RU2104094C1 - Centrifugal separator for separation of loose material - Google Patents

Abstract

FIELD: food industry, applicable for separation of loose material into fractions. SUBSTANCE: centrifugal separator uses a body with branch pipes used to feed the loose material to be separated and discharge the fractions, - screen drum located inside it with a vertical axis of rotation consisting of a number of sections formed by cylindrical sieves, disk and brush cleaners located in the body outside the drum for cleaning its external surface, loading device and a drum rotation drive. The separator is furnished with a rotor coaxially installed inside the screen drum, the rotor has several rows of blades located radially just near the internal surface of the drum and used for distribution and displacement of the source material in height. The rotor is installed for rotation at a speed differing from the drum rotational speed for reciprocating motion in axis with the aid of an axial vibrator. EFFECT: improved design. 4 dwg

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности и предназначено для разделения сыпучего материала на отдельные фракции, отличающиеся по размерам частиц. The invention relates to the food industry and is intended for the separation of bulk material into separate fractions that differ in particle size.

Известно устройство для разделения сыпучего материала на фракции, содержащее три плоских сита, установленных одно под другим, которые делят табачную массу на фракции [1]. A device for separating granular material into fractions containing three flat screens installed one below the other, which divide the tobacco mass into fractions [1].

Это деление осуществляется благодаря вибрации сит и углу наклона их к горизонту. Устройство содержит механизм вибрации, обеспечивающий скольжение материала по ситовой поверхности. This division is due to the vibration of the sieves and their angle of inclination to the horizon. The device contains a vibration mechanism that provides for the sliding of the material on the sieve surface.

Недостаток его заключается в том, что сила тяжести разделяемого материала незначительна и поэтому прохождение легких частиц материала через отверстия не всегда эффективно. Its disadvantage is that the gravity of the material to be separated is negligible and therefore the passage of light particles of material through the holes is not always effective.

Известно устройство для разделения сыпучего материала с цилиндрическим ситом для очистки табачной фарматуры, оно содержит два ситовых барабана, смонтированных концентрически на общем валу с горизонтальной осью вращения [2]. A device for separating granular material with a cylindrical sieve for cleaning tobacco products, it contains two sieve drums mounted concentrically on a common shaft with a horizontal axis of rotation [2].

Неочищенная смесь поступает сначала во внутренний барабан с крупными ситовыми отверстиями. Далее проход проваливается через эти отверстия и поступает в наружный барабан, обтянутый сеткой с мелкими отверстиями для окончательного разделения. Непрерывное перемещение материала вдоль барабанов осуществляется с помощью спиралевидных направляющих, укрепленных на внутренней поверхности обоих барабанов. The crude mixture first enters the inner drum with large sieve openings. Further, the passage falls through these holes and enters the outer drum, covered with a net with small holes for the final separation. Continuous movement of material along the drums is carried out using spiral guides mounted on the inner surface of both drums.

Недостатком устройства является малая производительность и эффективность при отсутствии действия центробежных сил, недостаточно полное использование ситовой поверхности (весь материал находится в нижней части ситовых барабанов), отсутствие системы очистки ситовой поверхности от засорения отверстий. The disadvantage of this device is low productivity and efficiency in the absence of centrifugal forces, insufficient use of the sieve surface (all material is in the lower part of the sieve drums), lack of a system for cleaning the sieve surface from clogging of holes.

Ближайшим техническим решением к предложенному является центробежный сепаратор для разделения сыпучего материала, включающий корпус с патрубками для подвода разделяемого материала и отвода разделенных фракций, размещенный внутри него ситовой барабан с вертикальной осью вращения, состоящий из ряда секций, образованных цилиндрическими ситами, расположенные в корпусе снаружи барабана дисковые и щеточные очистители его наружной поверхности, размещенное в задней части корпуса над барабаном загрузочное устройство и привод вращения барабана и осевой вибратор, приводящий его в возвратно-поступательное движение по оси, расположенные под барабаном в корпусе [3]. The closest technical solution to the proposed one is a centrifugal separator for separating granular material, including a housing with nozzles for supplying the separated material and removing the separated fractions, a sieve drum with a vertical axis of rotation placed inside it, consisting of a number of sections formed by cylindrical sieves, located in the housing outside the drum disk and brush cleaners of its outer surface, a loading device and a bar rotation drive located in the rear of the housing above the drum ban and axial vibrator, leading it to the reciprocating motion along the axis, located under the drum in the housing [3].

