Центробежный классификатор для разделения полидисперсных материалов

(51)07 7/083 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КЛАССИФИКАТОР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Учреждение образования Могилевский государственный университет продовольствия(72) Авторы Шуляк Виктор Анатольевич Киркор Максим Александрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Могилевский государственный университет продовольствия(57) 1. Центробежный классификатор, включающий корпус, ротор, состоящий из закрепленных на валу дисков, патрубки загрузки исходного материала, разгрузки крупной фракции и отвода тонкой фракции, привод, отличающийся тем, что в дисках выполнены окна со смещением друг относительно друга в сторону уменьшения радиальной координаты по ходу движения материала. 7793 1 2006.02.28 2. Центробежный классификатор по п. 1, отличающийся тем, что междисковые каналы поочередно соединены с патрубком отвода тонкой фракции. 3. Центробежный классификатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что окна в дисках выполнены с отгибом кромки. 4. Центробежный классификатор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что диски закреплены с увеличением расстояния между ними по ходу движения материала. 5. Центробежный классификатор по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что окна в дисках выполнены через один. 6. Центробежный классификатор по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что корпус выполнен коническим, диски имеют разный диаметр, а междисковые каналы соединены с дополнительным патрубком отвода тонкой фракции. 7. Центробежный классификатор по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что на одной из ступеней разделения диски выполнены в виде пакета дисков с окнами, расположенными на одинаковом радиусе. 8. Центробежный классификатор по любому из пп. 1, 2, 4-7, отличающийся тем, что он дополнительно содержит лопатки, расположенные между дисками. 9. Центробежный классификатор по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что патрубок загрузки исходного материала соединен с источником горячего воздуха. 10. Центробежный классификатор по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что диски выполнены коническими. Изобретение относится к устройствам для разделения полидисперсных материалов в поле действия центробежных сил по размерам частиц и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Известен центробежный классификатор, включающий неподвижный цилиндрический корпус, ротор с закрепленными на валу дисками, патрубки загрузки исходного материала,разгрузки крупной фракции и отвода тонкой фракции. Устройство включает также выпрямитель, распределитель и приспособление для отсоса воздуха 1. Недостатком известного классификатора является плохое качество разделения частиц на фракции. Конструкция классификатора обеспечивает однократный проходной режим разделения, при котором весь поток аэросмеси проходит в поперечном направлении через весь пакет дисков. Мощность центробежного поля и величина аэродинамического давления по всей высоте классификатора остаются практически неизменными, а значит и фактор разделения, который определяет качество процесса классификации, остается неизменным. Вследствие этого на всех ступенях разделения равновероятно отделение крупных частиц и агрегатов мелких. Наиболее близким к предлагаемому является центробежный классификатор, включающий корпус, ротор, состоящий из закрепленных на валу дисков, патрубки загрузки исходного материала, разгрузки крупной фракции и отвода тонкой фракции, привод 2. Недостатком известного классификатора является плохое качество разделения частиц полидисперсного материала на фракции. Из-за необходимости уравнивания скорости вращения ротора и скорости воздушного потока у цилиндрической стенки камеры затрудняется настройка классификатора на рабочий режим. Конструкцией классификатора предусмотрен однократный проход потока аэросмеси в радиальном направлении через весь пакет дисков. Задачей изобретения является повышение качества процесса классификации за счет управления величиной фактора разделения и многократного прохождения потоком ступеней сепарации. Указанная задача достигается тем, что в центробежном классификаторе в дисках выполнены окна со смещением друг относительно друга в сторону уменьшения радиальной координаты по ходу движения материала. 