемных бункеров продуктов разделения 14 и 15. Вал 4 с подшипниками 16 установлен на раме (на фиг. 1 не показан). Кожух 10 с отражателем 11, расположенным с зазором над барабаном в его верхней левой четверти, охватывают, вращающийся по часовой стрелке барабан со стороны его верхней левой четверти и нижних левой и правой четвертей, с постоянным боковым зазором с торцов и изменяющимся радиальным зазором по образующей. В нижней части радиальнообразующей кожуха 10 имеются боковые разгрузочные щели 17. Ширина и длина щелей регулируются пластинами 18 посредством перемещения их по внешней поверхности кожуха 10 в направлении оси аппарата.

Со стороны верхней левой четверти барабана выполнена загрузочная щель 19.

Сегментная кассета 5 является основным рабочим органом классификатора и состоит из двух одинаковых сегментов с центральным углом 90^oC. Сегменты соединены жестко между собой тремя рядами стержней 20, установленных коаксиально в шахматном порядке. Каждый стержень внешнего ряда выполнен с поперечным сечением в виде сегмента, хорда которого параллельна радиусу барабана.

Рабочий объем классификатора, ограниченный сегментными кассетами, кожухом с отсекателем и отражателем образуют зону разделения.

Аппарат работает следующим образом. Исходный продукт подается вибрационным питателем 13 через загрузочную щель 19 на стержни 20 вращающегося барабана. В результате ударного воздействия стержней 20 материал отбрасывается на кожух 10 по касательной и движется по последнему в направлении вращения ротора до отражателя 11. При этом начинается разрушение агрегатов и исходный материал перемешивается с циркулирующим в рабочем объеме аппарата продуктом. Отражатель 11 направляет исходный материал и циркулирующий на вращающийся ротор в вертикальной плоскости, проходящей через вал 4.

Направленный таким образом на барабан материал подвергается прямому удару граней сегмента верхнего ряда стержней. В результате удара происходит разрушение агрегатов и освободившиеся частицы отбрасываются в направлении вращения барабана, образуя в вертикальной плоскости веер. С увеличением расстояния от оси барабана на крупность частиц в веере увеличивается. Воздух, засасываемый вентилятором 7 в зону разделения, разворачивает веер в вертикальной плоскости. Частицы, траектории которых не пересекаются с отсекателем 12, аккумулируются за пределами зоны разделения в бункере крупного продукта 14. Частицы промежуточной крупности и мелкие направляются в зону разделения и под действием вращающихся стержней и засасываемого воздуха приобретают вращательное движение. При этом мелкие частицы захватываются вихрями и накапливаясь до критической концентрации, начинают двигаться во внутрь барабана в направлении стока, совпадающего с основным направлением воздушного потока. Из ротора мелкие частицы выводятся через патрубки 6 и осаждаются в системе аспирации и пылеулавливания (на фиг. 1 и 2 не показана).

Промежуточный продукт, частично засоренный крупными и мелкими частицами, под действием центробежных сил отбрасываются на внутреннюю поверхность кожуха 10. Этот продукт передвигается по поверхности кожуха с меньшей скоростью и подвергается неоднократному агитационному воздействию стержней. Часть промежуточного продукта подается отражателем 11 в место загрузки исходного, а часть разгружается в боковые разгрузочные щели 17, образуя промежуточный продукт. Соотношение между промежуточным продуктом, возвращаемым в циркуляцию и разгружаемым регулируется изменением сечения разгрузочных щелей 17.

Регулировка работы аппарата производится изменением скорости вращения барабана, расхода воздуха через него (скорости вращения вентиляторов), положения отсекателя в вертикальной и горизонтальной плоскостях, сечением разгрузочных щелей.

При использовании центробежного аппарата достигается высокое качество фракционирования материала по тонким классам крупности.

Проверка заявляемого технического решения проводилась в условиях опытно-производственного участка Отраслевой научно-исследовательской лаборатории композиционных материалов на аппарате со следующими конструктивными и технологическими параметрами.

Диаметр барабана, мм 230 Внутренний диаметр отсасывающих патрубков, мм 190 Ширина барабана, мм 220 Ширина отсасывающих патрубков, мм 50 Диаметр стержней, мм 10 Высота рабочей грани верхнего ряда стержней, мм 8 Шаг стержней, мм 30
Число оборотов барабана, мин^-1 1200-1800
Число оборотов вентиляторов, мин^-1 3000-4000
Подача исходного материала в аппарат производилась в четвертом квадрате барабана. Опыты проводились на синтетическом рубине крупностью 63.0 мкм. Качество фракционирования, рассчитанное по методу Ханкока-Луйкена, по классам крупности 20 и 10 мкм по сравнению с прототипом увеличилось соответственно на 18 и 12%
Полученные результаты свидетельствуют о достижении поставленной цели изобретения.

Формула изобретения

1. Центробежный аппарат для фракционирования сыпучих материалов, включающий установленный с возможностью вращения барабан с поверхностью из размещенных в несколько рядов вдоль образующих барабана стержней, питатель, расположенный над барабаном, охватывающий барабан кожух с выполненными в нем продольной загрузочной щелью и боковыми разгрузочными щелями, отсекатель, установленный с возможностью перемещения в нижней части кожуха, размещенные в торце барабана патрубки для отвода воздуха и мелкой фракции, отличающийся тем, что, с целью повышения качества фракционирования тонкодисперсных порошков, аппарат снабжен отражателем, расположенным с зазором над барабаном, при этом загрузочная щель выполнена со стороны верхней левой четверти барабана, а каждый стержень внешнего ряда выполнен с поперечным сечением в виде сегмента, хорда которого параллельна радиусу барабана.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности устройства, продольные стержни собраны в кассетах, установленных с возможностью съема.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2