Устройство имеет высокую эффективность разделения за счет действия значительных центробежных сил. Однако при осевой вибрации ситового барабана возникает постоянное скольжение дисковых и щеточных очистителей в осевом направлении, приводящее к быстрому износу очистителей и самого сита. Это связано с тем, что опоры очистителей неподвижны, а ситовой барабан колеблется вдоль оси очистителей. Так как очистители прижаты к ситу пружинами, то приходится преодолевать значительные силы трения при вибрации ситового барабана, что приводит к значительным затратам энергии на преодоление сил трения. The device has a high separation efficiency due to the action of significant centrifugal forces. However, with axial vibration of the sieve drum, there is a constant sliding of the disk and brush cleaners in the axial direction, leading to rapid wear of the cleaners and the sieve itself. This is due to the fact that the supports of the cleaners are stationary, and the sieve drum oscillates along the axis of the cleaners. Since the cleaners are pressed to the sieve by springs, it is necessary to overcome significant friction forces during vibration of the sieve drum, which leads to significant energy costs for overcoming friction forces.

Кроме того, в процессе эксплуатации затруднено регулирование режимов сепарирования, вызванное, например, изменением влажности материала, его фракционным составом и т.п. Недостаточна универсальность данного сепаратора при необходимости перехода на другой тип сепарируемой смеси. Так например, скорость вращения ситового барабана, частота и амплитуда колебаний ситового барабана постоянны. In addition, during operation, it is difficult to control separation modes, caused, for example, by a change in the moisture content of the material, its fractional composition, etc. The versatility of this separator is not sufficient if it is necessary to switch to another type of separated mixture. For example, the speed of rotation of the sieve drum, the frequency and amplitude of the oscillations of the sieve drum are constant.

Следует отметить, что необходимость вибрации ситового барабана, имеющего значительную массу, требует дополнительных затрат энергии, ведет к быстрому износу элементов привода, требует тщательной балансировки подвижных частей. It should be noted that the need for vibration of the sieve drum, which has a significant mass, requires additional energy, leads to rapid wear of the drive elements, requires careful balancing of the moving parts.

Таким образом, недостатки известного устройства не обеспечивают требуемой надежности в процессе эксплуатации, не позволяют в широком диапазоне регулировать режимы сепарирования, не дают возможности повысить качество просеивания сыпучего материала. Thus, the disadvantages of the known device do not provide the required reliability during operation, do not allow a wide range of separation modes to be controlled, and do not make it possible to improve the quality of sifting of bulk material.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности работы центробежного сепаратора, возможности регулирования режимов сепарирования и улучшении качества разделения исходного материала. The technical result of the invention is to increase the reliability of the centrifugal separator, the ability to control separation modes and improve the quality of separation of the source material.