2 7793 1 2006.02.28 Допустимо, чтобы междисковые каналы были поочередно соединены с патрубком отвода тонкой фракции. Целесообразно, чтобы окна в дисках были выполнены с отгибом кромки. Допустимо, чтобы диски были закреплены с увеличением расстояния между ними по ходу движения материала. Целесообразно, чтобы окна в дисках выполнены через один. Допустимо, чтобы корпус был выполнен коническим, диски имели разный диаметр, а междисковые каналы соединены с дополнительным патрубком отвода тонкой фракции. Допустимо, чтобы на одной из ступеней разделения диски были выполнены в виде пакета дисков с окнами, расположенными на одинаковом радиусе. Целесообразно, в центробежном классификаторе дополнительно содержались лопатки, расположенные между дисками. Допустимо, чтобы патрубок загрузки исходного материала был соединен с источником горячего воздуха. Выполнение окон в дисках со смещением друг относительно друга в сторону уменьшения радиальной координаты по ходу движения материала позволяет управлять величиной фактора разделения по ходу движения материала. При движении аэросмеси вдоль ступени сепарации фактор разделения планомерно уменьшается, при этом аэросмесь многократно входит и выходит из ступени сепарации. При контакте закрученного потока аэровзвеси со стенками корпуса и дисками происходит разрушение агрегатов мелких частиц, а также отделение мелких частиц от крупных. Между каждой парой дисков образуется вращающееся кольцо дисперсного материала, удерживающееся радиально стекающими струями аэровзвеси, что обеспечивает многократное перевеевание слоя частиц материала и многократное прохождение потока аэросмеси через весь пакет дисков. Поочередное соединение междисковых каналов с патрубком отвода тонкой фракции позволяет на каждой ступени разделения увеличить граничный размер зерна отделяемой фракции, что позволяет на первой ступени отделить самые мелкие частицы, а окончательную сепарацию на заданный граничный размер осуществлять на последней ступени. Вследствие этого уменьшается концентрация твердой фазы в потоке аэросмеси, что позволяет уменьшить нагрузку на последующих ступенях разделения. Выполнение окон в дисках с отгибом кромки позволяет управлять интенсивностью радиального и осевого стока аэросмеси. Междисковые лопатки, образованные отгибом кромки, создают радиальный напор и обеспечивают частичный отсос аэросмеси из нижележащей ступени. В свою очередь, и подача газовзвеси обеспечивается в направлении,перпендикулярном оси ступени разделения, что позволяет выравнять эпюру скоростей по поперечному сечению междискового канала и уменьшить проскок частиц в пограничных зонах и зонах обратных течений. Увеличение расстояния между дисками по ходу движения материала позволяет изменять фактор разделения и аэродинамическое давление в этом же направлении. Первое окно по ходу движения материала расположено на максимальном радиусе, что соответствует максимуму центробежного поля на первой стадии разделения. При переходе на последующие стадии радиус уменьшается, одновременно может и увеличиваться величина междискового канала, что позволяет уменьшить величину центробежной силы и увеличить аэродинамическое давление на частицы. В результате этого подход к граничному зерну разделения осуществляется постепенно и более равномерно и, как следствие, позволяет обеспечить более высокое качество разделения материала по фракциям. Выполнение окон в дисках через один позволяет увеличить путь прохождения аэросмеси по каждой ступени сепарации, вследствие чего улучшается качество разделения на отдельно взятой ступени. Выполнение дисков разного диаметра позволяет изменять величину центробежной силы и аэродинамического давления по ходу движения материала. 3 7793 1 2006.02.28 Соединение разных ступеней разделения с отдельными патрубками отвода тонкой фракции позволяет выделять из смеси частицы строго определенных фракций. То есть центробежный классификатор может быть многофракционным. Выполнение пакета дисков с окнами на одинаковом радиусе позволяет увеличить время пребывания аэросмеси на каждой ступени сепарации, что обеспечивает более точное разделение на фракции. Выполнение лопаток между дисками позволяет предварительно закручивать поток аэросмеси, то есть предварительно выделять из потока более крупные частицы. Соединение центробежного классификатора с источником горячего воздуха позволяет в процессе классификации понизить влажность порошка, что обеспечивает меньшую слипаемость частиц. Кроме того, с повышением температуры несущего потока (воздуха) его коэффициент динамической вязкости также повышается. Вследствие этого понижается значение критерия Рейнольдса, которым определяется режим движения потока, т.е. ламиниризуется поток. Выполнение корпуса коническим позволяет использовать в большей мере, кроме центробежной силы и силы аэродинамического давления, силу тяжести на процесс разделения. Таким образом, предложенная конструкция классификатора позволяет достичь технического результата - управлять величиной фактора разделения и многократного прохождения потоком ступеней разделения, и вследствие этого решить поставленную задачу повысить качество процесса классификации. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведен общий вид центробежного классификатора для разделения полидисперсных материалов с цилиндроконическим корпусом, на фиг. 2 - общий вид центробежного классификатора для разделения полидисперсных материалов с коническим корпусом, на фиг. 3 - общий вид центробежного классификатора для разделения полидисперсных материалов с коническими дисками. Центробежный классификатор для разделения полидисперсных материалов содержит корпус 1, приводной вал 2 с закрепленным на нем ротором 3. На валу 2 расположен шкив привода 4. Ротор 3 состоит из дисков 5 с окнами 6. Окна 6 выполнены со смещением друг относительно друга по радиальной координате. Каналы между дисками 5 соединены с патрубком отвода тонкой фракции 7. На крышке 8 корпуса 1 расположен патрубок загрузки исходного материала 9. В нижней части корпуса установлен патрубок отвода крупной фракции 10. Между дисками 5 могут монтироваться радиальные лопатки 11, либо лопатки могут формироваться путем отгиба кромки окон 6. При разделении дисперсий с высокой концентрацией твердой фазы расстояние между дисками 5 может увеличиваться по ходу движения материала. При настройке классификатора на высокую производительность по газовой фазе окна 6 в дисках 5 выполняются через один диск, а каналы между дисками 5 соединяются с патрубком отвода тонкой 7 фракции поочередно. При разделении разряженных тонких дисперсий диски 5 выполняют коническими. При многофракционной классификации полидисперсных систем диски 5 выполняют разного диаметра, а корпус 1 - коническим. При этом междисковые каналы подключены к отдельным патрубкам отвода тонкой фракции 7, 12. При высоких требованиях к граничному зерну разделения и качеству классификации некоторые диски 5 выполняют с окнами 6, расположенными на одинаковом радиусе. При классификации влажных дисперсных материалов патрубок загрузки исходного материала 9 дополнительно подключают к источнику горячего воздуха. Центробежный классификатор для разделения полидисперсных материалов работает следующим образом. Посредством шкива привода 4 приводится во вращение ротор 3. При 4 7793 1 2006.02.28 достижении параметров рабочего режима через патрубок загрузки исходного материала 9 подается газовзвесь, содержащая полидисперсный материал, подлежащий разделению. Поток аэросмеси попадает на верхний диск 5 и через окно 6 в нем поступает на первую ступень сепарации, где, за счет действия центробежной силы и силы аэродинамического давления, самые мелкие частицы отводятся с частью газового потока в патрубок 7, а частицы с размерами, крупнее заданного граничного зерна для данной ступени разделения,отбрасываются к стенке корпуса 1. Крупные частицы образуют вихревое кольцо газовзвеси, постоянно взмучиваемое турбулентными вихрями. Образовавшаяся газовзвесь поступает на нижнюю ступень сепарации и всасывается через окна 6 в дисках 5,расположенными уже на меньшем радиусе, что позволяет отсепарировать уже более крупные частицы по сравнению с первой ступенью разделения. Частицы крупнее заданного размера вновь отбрасываются к стенке. Так повторяется до последней ступени сепарации,настроенной на заданный граничный размер разделения. На последней ступени окна 6 находятся на наименьшем радиусе, что обеспечивает надежное разделение полидисперсного материала строго по заданному граничному зерну. Вся тонкая фракция вместе с несущим потоком отводится через патрубок 7, а крупная - через патрубок 10. Для усиления эффекта разделения между дисками 5 могут монтироваться радиальные лопатки 11, либо лопатки могут формироваться путем отгиба кромки окон 6. При этом усиливается насосный эффект ротора 3, что позволяет увеличить количество аэросмеси,участвующей во внутренней циркуляции на каждой ступени разделения. При разделении дисперсий с высокой концентрацией твердой фазы расстояние между дисками 5 увеличивается по ходу движения материала. Это позволяет уменьшить нагрузку по твердой фазе на каждой последующей ступени разделения и поддержать постоянство распределения скорости в междисковых каналах. При работе классификатора с высокой производительностью по газовой фазе окна 6 в дисках 5 выполняются через один диск, а каналы между дисками 5 соединяются с патрубком отвода тонкой 7 фракции поочередно. Это позволяет обеспечить подачу газового потока сразу на несколько ступеней разделения. При разделении тонких дисперсий, когда разность между центробежной силой и силой аэродинамического стока невелика, диски 5 выполняют коническими. Это позволяет создать в междисковом канале два устойчивых разнонаправленных потока нисходящий с высокой концентрацией твердой фазы, прижатый к нижней поверхности конического диска 5, и восходящий поток, содержащий выделенную тонкую фракцию, прижатый к внешней поверхности ниже лежащего диска 5. При многофракционной классификации диски 5 выполняют разного диаметра, а корпус 1 - коническим, что позволяет увеличить удерживающую способность аппарата по твердой фазе и повысить качество разделения. Междисковые каналы в этом случае подключаются к отдельным патрубкам отвода тонкой фракции 7, 12. При высоких требованиях к качеству классификации часть дисков 5 выполняют с окнами 6, расположенными на одинаковом радиусе, что позволяет обеспечить многократное перевеивание газовзвеси. При разделении влажных дисперсных материалов патрубок загрузки исходного материала 9 дополнительно подключают к источнику горячего воздуха, что позволяет совместить процессы сушки и классификации в одном аппарате. Таким образом, данный центробежный классификатор позволяет достичь технического результата - управлять величиной фактора разделения, обеспечить многократное прохождение потоком ступеней сепарации, а посредством этого решить поставленную задачу- повысить качество процесса классификации. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.