RU2002522C1 - Device for separation of loose materials - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к воздушной (газоаой) сепарации сыпучих материалов на фракции с частицами крупностью, преимущественно в пределах от 20 до 300 мкм и может быть использовано в химической, металлургической , пищевой м других отрасл х промышленности.The invention relates to air (gas) separation of bulk materials into fractions with particles of fineness, mainly in the range from 20 to 300 microns, and can be used in chemical, metallurgical, food and other industries.

Как известно, задача устройств дл  разделени  сыпучих материалов состоит э пол- учении кондиционных фракций без загр знени  их более крупными частицами и высоком выходе готового тонкодисперсного продукта.As is known, the task of devices for separating bulk materials is to obtain conditioned fractions without contaminating them with larger particles and a high yield of the finely divided product.

Тенденци  развити  разделени  на фракции сыпучих материалов в воздушных потоках, характеризуютс  тем, что с помощью создани  в аппаратах благопри тных аэродинамических условий можно в сравнительно простых конструкци х получать фракции материала без загр знени  их частицами других крупностей. Именно в этом случае обеспечиваетс  высокое качество изделий получаемых методами порошковой технологии.The tendencies in the development of fractionation of bulk materials in air flows are characterized by the fact that by creating favorable aerodynamic conditions in the apparatuses it is possible to obtain fractions of material in relatively simple structures without contaminating them with particles of other sizes. It is in this case that the high quality of products obtained by powder technology is ensured.

В этой св зи среди устройств дл  разделени  как гравитационного, так и инерционного типа, все более широкое применение наход т аппараты с осесимметричным выводом материала. В них удаетс  более упо- р доченно распредел ть по сечению не только раздел емую дисперсную, но и воздушную среду, что приводит к более полному использованию вместимости устройств, снижению объемной концентрации материала и более качественному разделению.In this regard, among devices for separation of both gravitational and inertial types, devices with axisymmetric material output are increasingly used. In them, it is possible to more carefully distribute not only the dispersed dispersible, but also the air medium over the cross section, which leads to a more complete use of the device capacity, a decrease in the volume concentration of the material, and better separation.

Известно устройство дл  разделени  сыпучих материалов на фракции, содержащее корпус 1 со сборником тонких фракций, трубопровод 3 расположенный по оси сепа- рационного канала 8 в верхней его части дл  подачи исходного материала а направлении действи  гравитационных сил, закрепленный на нем выше верхнего сло  сепараци- онного канала отклон ющий конус 7 и патрубок отсоса воздушного потока с тонкими фракци ми 4. В нижней части сепараци- онного канала над сборником крупных фракций 12 установлена решетка 9.A device is known for separating bulk materials into fractions, comprising a housing 1 with a fine fraction collector, a pipe 3 located along the axis of the separation channel 8 in its upper part for supplying the starting material and in the direction of the action of gravitational forces, mounted on it above the upper separation layer the channel, the deflecting cone 7 and the suction pipe of the air stream with fine fractions 4. In the lower part of the separation channel above the collector of coarse fractions 12, a grill 9 is installed.

Сепараци  осуществл етс  следующим образом.The separation is carried out as follows.

Исходный материал подаетс  по трубопроводу , расположенному по оси сепара- ционного канала. Попада  в восход щий воздушный поток, тонкие частицы, скорость витани  которых меньше скорости восход щего потока, внос тс  в верхнюю часть се- парационного канала, где в результате падени  скорости потока (ниже 0,1 м/с) происходит их осаждение. Крупные же частицы.The feed is fed through a pipe located along the axis of the separation channel. Falling into the ascending air stream, fine particles whose whirling velocity is less than the velocity of the ascending stream are introduced into the upper part of the separation channel, where as a result of a drop in the flow velocity (below 0.1 m / s) they are deposited. Large particles.

передвига сь вниз по сепарационному каналу , попадают в сборник 12.moving down the separation channel, fall into the collection 12.