Это достигается тем, что предложенный центробежный сепаратор для разделения сыпучего материала, включающий корпус с патрубками подвода разделяемого материала и отвода фракций, размещенный внутри него ситовой барабан с вертикальной осью вращения, состоящий из ряда секций, образованных цилиндрическими ситами, расположенные в корпусе снаружи барабана дисковые и щеточные очистители его наружной поверхности, размещенное в верхней части корпуса над барабаном загрузочное устройство и привод вращения барабана и осевой вибратор, расположенные в корпусе над барабаном, снабжен установленным соосно внутри ситового барабана ротором, содержащим несколько рядов лопастей, расположенных радиально непосредственно у внутренней поверхности барабана и служащих для распределения и перемещения исходного материала по его высоте. Ротор установлен с возможностью вращения со скоростью, отличной от скорости вращения барабана и с возможностью возвратно-поступательного движения по оси при помощи осевого вибратора. This is achieved by the fact that the proposed centrifugal separator for separating granular material, including a housing with nozzles for supplying the separated material and removal of fractions, a sieve drum with a vertical axis of rotation placed inside it, consisting of a number of sections formed by cylindrical sieves, disk and brush cleaners of its outer surface, a loading device and a drum rotation drive and an axial vibrator located in the upper part of the housing above the drum are located s in the casing above the drum is provided with a coaxially installed inside the sieve drum rotor, comprising several rows of blades arranged radially directly from the inner surface of the drum and serving for the distribution and transfer of its height starting material. The rotor is mounted to rotate at a speed different from the rotational speed of the drum and with the possibility of reciprocating motion along the axis using an axial vibrator.

На фиг. 1 схематично изображен продольный разрез предлагаемого сепаратора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид по стрелке В на фиг. 1. In FIG. 1 schematically shows a longitudinal section of the proposed separator; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 is a view along arrow B in FIG. one; in FIG. 4 is a view along arrow B in FIG. one.

Центробежный сепаратор для разделения сыпучего материала включает корпус 1, установленный в нем ситовой барабан 2 с вертикальной осью вращения, состоящий из ряда секций 3, образованных цилиндрическими ситами 4, расположенные в корпусе снаружи барабана дисковые 5 и щеточные 6 очистители его наружной поверхности, размещенные в верхней части корпуса над барабаном загрузочное устройство в виде дискового разбрасывателя 7 и установленный соосно внутри ситового барабана ротор 8. The centrifugal separator for separating bulk material includes a housing 1, a sieve drum 2 with a vertical axis of rotation installed in it, consisting of a number of sections 3 formed by cylindrical sieves 4, disk 5 and brush 6 cleaners of its outer surface located in the upper housing located in the upper parts of the body above the drum, a loading device in the form of a disk spreader 7 and a rotor 8 mounted coaxially inside the sieve drum.

Последний состоит из отдельных секций, каждая из которых содержит легкие спицы 9, скрепленные на торцах дисками 10. К последним прикреплены гибкие мембраны 11, а к ним - внешние кольцевые элементы с лопастями 12 и 13, расположенными радиально непосредственно у внутренней поверхности барабана и служащими для распределения и перемещения исходного материала по его высоте. Лопасти 12 и 13 могут иметь кромку разной формы, например зигзагообразной, винтовой. Они посредством крестовин 14 связаны с тягой 15, проходящей вдоль оси ротора через все его секции. Тяга верхней осевой частью соединена с возвратной пружиной 16, а нижней частью связана через подшипниковый узел 17 с кривошипно-шатунным механизмом вибратора 18. Последний содержит противовесы 19, уравновешивающие во время вибрации движущиеся части ротора. The latter consists of separate sections, each of which contains light spokes 9, fastened to the ends by disks 10. Flexible membranes 11 are attached to the latter, and outer ring elements with blades 12 and 13 located radially directly at the inner surface of the drum and used to distribution and movement of the source material along its height. The blades 12 and 13 may have an edge of various shapes, for example a zigzag, screw. They are connected by means of crosspieces 14 with a rod 15 passing along the axis of the rotor through all its sections. The thrust of the upper axial part is connected to the return spring 16, and the lower part is connected through the bearing assembly 17 with the crank mechanism of the vibrator 18. The latter contains counterweights 19 that balance the moving parts of the rotor during vibration.

Ситовой барабан 2 и ротор 8 снабжены приводом, содержащим соосно установленные шкивы 20 и 21 общей ременной передачи и электродвигатель 22. Шкивы отличаются друг от друга диаметрами, что дает возможность вращения ротора относительно поверхности барабана в окружном направлении со скоростью, отличной от скорости вращения барабана. Для того ситовой барабан 2 посредством спиц 23 и кольцевых элементов 24 свободно установлен в шейках 25 ротора. The sieve drum 2 and the rotor 8 are equipped with a drive containing coaxially mounted pulleys 20 and 21 of the common belt drive and an electric motor 22. The pulleys differ in diameters from each other, which makes it possible to rotate the rotor relative to the surface of the drum in the circumferential direction at a speed different from the speed of rotation of the drum. To do this, the sieve drum 2 by means of spokes 23 and ring elements 24 is freely installed in the necks 25 of the rotor.

