[go: up one dir, main page]

RU2018374C1 - Electrostatic separator - Google Patents

Electrostatic separator Download PDF

Info

Publication number
RU2018374C1
RU2018374C1 SU4885844A RU2018374C1 RU 2018374 C1 RU2018374 C1 RU 2018374C1 SU 4885844 A SU4885844 A SU 4885844A RU 2018374 C1 RU2018374 C1 RU 2018374C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
truncated cone
separation
electret
grains
separator
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ф.Д. Нагорный
Л.П. Старчик
Original Assignee
Рудненский индустриальный институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рудненский индустриальный институт filed Critical Рудненский индустриальный институт
Priority to SU4885844 priority Critical patent/RU2018374C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2018374C1 publication Critical patent/RU2018374C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Cyclones (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

FIELD: electric separation of bulk materials. SUBSTANCE: electrostatic separator has hermetically sealed housing, electric field source and devices for feeding basic material and collecting separation products. Rotating truncated cone with inner surface coated with electret is mounted within hermetically sealed housing, with bottom of truncated cone functioning as centrifugal feeder. Working space of separator is insulated from environment and positioned within electronic gas. Communication with environment is provided through special-purpose locks. Separation of material is effectuated on rotating conical surface coated with electret as a result of interaction between grains of material adapted for separation and electret field. Paths of movement for fine grains depend basically on mirror reflection forces and for precharged grains of Coulomb force. EFFECT: increased efficiency of separation of fine-grain powders by size and composition and enhanced reliability in operation. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электросепарации сыпучих материалов, в частности к pазделению тонкозернистых порошков по размеру и вещественному составу. The invention relates to the electrical separation of bulk materials, in particular to the separation of fine-grained powders by size and material composition.

Известен сепаратор [1] , в котором зерна с различной диэлектрической проницаемостью протягиваются к краям ленточных электретов. Для удаления задержанных зерен ленточные электреты подвергаются специальной очистке или полной их замене, что является недостатком, так как процесс прерывается на время очистки электретов. A known separator [1], in which grains with different dielectric constants extend to the edges of tape electrets. To remove the delayed grains, tape electrets are subjected to special cleaning or their complete replacement, which is a drawback, since the process is interrupted for the time of cleaning the electrets.

Известен электростатический сепаратор [2] для разделения зернистых сыпучих материалов. В нем происходит разделение исходного продукта в зависимости от сил взаимодействия зерен с электростатическим полем, образованным цилиндрической поверхностью электрета и противостоящим металлическим электродом. Known electrostatic separator [2] for the separation of granular bulk materials. In it, the initial product is divided depending on the forces of interaction of the grains with the electrostatic field formed by the cylindrical surface of the electret and the opposing metal electrode.

Недостатком этого сепаратора является то, что при подаче тонкозернистых порошков на поверхность электретного барабана, вращающегося с большой скоростью, зерна отскакивают от барабана после касания за счет механических сил. Силы взаимодействия зерен с полем электрета в такой ситуации гораздо меньше механических сил и процесс разделения отсутствует. Если барабан вращать медленно с такой скоростью, чтобы порошок закрепился на поверхности электрета, то зерна не отрываются центробежными силами и процесс разделения также отсутствует. The disadvantage of this separator is that when fine-grained powders are fed to the surface of an electret drum rotating at high speed, the grains bounce off the drum after touching due to mechanical forces. The forces of interaction of grains with the electret field in this situation are much less mechanical forces and the separation process is absent. If the drum is rotated slowly at such a speed that the powder is fixed on the surface of the electret, then the grains do not come off by centrifugal forces and the separation process is also absent.

Цель изобретения - повышение эффективности и обеспечение непрерывности процесса сепарации. The purpose of the invention is to increase efficiency and ensure the continuity of the separation process.

На фиг. 1 показаны электростатический сепаратор и шлюзы; на фиг. 2 - шлюз, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху. In FIG. 1 shows an electrostatic separator and gateways; in FIG. 2 - gateway, side view; in FIG. 3 - the same, top view.

Сепаратор состоит из герметичного корпуса 1, в котором расположен с возможностью вращения и большим основанием вверх усеченный конус 2, внутренняя боковая поверхность которого выполнена в виде электрета 3, выполненного с распределением заряда вдоль образующей в соответствии с математическим выражением
σr= A·σo·

