Гравитационный классификатор

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Левданский Эдуард Игнатьевич Левданский Александр Эдуардович Чиркун Дмитрий Иванович Ярмолик Сергей Васильевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Гравитационный классификатор, включающий вертикальный цилиндрический корпус,патрубки подачи разделяемого материала и воздуха, отвода разделенных частиц материала, вертикальный приводной вал, расположенный по оси корпуса, чередующиеся пересыпные элементы, одни из которых выполнены в виде перевернутых усеченных конусов и закреплены на корпусе, а другие пересыпные элементы закреплены на приводном валу, Фиг. 1 12780 1 2010.02.28 отличающийся тем, что пересыпные элементы, закрепленные на приводном валу, выполнены в виде соосных с приводным валом горизонтальных дисков с установленными на нижних поверхностях вентиляторными лопатками, к свободным кромкам которых прикреплены горизонтальные кольцевые диски, внутренний диаметр которых совпадает с внутренними кромками, а внешний - с внешними кромками вентиляторных лопаток, при этом на верхних поверхностях горизонтальных дисков смонтированы вентиляторные лопатки, геометрические размеры которых меньше геометрических размеров вентиляторных лопаток, установленных на нижних поверхностях горизонтальных дисков, а на внутренней поверхности корпуса установлены вертикальные ребра. Гравитационный классификатор предназначен для разделения материалов по крупности и может найти широкое применение в химической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве, в производстве строительных материалов и в других отраслях промышленного производства. Известны классификаторы, включающие вертикальный цилиндрический корпус, патрубки подачи исходного материала и воздуха и отвода готовых продуктов, чередующиеся пересыпные элементы 1, 2. Недостатком данных классификаторов является неодинаково высокая эффективность классификации всех ступеней фракционирования. Наиболее близким к настоящему изобретению является классификатор, включающий вертикальный цилиндрический корпус, патрубки подачи исходного материала и воздуха и отвода готовых продуктов, вертикальный приводной вал, расположенный по оси корпуса,чередующиеся пересыпные элементы, одни из которых выполнены в виде перевернутых усеченных конусов и закреплены на корпусе классификатора, а другие пересыпные элементы закреплены на приводном валу 3. Недостатки данного классификатора - неодинаково высокая эффективность классификации всех ступеней фракционирования, вызванная отсутствием равномерности распределения частиц разделяемого материала в рабочем объеме. На завершающих ступенях фракционирования большинство частиц разделяемого материала движется в сформировавшихся потоках. Данное обстоятельство приближает движение двухфазного потока к установившемуся, что негативно сказывается на эффективности классификации 4. Неравномерность распределения частиц разделяемого материала имеет место и в зоне загрузки исходного материала в корпус классификатора. Рассматриваемому классификатору присуще также недостаточно высокое количество ступеней фракционирования, приходящихся на единицу высоты классификатора. В рассмотренной конструкции происходит только однократное изменение траектории двухфазного потока у пересыпного устройства,вследствие чего с использованием одного пересыпного устройства можно организовать только одну ступень фракционирования. Недостатком конструкции является и размытая величина граничного зерна разделения на завершающих ступенях фракционирования, где в качестве крупной фракции в двухфазном потоке движутся частицы с размером, близким к граничному зерну разделения. Эти частицы, взаимодействуя с другими частицами, могут увлекаться в мелкий продукт и загрязнять его. Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности классификации за счет придания движению двухфазного потока неустановившегося характера, равномерного распределения разделяемых частиц в этом потоке и увеличения числа ступеней фракционирования на единицу высоты классификатора с организацией принудительных циркуляций по ходу движения двухфазного потока. Поставленная задача в гравитационном классификаторе, включающем вертикальный цилиндрический корпус, патрубки подачи разделяемого материала и воздуха, отвода разделенных частиц материала, вертикальный приводной вал, расположенный по оси корпу 2 12780 1 2010.02.28 са, чередующиеся пересыпные элементы, одни из которых выполнены в виде перевернутых усеченных конусов и закреплены на корпусе, а другие пересыпные элементы закреплены на приводном валу, решается тем, что пересыпные элементы, закрепленные на приводном валу, выполнены в виде соосных с приводным валом горизонтальных дисков с установленными на нижних поверхностях вентиляторными лопатками, к свободным кромкам которых прикреплены горизонтальные кольцевые диски, внутренний диаметр которых совпадает с внутренними кромками, а внешний - с внешними кромками вентиляторных лопаток, при этом на верхних поверхностях