Корпус снабжен патрубками 26 для отвода разделенных фракций (Ф) и патрубком 27 для подвода разделяемого сыпучего материала. The housing is equipped with nozzles 26 for removing the separated fractions (F) and a nozzle 27 for supplying a shared bulk material.

Сепаратор работает следующим образом. The separator works as follows.

Исходный материал после предварительной воздушной сепарации через патрубок 27 поступает на дисковый разбрасыватель 7 и равномерно под действием центробежных сил распределяется по поверхности ситового барабана 2. Разделение на фракции осуществляется за счет принудительного скольжения по ситовой поверхности. Сыпучий материал последовательно проходит ситовые поверхности всех секций 3, в каждой из которых отделяется одна из фракций. При этом сито первой секции имеет самые мелкие отверстия, а на выходе, то есть в нижней секции, сито имеет самые крупные отверстия. The source material after preliminary air separation through the pipe 27 enters the disk spreader 7 and is evenly distributed by centrifugal forces on the surface of the sieve drum 2. Separation into fractions is carried out by forced sliding on the sieve surface. Bulk material sequentially passes through the sieve surfaces of all sections 3, in each of which one of the fractions is separated. In this case, the sieve of the first section has the smallest openings, and at the exit, that is, in the lower section, the sieve has the largest openings.

Для создания принудительного скольжения лопасти 12 и 13 ротора получают вибрацию от осевого вибратора 18 через тягу 15 и крестовины 14. Вибрация передается на сыпучий материал и снижает его внутренний и внешний коэффициенты трения. Материал свободно скользит под действием сил тяжести вниз, а под действием центробежных сил отдельные фракции проходят через отверстия сит 4 соответствующих секций 3 и удаляются из рабочей зоны сепаратора. Наличие лопастей с зигзагообразной и винтовой кромками увеличивает время пребывания материала на ситовой поверхности и гарантирует более полное его разделение. To create forced sliding, the rotor blades 12 and 13 receive vibration from the axial vibrator 18 through the rod 15 and the crosspiece 14. The vibration is transmitted to the bulk material and reduces its internal and external friction coefficients. The material freely slides under the action of gravity, and under the action of centrifugal forces, individual fractions pass through the openings of the sieves 4 of the corresponding sections 3 and are removed from the working zone of the separator. The presence of blades with zigzag and screw edges increases the residence time of the material on the sieve surface and guarantees a more complete separation.

Равномерное скольжение материала в окружном направлении происходит за счет вращения ротора и ситового барабана в одном направлении, но с разными скоростями. Это обеспечивается ременной передачей от электродвигателя 22 на соосно установленные шкивы 20 ситового барабана и 21 ротора. Uniform sliding of the material in the circumferential direction occurs due to the rotation of the rotor and sieve drum in one direction, but with different speeds. This is ensured by a belt drive from an electric motor 22 to coaxially mounted pulleys 20 of a sieve drum and 21 rotors.

В процессе равномерного вращения барабана осуществляется непрерывная очистка отверстий сит с помощью дисковых 5 и щеточных 6 очистителей. In the process of uniform rotation of the drum, the sieve holes are continuously cleaned using disk 5 and brush 6 cleaners.

Ситовой барабан равномерно вращается без осевых вибраций, следовательно, дисковые и щеточные очистители перемещаются по ситовой поверхности без осевого скольжения. Это существенно снижает износ рабочих органов очистителей, а также ситовых поверхностей. The sieve drum rotates uniformly without axial vibrations, therefore, disk and brush cleaners move along the sieve surface without axial sliding. This significantly reduces the wear of the working bodies of the cleaners, as well as sieve surfaces.