Figure 00000001
где σr - плотность заряда, соответствующая радиусу r, Кл/м2;
σо - плотность заряда на входе усеченного конуса, Кл/м2;
ro - радиус меньшего основания усеченного конуса, м;
rк - радиус большего основания усеченного конуса, м;
А - коэффициент, равный 1-1,2, привод конуса от двигателя 4 осуществляется через герметичный ввод вала двигателя в корпус сепаратора, угол между образующей усеченного конуса и плоскостью, перпендикулярной оси вращения, определяют с помощью математического выражения α≥αск, где αск - угол скольжения зерен по поверхности электрета, центробежного питателя, выполненного в виде дна усеченного конуса 2. Сепаратор снабжен входными и выходными шлюзами 5-8 для подачи исходного материала и сбора продуктов сепарации.The separator consists of a sealed housing 1, in which a truncated cone 2 is located with the possibility of rotation and with a large base upwards, the inner side surface of which is made in the form of an electret 3 made with a charge distribution along the generatrix in accordance with the mathematical expression
σ r = A · σ o ·
Figure 00000001
where σ r is the charge density corresponding to the radius r, C / m 2 ;
σ about - charge density at the entrance of a truncated cone, C / m 2 ;
r o is the radius of the smaller base of the truncated cone, m;
r to - the radius of the larger base of the truncated cone, m;
A is a coefficient equal to 1-1.2, the cone is driven from the engine 4 through a sealed input of the motor shaft into the separator housing, the angle between the generatrix of the truncated cone and the plane perpendicular to the axis of rotation is determined using the mathematical expression α≥α ck, where α ck is the angle of grain grains on the surface of the electret, the centrifugal feeder, made in the form of the bottom of a truncated cone 2. The separator is equipped with input and output locks 5-8 for feeding the source material and collecting separation products.

Схема шлюза показана на фиг. 2 и 3, где входной шлюз состоит из герметичного корпуса 1, в котором установлена большим основанием вверх и с возможностью вращения коническая горелка 2 с кольцевым днищем и зубчатым венцом 3, и сообщенных с корпусом патрубков для подачи сыпучего материала 5, воздуха 6 и 7, азота 8, 9, 16 и 17, элегаза 10, 11, 18 и 19, выходных патрубков для подачи воздуха 12, азота 13 и 14 материала 15. Загрузочный патрубок 5 входного шлюза расположен в зоне воздушных патрубков 6 и 7, а разгрузочный патрубок 15, выполненный в виде цилиндрического желоба, переходящего в выходной патрубок, размещен снизу шлюза так, что сообщается с элегазом: аналогично выполнены выходные шлюзы за исключением того, что входной патрубок расположен в элегазовой зоне, а разгрузочный - в воздушной среде. Привод 4 конической тарелки 2 шлюза выполнен в виде ременной или зубчатой передачи, расположенной в воздушной зоне кинематически соединенной со ступицей, установленной в подшипниках и связанной с кольцевым днищем конической тарелки. The gateway diagram is shown in FIG. 2 and 3, where the entrance gateway consists of a sealed housing 1, in which a conical burner 2 with an annular bottom and a gear rim 3 is mounted with a large base upward and rotatable, and nozzles in communication with the housing for supplying bulk material 5, air 6 and 7, nitrogen 8, 9, 16 and 17, SF6 10, 11, 18 and 19, outlet pipes for air supply 12, nitrogen 13 and 14 of the material 15. The loading pipe 5 of the inlet lock is located in the area of the air pipes 6 and 7, and the discharge pipe 15 made in the form of a cylindrical trough passing into the output path ubok is disposed below the gateway so that communicates with insulating gas: same output gateways performed except that the inlet pipe is located in the gas-zone, and a discharge - in air. The drive 4 of the conical plate 2 of the gateway is made in the form of a belt or gear located in the air zone kinematically connected to the hub, mounted in bearings and connected to the annular bottom of the conical plate.

Сепаратор работает следующим образом. The separator works as follows.