Отмеча  достоинство рассматриваемого устройства, св занное с организациейNoting the dignity of the device in question associated with the organization

процесса подачи материала, следует отметить , что получение в данном аппарате каче- ственного готового тонкодисперсного продукта весьма проблематично.of the material supply process, it should be noted that obtaining in this apparatus a high-quality finished finely dispersed product is very problematic.

Это в первую очередь св зано с подведением самих тонкодисперсных частиц в потоках , а именно их повышенной агрегационной способностью, суть которой - слипание тонких частиц в более крупные образовани ,This is primarily due to the summing up of the finely dispersed particles themselves in the streams, namely, their increased aggregation ability, the essence of which is the adhesion of fine particles into larger formations,

5 Известно устройство дл  разделени  материалов (см.авт. св. СССР № 1240472, кл. В 07 В 4/08, 1986), включающее цилиндрический корпус 1, сепарационный канал 2, патрубок 3 подвода раздел емой среды, ус0 тановленный по оси корпуса, газораспреде- лительную решетку 4, газоподвод щую камеру 5, регул тор скорости газового потока в виде кольцевого элемента 6, разгрузочное устройство 7, патрубок дл  вывода5 A device for separating materials is known (see aut. St. USSR No. 1240472, class B 07 B 4/08, 1986), including a cylindrical body 1, a separation channel 2, a nozzle 3 for supplying a shared medium, mounted along the axis of the housing , gas distribution grill 4, gas supply chamber 5, gas flow rate regulator in the form of an annular element 6, unloading device 7, outlet pipe

5 крупного продукта 8, патрубок дл  подачи сепарирующей среды 9, патрубок 10 дл  вывода этой.среды с тонкими фракци ми.5 large product 8, a nozzle for supplying a separation medium 9, a nozzle 10 for withdrawing this medium with fine fractions.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

0 Исходный материал поступает на решетку 4 через патрубок 3. По патрубку 9 в камеру 5 подаетс  воздух, под воздействием которого на решетке 4 создаетс  кип щий слой.0 The source material enters the grate 4 through the nozzle 3. Through the nozzle 9, air is supplied into the chamber 5, under the influence of which a fluidized bed is created on the grate 4.

5Из этого сло  в сепарационный канал 25From this layer to separation channel 2

выдуваютс  тонкие частицы, а также частицы промежуточной крупности.fine particles as well as particles of intermediate size are blown out.

Наиболее крупные с решетки поступают в разгрузочное устройство 7 и далее черезThe largest from the lattice enter the unloading device 7 and then through

0 патрубок 8 вывод тс  из аппарата. Туда же поступают и частицы промежуточной крупности после разделени  в сепарационном канале 2. Тонкие фракции удал ютс  из аппарата через патрубок 100 pipe 8 the output of the vehicle from the device. Particles of intermediate particle size also enter there after separation in the separation channel 2. Fine fractions are removed from the apparatus through the nozzle 10

55

Несмотр  на указанное улучшение в диспергировании материала после удара о решешу4, и быстрый вывод крупных частиц в дальнейшем при гравитационном разде0 лении происход т агрегаци  тонких частиц и налипание их на крупные, поскольку не предусмотрено быстрое отделение тонких частиц сразу после удара Явление агрегации наблюдаетс  во всем объеме сепараци5 онного канала 2. поскольку массовыми силами здесь  вл ютс  сравнительно слабые силы т жести Повышение скорости раздел ющей среды приводит к резкому загр знению тонких фракции крупными частицами .Despite the indicated improvement in the dispersion of the material after the impact on the solution4, and the rapid removal of large particles in the future by gravitational separation, aggregation of fine particles and their adhesion to large ones are carried out, since there is no provision for the rapid separation of fine particles immediately after the impact. The phenomenon of aggregation is observed throughout separation channel 2. since the mass forces here are relatively weak gravity forces. An increase in the speed of the separation medium leads to a sharp contamination of fine fractions by large particles.

