Инерционный сепаратор сыпучих материалов

Изобретение относится к области разделения сыпучих материалов по крупности составляющих их частиц и может найти применение в сельском хозяйстве при очистке зерна и продуктов его переработки, а также в пищевой, химической, горнорудной, металлургической и строительной отраслях промышленности. Инерционный сепаратор сыпучих материалов включает корпус, загрузочное приспособление, расположенные под ним приемно-распределительное устройство и ротор с жестко закрепленными на нем в два кольцевых ряда разделяющими элементами, выполненными в виде сплошных пластин, образующих между собой щелевое отверстие, расположенное перпендикулярно направлению движения продукта, приемники продуктов разделения, расположенные по периферии ротора, и привод. В пластинах разделяющих элементов внутреннего кольцевого ряда в направлении движения продукта выполнены симметричные канавки треугольной формы. Ширина канавок меньше границы разделения сыпучей смеси, а шаг их расположения больше границы разделения сыпучей смеси. Технический результат - повышение эффективности разделения полидисперсных сыпучих смесей, а также повышение чистоты получаемых продуктов разделения и расширение области возможного применения. 3 ил.

 

Изобретение относится к области разделения сыпучих материалов по крупности составляющих их частиц и может найти применение в сельском хозяйстве при очистке зерна и продуктов его переработки, а также в пищевой, химической, горно-рудной, металлургической и строительной отраслях промышленности.

Наиболее близким по техническому решению устройством является сепаратор сыпучих материалов, включающий корпус, загрузочное приспособление, расположенное под ним приемно-распределительное устройство и ротор с жестко закрепленными на нем в два кольцевых ряда разделительными элементами, выполненными в виде сплошных пластин, образующими между собой вертикально расположенные щелевые отверстия постоянного размера, приемники продуктов разделения, расположенные по периферии ротора, привод (патент 2131309 С1, В07В 13/04, 13/11, опубл. 10.06.99, Бюл. №16).

Недостатком известного устройства является низкая разрешающая способность, когда единственным признаком разделения полидисперсной смеси являются размеры составляющих ее частиц. При выполнении разделяющих элементов внутреннего кольцевого ряда в виде плоских сплошных пластин частицы разных размеров с одинаковым коэффициентом трения покидают их с одинаковой скоростью, и единственным параметром, определяющим фактор разделения частиц, является различие в расстояниях от их центров масс до плоскости щелевого просеивающего отверстия, определяемых разностью значений их радиусов. В связи с этим получить высокую чистоту разделенных фракций полидисперсной смеси относительно выбранной границы разделения компонентов достаточно сложно, что обуславливает нецелесообразность его использования в технологических процессах с повышенными требованиями к качеству разделенных фракций.

Технической задачей изобретения является увеличение разрешающей способности инерционного сепаратора, т.е. повышение чистоты получаемых продуктов разделения полидисперсной смеси.

Поставленная задача решается за счет того, что в инерционном сепараторе сыпучих материалов, включающем корпус, загрузочное приспособление, расположенные под ним приемно-распределительное устройство и ротор с закрепленными на нем в два кольцевых ряда разделяющими элементами, выполненными в виде сплошных пластин, образующих между собой щелевое отверстие, расположенное перпендикулярно направлению движения продукта, приемники продуктов разделения, расположенные по периферии ротора, и привод, новым является то, что в пластинах внутреннего кольцевого ряда разделяющих элементов в направлении движения продукта выполнены симметричные канавки треугольной формы, причем ширина канавок меньше границы разделения сыпучей смеси, а шаг их расположения больше границы разделения сыпучей смеси.

Технический результат заключается в увеличении разрешающей способности инерционного щелевого сепаратора, т.е. в повышении частоты получаемых продуктов разделения полидисперсной смеси.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показана конструктивно-технологическая схема заявляемого устройства, на фиг.2 - его технологическая схема, выполненная в аксонометрии, на фиг.3 - фрагмент разреза разделяющего элемента внутреннего кольцевого ряда с действующими на проходовую и сходовую частицы реакциями.

Инерционный сепаратор сыпучих материалов включает корпус 1, загрузочное приспособление 2, расположенные под ним приемно-распределительное устройство 3 и диск ротора 6 с жестко закрепленными на нем разделяющими элементами внутреннего 4 и разделяющими элементами внешнего 5 кольцевого ряда, образующими между собой вертикально расположенные щелевые отверстия, вал 7, приемник сходовой 10 и проходовой фракций 9 и электродвигатель 8. В разделяющих элементах 4 в направлении движения продукта выполнены симметричные канавки треугольной формы (фиг.3). Канавки выполнены таким образом, что их ширина меньше границы разделения сыпучей смеси, а шаг расположения больше границы разделения сыпучей смеси.

Инерционный щелевой сепаратор сыпучих материалов работает следующим образом.

Исходная смесь через загрузочное приспособление 2 попадает на дисковое приемно-распределительное устройство 3, где она равномерно распределяется по высоте и попадает на разделяющие элементы 4 внутреннего кольцевого ряда, вертикально установленные на диске ротора 6. Частицы смеси совершают по разделяющим элементам 4 относительное движение и, набрав определенную скорость, сходят с них. В зависимости от дальнейшей траектории полета частицы или поступают на разделяющие элементы 5 и направляются в приемник сходовой фракции 9, или проходят в щелевое отверстие, после чего направляются в приемник проходовой фракции.