горизонтальных дисков смонтированы вентиляторные лопатки, геометрические размеры которых меньше геометрических размеров вентиляторных лопаток, установленных на нижних поверхностях горизонтальных дисков, а на внутренней поверхности корпуса установлены вертикальные ребра. Наличие на вращающихся дисках вентиляторных лопаток приводит к появлению принудительных циркуляций по ходу движения двухфазного потока, а кольцевые диски, прикрепленные к свободным кромкам вентиляторных лопаток, усиливают действие циркуляционных контуров и придают им более организованное движение. В каждом циркуляционном контуре многократно изменяется траектория двухфазного потока, что создает дополнительные ступени фракционирования. Выполнение вентиляторных лопаток, смонтированных на верхних поверхностях горизонтальных дисков меньших геометрических размеров,чем вентиляторных лопаток, установленных на нижних поверхностях горизонтальных дисков, позволяет при значительных скоростях вращения приводного вала эксплуатировать классификатор как самостоятельный агрегат без внешнего вентилятора. Двухфазный поток при выходе с вентиляторных лопаток приобретает вихревое движение, вследствие чего на разделяемые частицы начинают действовать центробежные силы инерции, что может приводить к снижению эффективности классификации. Поэтому для предотвращения указанного отрицательного эффекта на внутренней поверхности цилиндрического корпуса классификатора установлены вертикальные ребра, которые гасят крутку двухфазного потока. Изобретение поясняется чертежами фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 схематично показан классификатор в разрезе, а на фиг. 2 - сечение по А-А. Классификатор состоит из цилиндрического корпуса 1 с вертикальными ребрами 2,патрубка подачи разделяемого материала 3, патрубка подвода воздуха и отвода крупной фракции 4, патрубка отвода воздуха и мелкой фракции 5, вертикального приводного вала 6,неподвижных пересыпных элементов, выполненных в виде перевернутых усеченных конусов 7, горизонтальных дисков 8, выполненных соосно с приводным валом 6, с нижними 9 и верхними 10 вентиляторными лопатками и горизонтальными кольцевыми дисками 11. Классификатор работает следующим образом. Разделяемый материал через патрубок 3 поступает в центральную область вращающегося горизонтального диска 8. Далее частицы разделяемого материала вращающимся горизонтальным диском 8 с вентиляторными лопатками 10 за счет центробежных сил инерции равномерно разбрасываются по поперечному сечению цилиндрического корпуса 1, где на них воздействуют аэродинамические силы восходящего воздушного потока и сила тяжести. Под действием силы тяжести крупные частицы материала начинают двигаться вниз и падают на неподвижный пересыпной элемент, выполненный в виде перевернутого усеченного конуса 7, скатываются по нему и попадают на нижерасположенный вращающийся горизонтальный диск 8. Далее это движение многократно повторяется до тех пор, пока крупные частицы не достигнут патрубка подвода воздуха и отвода крупной фракции 4 и не будут выведены из классификатора. Такое движение частиц связано с частым изменением траектории движения двухфазного потока. При каждом изменении траектории происходит перегруппировка движущихся частиц крупной фракции. В этот момент восходящий воздушный поток пронизывает слой крупных частиц, из которого выхватывает случайно увлекаемые вниз мелкие частицы. Аналогичным образом в классификаторе движутся и частицы мелкой фракции, транспортируемые 3 12780 1 2010.02.28 восходящим воздушным потоком к патрубку отвода воздуха и мелкой фракции 5. При движении полидисперсных частиц по высоте классификатора они проходят последовательно циркуляционные зоны, создаваемые вентиляторными лопатками 9 и 10 с прикрепленными к ним кольцевыми дисками 11. Частицы материала, проходя каждую из таких циркуляционных зон, захватываются в циркуляционные контуры, двигаясь в которых они многократно меняют траекторию своего движения. В циркуляционном контуре при каждом резком изменении траектории движения происходит разделение полидисперсных частиц на крупную и мелкую фракции, что создает дополнительные ступени разделения, и как следствие, увеличивает эффективность процесса классификации. Вертикальные ребра 2,установленные на внутренней поверхности корпуса 1 классификатора, гасят крутку двухфазного потока, создаваемую вентиляторными лопатками 9 и 10, и тем самым уменьшают воздействие на частицы материала центробежных сил инерции, что также положительно сказывается на эффективности классификации. Применение предлагаемого гравитационного классификатора позволит повысить на 15-20 эффективность классификации материалов. Источники информации 1. Патент РФ 2019315, МПК 07 4/00, 1994. 2. Патент РФ 2125493, МПК 07 4/00, 1999. 3. Патент РФ 2011435, МПК 07 4/02, 1994 (прототип). 4. Барский М.Д., Ревнивцев В.И., Соколкин Ю.В. Гравитационная классификация зернистых материалов. - М. Недра, 1974. - . 142-143. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4