Нар ду с этим существование кип щего сло  над решеткой нарушает стройность течени  и вызывает еще большую турбули- зацию в сепарационном канале (особенно на начальном участке), в результате чего частицы участвуют в циркул ционном движении . Все это приводит к увеличению массовой концентрации в сепарационном канале и взаимодействию частиц между собой , что ухудшает услови  разделени , а следовательно и качество готового тонкого продукта (см.Шрайбер- А.А., Митотин В.Н., Яценко В,П. Гидромеханика двухкомпонен- тных потоков в твердым полидисперсным веществом. К,, Наук. Думка. 1980, с.252).In addition, the existence of a fluidized bed above the grating disrupts the flow structure and causes even greater turbulence in the separation channel (especially in the initial section), as a result of which the particles participate in the circulation movement. All this leads to an increase in mass concentration in the separation channel and the interaction of the particles with each other, which worsens the conditions of separation, and therefore the quality of the finished thin product (see Schreiber-A.A., Mitotin V.N., Yatsenko V., P. Hydromechanics bicomponent flows in a solid polydisperse substance. K, Science. Dumka. 1980, p. 252).

Данное устройство, как наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому , прин то в качестве прототипа.This device, as the closest in technical essence to the proposed one, was adopted as a prototype.

Целью изобретени   вл етс  снижение степени загр знени  тонких фракций крупными частицами.The aim of the invention is to reduce the contamination of fine fractions with coarse particles.

Это достигаетс  тем, что в устройстве дл  разделени  сыпучих материалов, включающем корпус со сборником крупных частиц в нижней его части, патрубок ввода исходной смеси, установленный соосно корпусу в его верхней части с выходным торцом , обращенным к сборнику крупных частиц, размещенную в корпусе решетку и патрубок отвода газа и тонкими фракци ми, расположенный в верхней части корпуса, решетка установлена на патрубке ввода исходной смеси между его выходным торцом и патрубком отвода газа с тонкими фракци ми , при этом отношение диаметра отверстий решетки к внутреннему диаметру патрубка ввода исходной смеси 0,1 - 0,3.This is achieved by the fact that in the device for separating bulk materials, comprising a housing with a collector of large particles in its lower part, a nozzle for inputting the initial mixture, mounted coaxially to the housing in its upper part with an output end facing the collector of large particles, a grate and the gas outlet pipe and fine fractions located in the upper part of the casing, the grill is installed on the input pipe of the initial mixture between its outlet end and the gas outlet pipe with thin fractions, the ratio diameter Lattice openings to the inner diameter of the tube entering the initial mixture of 0.1 - 0.3.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства.The drawing shows a General view of the proposed device.

Устройство включает корпус 1 со сборником 2 крупных частиц в его нижней части, патрубок 3 ввода исходной смеси, установленный соосно корпусу 1 в его верхней части с выходным торцом 4, обращенным к сборнику 2 крупных частиц, патрубок 5 отвода газа с тонкими фракци ми, расположенный в верхней части корпуса I, и размещенную в корпусе решетку б, установленную на патрубке 3 ввода исходной смеси между его выходным торцом А и патрубком 5 отвода газа с тонкими фракци ми, при этом отношение диаметра отверстий решетки 6 к внутреннему диаметру патрубка 3 ввода исходной смеси 0,1 - 0,3.The device includes a housing 1 with a collector 2 of large particles in its lower part, a nozzle 3 for introducing the initial mixture, mounted coaxially to the housing 1 in its upper part with an outlet end 4 facing the collector 2 of large particles, a gas outlet pipe 5 with fine fractions, located in the upper part of the housing I, and the grill b placed in the housing, mounted on the nozzle 3 for inputting the initial mixture between its outlet end A and the gas outlet pipe 5 with fine fractions, while the ratio of the diameter of the holes of the grate 6 to the inner diameter of the nozzle 3 input of the initial mixture of 0.1 to 0.3.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Исходна  смесь вместе с воздухом (газом ) подаетс  в патрубок 3 ввода исходной смеси, разгон етс  там и выбрасываетс  во внутренний обьем корпуса 1. Образовавша с  пылевоздушна  стру  при движении вниз,встречает на своем пути аэродинамического сопротивление объема воздуха а нижней части корпуса 1. Крупные частицы. 5 име  большую инерционность, сохран ют направленное по оси корпус 1 пр молинейное движение вниз и. преодолев аэродинамическое сопротивление объема воздуха, быстро отвод тс  в сборник крупных частиц 0 2.The initial mixture, together with air (gas), is supplied to the inlet pipe 3 of the initial mixture, accelerates there and is thrown into the internal volume of the housing 1. Formed with a dusty air stream when moving downward, it encounters aerodynamic resistance of the air volume and the lower part of the housing 1. Large particles. 5, having a large inertia, they maintain a rectilinear downward motion of the housing 1 directed along the axis. Having overcome the aerodynamic drag of the air volume, they are quickly discharged to the coarse particles collector 0 2.