Положительный эффект заключается в следующем. Поступая на разделяющие элементы 4, частицы смеси в зависимости от их размеров, а также ширины канавок h и половины угла при вершине их профиля ψ, двигаются либо по граням канавок (фиг.3а), либо по их ребрам (фиг.3б). Динамические характеристики движения в одном и другом случае принципиально отличаются друг от друга. Это обусловлено тем, что реакции N₁ и N₂, действующие на частицу со стороны разделяющего элемента 4, имеют различные направления, определяемые либо постоянным углом ψ, в случае движения по граням, либо переменным углом ϕ, в случае движения по ребрам, что сказывается на величине коэффициента сопротивления движению. Если принять в качестве границы разделения полидисперсной смеси линейный размер D^*, то выполнение канавок шириной h меньше границы разделения, а именно равным h=D^*-cosψ, обусловит условия движения всех проходовых частиц размером меньше D^* - по граням канавок, с одинаковым коэффициентом сопротивления движению f·(sinψ)^-1, где f - коэффициент трения скольжения. Сходовые же частицы, размер D которых больше D^*, будут скользить по ребрам канавок с коэффициентом сопротивления движению f·(sinϕ)^-1, где ϕ=arcos(h/D). Отметим, что чем крупнее сходовая частица, тем меньшее сопротивление она испытывает в процессе своего движения. Результаты математического моделирования позволили установить, что при границе разделения смеси D^*=3 мм частицы размером D=3,1 мм, т.е. D>D^* на 3,3%, покидают разделяющие элементы 4 длиной 0,14 м со скоростью, превышающей скорость проходовых частиц на 20% (угловая скорость вращения ротора 30 с^-1; ψ=35°; f=0,35; h=D^*·cosψ≈2,46 мм). Аналогичный показатель для частиц размером 3,2 мм составляет 26%. Это говорит о том, что даже небольшое различие в геометрических размерах частиц, но лежащих по разные стороны от границы разделения смеси D^*, т.е. сходовых и проходовых, за счет предлагаемого технического решения приводит к гораздо более ярко выраженной дифференциации их кинематических параметров - скоростей, а следовательно, и траекторий, что в конечном итоге обуславливает большую частоту получаемых продуктов разделения полидисперсной смеси.

Кроме того, выполнение в пластинах разделяющих элементов 4 внутреннего кольцевого ряда симметричных канавок треугольной формы позволит усилить также и геометрический фактор разделения. Различие в расстояниях от центров масс частиц до плоскости щелевого отверстия для двух различных проходовых компонентов с диаметрами D₁ и D₂ увеличится с 0,5·(D₂-D₁) до 0,5·(D₂-D₁)·(sinψ)^-1, а для сходового (D₂) и проходового (D₁) с 0,5·(D₂-D₁) до 0,5·(D₂·sinϕ-(D₁-h·cosψ)·(sinψ)^-1).

Таким образом, выполнение в пластинах разделяющих элементов внутреннего кольцевого ряда в направлении движения продукта симметричных канавок треугольной формы, ширина которых меньше границы разделения сыпучей смеси, приводит к положительному эффекту в двух взаимно дополняющих друг друга направлениях. Во-первых, увеличивается разница в начальных координатах центров масс частиц различных размеров относительно плоскости щелевого просеивающего отверстия перед началом их полета над ним; во-вторых, сходовые частицы начинают полет над щелевым просеивающим отверстием со скоростью, превышающей скорость проходовых частиц, что улучшает условия выделения проходовых частиц и ухудшает условия выделения сходовых частиц. Отмеченные обстоятельства позволяют повысить разрешающую способность щелевого сепаратора, т.е. чистоту получаемых продуктов разделения полидисперсной смеси, и расширить область его применения.

Расположение канавок с шагом T, превышающим границу разделения сыпучей смеси D^* (фиг.3), позволит исключить негативное воздействие друг на друга проходовых частиц, двигающихся по параллельным канавкам, и ослабить аналогичное воздействие сходовых частиц на проходовые.

Предлагаемый инерционный сепаратор сыпучих материалов позволяет увеличить эффективность разделения полидисперсных сыпучих смесей, вследствие чего расширяется область его возможного применения.

Инерционный сепаратор сыпучих материалов, включающий корпус, загрузочное приспособление, расположенные под ним приемно-распределительное устройство и ротор с жестко закрепленными на нем в два кольцевых ряда разделяющими элементами, выполненными в виде сплошных пластин, образующих между собой щелевое отверстие, расположенное перпендикулярно направлению движения продукта, приемники продуктов разделения, расположенные по периферии ротора, и привод, отличающийся тем, что в пластинах разделяющих элементов внутреннего кольцевого ряда в направлении движения продукта выполнены симметричные канавки треугольной формы, причем ширина канавок меньше границы разделения сыпучей смеси, а шаг их расположения больше границы разделения сыпучей смеси.