Повышение надежности работы обеспечивается также благодаря тому, что отпадает необходимость преодоления значительных сил инерции массивного ситового барабана, которые возникают при осевой вибрации, а также осевых сил трения между очистителями и ситовой поверхностью. В результате этого повышается долговечность привода осевого вибратора. Improving the reliability is also due to the fact that there is no need to overcome the significant inertia forces of the massive sieve drum that occur during axial vibration, as well as the axial friction forces between the cleaners and the sieve surface. As a result of this, the durability of the axial vibrator drive is increased.

В сепараторе для разделения сыпучего материала предусмотрено регулирование режимов сепарирования: обеспечивается одновременное движение лопастей ротора вдоль ситовой поверхности барабана в осевом направлении (возвратно-поступательное движение) и в окружном направлении (равномерное движение), обеспечивается только вибрационное движение лопастей вдоль оси барабана. Это достигается отключением одного из шкивов привода ситового барабана и ротора. В этом случае окружная скорость лопастей совпадает со скоростью вращения барабана. The separator for separating bulk material provides for the regulation of separation modes: simultaneous movement of the rotor blades along the screen surface of the drum in the axial direction (reciprocating motion) and in the circumferential direction (uniform movement) is provided, only the vibrational movement of the blades along the axis of the drum is provided. This is achieved by turning off one of the pulleys of the screen drum and rotor drive. In this case, the peripheral speed of the blades coincides with the speed of rotation of the drum.

Возможно создание только равномерного движения лопастей относительно ситовой поверхности в окружном направлении. Этот режим обеспечивается отключением вибратора от тяги. It is possible to create only uniform movement of the blades relative to the screen surface in the circumferential direction. This mode is provided by disconnecting the vibrator from the traction.

Все возможные указанные варианты определяют в конечном итоге качество разделения исходного материала на отдельные фракции. Подбор вариантов настройки работы зависит от многих факторов, например от физико-механических свойств материала (влажность, плотность, коэффициенты внутреннего и внешнего трения и т.п.). All possible indicated options ultimately determine the quality of separation of the starting material into separate fractions. The selection of work tuning options depends on many factors, for example, on the physicomechanical properties of the material (humidity, density, coefficients of internal and external friction, etc.).

Claims (1)

Центробежный сепаратор для разделения сыпучего материала, включающий корпус с патрубками для подвода разделяемого материала и отвода фракций, размещенный внутри него ситовой барабан с вертикальной осью вращения, состоящий из ряда секций, образованных цилиндрическими ситами, расположенные в корпусе снаружи барабана дисковые и щеточные очистители его наружной поверхности, размещенное в верхней части корпуса над барабаном загрузочное устройство и привод вращения барабана и осевой вибратор, расположенные в корпусе под барабаном, отличающийся тем, что сепаратор снабжен установленным соосно внутри ситового барабана ротором, содержащим несколько рядов лопастей, расположенных радиально непосредственно у внутренней поверхности барабана и служащих для распределения и перемещения исходного материала по его высоте, при этом ротор установлен с возможностью вращения со скоростью, отличной от скорости вращения барабана, и с возможностью возвратно-поступательного движения по оси при помощи осевого вибратора. A centrifugal separator for separating bulk material, including a housing with nozzles for supplying the separated material and removing fractions, a sieve drum with a vertical axis of rotation placed inside it, consisting of a number of sections formed by cylindrical sieves, disk and brush cleaners of its outer surface located in the housing outside the drum located in the upper part of the housing above the drum, a loading device and a drum rotation drive and an axial vibrator located in the housing under the drum are different characterized in that the separator is equipped with a rotor mounted coaxially inside the sieve drum, containing several rows of blades located radially directly at the inner surface of the drum and used to distribute and move the source material along its height, while the rotor is mounted to rotate at a speed different from speed rotation of the drum, and with the possibility of reciprocating motion along the axis using an axial vibrator.

Images