В корпусе 1 происходит торможение струи пылевоздушной смеси, где вследствие различной инерции газа и частиц воздух из струи начинает подниматьс , проход  че5 рез решетку б и увлека  за собой тонкие частицы, инерционность которых много меньше инерционности крупных частиц, которые следуют вниз в сборник 2.In case 1, the jet of the dust-air mixture decelerates, where due to different inertia of the gas and particles, air from the jet begins to rise, passing through lattice b and entraining fine particles, the inertia of which is much less than the inertia of large particles that follow down into the collector 2.

В предлагаемом устройстве, как и про0 тотипе, в качестве исходных материалов дл  разделени  на фракции были использованы тонкодисперсный алюминиевый порошок марки АСД-Т (ГОСТ 5.1667-2), тонкодисперсный порошок титана (ГОСТ 14086-68) и же5 лезный порошок (ГОСТ 9849-74). Крупность частиц указанных материалов от 0,1 - 1000 мкм.In the proposed device, as well as in the prototype, finely dispersed aluminum powder of the ASD-T grade (GOST 5.1667-2), finely dispersed titanium powder (GOST 14086-68) and iron powder (GOST 9849- 74). The particle size of these materials is from 0.1 - 1000 microns.

Наличие решетки, установленной на патрубке ввода исходной смеси между егоThe presence of a lattice installed on the input pipe of the initial mixture between its

0 выходным торцом и патрубком отвода газа с тонкими фракци ми, позвол ет повысить степень извлечени  Фм тонких фракций в одноименный продукт и снизить степень их загр знени  Км крупными частицами. При5 чем местоположение решетки на этом участке практически не оказывают вли ни  на процесс разделени  в отличие от случа , когда решетка находитс  ниже выходного торца патрубка ввода раздел емой среды.The output end and the branch pipe for the removal of gas with fine fractions can increase the degree of extraction of fm of fine fractions into the product of the same name and reduce the degree of their contamination of km with large particles. Moreover, the location of the grating in this section has practically no effect on the separation process, in contrast to the case when the grating is located below the outlet end of the inlet of the medium to be separated.

0 Вместо с тем дл  каждого размера  чеек гас щей турбулентные пульсации решетки существует оптимальное значение, при котором ее эффективность наибольша . В этой св зи размеры  чеек решетки измен 5 ли.в широком диапазоне 0,2 - 5 мм.0 Instead, for each cell size of the quenching turbulent pulsations of the lattice, there is an optimal value at which its efficiency is greatest. In this regard, the sizes of the lattice cells changed by 5 li over a wide range of 0.2-5 mm.

Наивысша  эффективность разделени , а следовательно, наименьша  степень загр знени  тонких фракций крупными частицами дл  осех материалов, рассчитываема The highest separation efficiency, and therefore, the least degree of contamination of the fine fractions with coarse particles for sedimentation of materials, calculated

0 как разность между извлечением тонкого продукта и его загр знением.0 as the difference between the recovery of a thin product and its contamination.

Ем Фм- Км, %Em FM- Km,%

5 происходит в интервале отношений диаметра отверсти  решетки dp к внутреннему диаметру патрубка ввода исходной смеси dn равном 0.1 -0,3. При зтомотношении достигаетс  максимальна  и посто нна  эффективность Ем процесса разделени .5 occurs in the range of the ratio of the diameter of the grating aperture dp to the inner diameter of the inlet pipe of the initial mixture dn equal to 0.1 -0.3. With this relationship, the maximum and constant efficiency of the Em separation process is achieved.

720025228720025228

Благодари снижению степени загр  зне-смеси относительно патрубка отвода газа сThank you for reducing the degree of contamination of the mixture relative to the gas outlet pipe with

ний тонких фракций крупными частицамитонкими фракци ми),fine fractions by large particles, fine fractions),

достигаетс  высокое качество конечногоЭто в конечном счете позвол ет повыпродукта , каким  вл етс  готовое изделие.сить качество изделий, которые будут изгоПоказателем качества 0 данном случае, слу-5 товлены из полученного тонкого продукта,high quality of the final product is achieved. This ultimately allows the product to be finished. This is the quality of the products that will be manufactured as a Quality Indicator. In this case, 5 are made from the resulting thin product.

жит степень загр знени  Км тонкого про-исключить затраты на осуществление подукта крупными, частицами. Повторной очистки тонкого продукта от круппредлагаемому устройству показатель Км неных частиц, а также снизить габаритныеThe degree of contamination of the fine km to exclude the costs of implementing the product in large, particles. Re-purification of a thin product from the group of the proposed device, the indicator Km of non-specific particles, as well as reduce overall

превышает 5%, в то врем  как дл  прототи-размеры самого устройства,exceeds 5%, while for the proto-dimensions of the device itself,

па этот показатель измен етс  в пределах10 9pa this indicator varies within 10 9

от 0 до 23% (в зависимости от расположени (56) Авторское свидетельство СССРfrom 0 to 23% (depending on location (56) Copyright certificate of the USSR

выходного торца патрубка ввода исходной№ 1240472, кл. В 07 В 4/08, 1986.output end of the input branch pipe of the input No. 1240472, class B 07 B 4/08, 1986.

Claims (1)

Формулаизобретени 15 положенный в верхней части корпуса,The claims 15 laid in the upper part of the housing, отличающеес  тем, что. с целью р чышеУСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СЫ- ни  эффективности разделени  зз чет ПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, включающее кор- снижени  загр знени  тонкой фракцией пус со сборником крупных частиц в его крупными частицами, решетка установлена нижней части, патрубок ввода исходной 20 на патрубке ввода исходной смеси между смеси, установленный соосно с корпусом в его выходным торцом и патрубком отвода1 его верхней части с выходным торцом, об- газа с тонкими фракци ми, при этом отно- ращенным к сборнику крупных частиц, шение диаметра отверстий решетки к внут- размещенную в корпусе решетку и патру- реннему диаметру патрубка ввода бок отвода газа с тонкими фракци ми, рас- 25 исходной смеси составл ет 0,1 - 0,3.characterized in that. In order to improve the separation of the separation efficiency of the FUEL MATERIALS, including reducing pollution by a fine fraction of pus with a collection of large particles in its coarse particles, the grill is installed at the bottom, the input port 20 of the input mixture on the input port of the initial mixture between the mixture mounted coaxially with the housing in its outlet end and the outlet pipe1 of its upper part with outlet end, thin gas fractions, while facing the collector of large particles, stitching the diameter of the grating openings to the inside t is the grill housed in the casing and the diameter of the inlet pipe of the inlet side of the gas outlet with fine fractions, the initial mixture is 25 - 0.1 - 0.3.