Исходный сепарируемый материал подают через шлюз 5 (фиг. 1) в газонаполненный сепаратор на дно вращающегося усеченного конуса. За счет центробежных сил и сил взаимодействия зерен с поверхностью электрета траектории движения различных по свойствам зерен различны. Зерна поступают в сепаратор без предварительной зарядки, сепарация происходит за счет взаимодействия электрета и наведенных зарядов в зернах за счет электростатической индукции. При отрыве зерен от поверхности электрета во время движения по его поверхности происходит коронный разряд между зерном и поверхностью электрета. В элегазовой среде коронный разряд возникает при больших пробивных напряженностях по сравнению с воздухом. Сепаратор может работать также и с предварительно заряженными зернами. Разделение материала происходит за несколько фракций, которые собираются в соответствующие сборники и поступают через выходные шлюзы 6-8 в разгрузочные емкости 9-11. Сборники представляют собой кольцевой желоб с тремя течками (выпускными патрубками), следующими друг за другом по направлению вращения. Разгрузка фракции в шлюзы происходит за счет центробежных сил, отбрасывающих зерна с верхней кромки конуса в сторону стенки кольцевого желоба, а затем под действием сил тяжести зерна ссыпаются по наклонным поверхностям течки в прямой вертикальный патрубок и дальше на дно конической тарелки шлюза (например, шлюза 6). Шлюзы обеспечивают разграничение воздушной среды от газовой среды сепаратора, заполненной, например, элегазом. Разграничение газовых сред предусмотрено для обеспечения сепарации в среде элегаза. Элегаз - специальный газ, при смешении его с воздухом он утрачивает все свои преимущества, поэтому необходима изоляция газовой среды сепаратора от воздуха с помощью шлюзов. Элегаз первоначально поступает из сосуда для элегаза и подается по отдельным газопроводам к патрубкам 10, 11, 18 и 19 во входном шлюзе и к патрубкам 6 и 7 в выходных шлюзах. В выходной патрубок 15 входного шлюза элегаз поступает за счет подачи его под напором от патрубков 10, 11, 18 и 19 в виде потока газа. Разграничение газовых сред происходит за счет создания пяти газовых потоков поперек вращающейся тарелки 2 (фиг. 2) между входными и выходными патрубками: во входном шлюзе воздушный поток - между патрубками 6, 7 и 12, 16, 17 и 14, элегазовые потоки - между патрубками 10, 11, 18, 19 и 12 (фиг. 2 и 3), азотные промежуточные - между патрубками 8, 9 и 13. The source material to be separated is fed through a lock 5 (Fig. 1) into a gas-filled separator at the bottom of a rotating truncated cone. Due to the centrifugal forces and the forces of interaction of the grains with the surface of the electret, the motion paths of grains of different properties are different. The grains enter the separator without pre-charging, separation occurs due to the interaction of the electret and induced charges in the grains due to electrostatic induction. When the grains are separated from the surface of the electret during movement along its surface, a corona discharge occurs between the grain and the surface of the electret. In a gas-insulated medium, a corona discharge occurs at high breakdown tensions compared with air. The separator can also work with pre-charged grains. The separation of the material occurs in several fractions, which are collected in the appropriate collections and enter through the output gateways 6-8 in the discharge tanks 9-11. The collections are an annular trough with three estruses (exhaust pipes), following each other in the direction of rotation. The fraction is unloaded into the locks due to centrifugal forces dropping the grains from the upper edge of the cone towards the wall of the annular groove, and then, under the action of gravity, the grains are poured along the inclined surfaces of the estrus into a straight vertical pipe and further to the bottom of the conical plate of the lock (for example, lock 6 ) Gateways provide the separation of the air from the gas medium of the separator, filled, for example, with SF6 gas. Differentiation of gaseous media is provided for separation in the environment of SF6 gas. SF6 gas is a special gas; when it is mixed with air, it loses all its advantages; therefore, isolation of the gas medium of the separator from air by means of locks is necessary. SF6 gas initially comes from the SF6 gas vessel and is fed through separate gas pipelines to the nozzles 10, 11, 18 and 19 in the inlet lock and to the nozzles 6 and 7 in the outlet locks. SF6 enters the outlet pipe 15 of the inlet gateway by supplying it under pressure from the pipes 10, 11, 18 and 19 in the form of a gas stream. The differentiation of gas environments occurs due to the creation of five gas flows across the rotating plate 2 (Fig. 2) between the inlet and outlet nozzles: in the inlet lock, the air flow is between the nozzles 6, 7 and 12, 16, 17 and 14, the SF6 gas flows are between the nozzles 10, 11, 18, 19 and 12 (Fig. 2 and 3), nitrogen intermediate - between pipes 8, 9 and 13.

В выходных шлюзах порядок чередования потоков обратный: элегазовые - между патрубками 6, 7 и 12 (фиг. 2 и 3), азотные - между патрубками 8, 9 и 13, 16, 17 и 14, воздушные - между патрубками 10, 11, 18, 19 и 15. Надежная изоляция газовой среды сепаратора от окружающей среды создана тем, что газовые потоки зоны перекрывают друг друга на одну третью часть ширины потока. Система перекачки газовых потоков включает вентиляторы, устройства разделения и очистки газов для дальнейшей рекуперации (не показаны). In the output locks, the order of the alternation of flows is reversed: SF6 - between the nozzles 6, 7 and 12 (Fig. 2 and 3), nitrogen - between the nozzles 8, 9 and 13, 16, 17 and 14, air - between the nozzles 10, 11, 18 , 19 and 15. Reliable isolation of the gas medium of the separator from the environment is created by the fact that the gas flows of the zone overlap each other by one third of the width of the stream. The gas flow pumping system includes fans, gas separation and purification devices for further recovery (not shown).

Скорость вращения тарелки и скорость потоков выбирают экспериментально, так чтобы конец траектории движения зерен по боковой конической поверхности приходился за элегазовым потоком по ходу вращения (например, по часовой стрелке) во входном шлюзе и за воздушным потоком в выходном шлюзе. The plate rotation speed and the flow rate are chosen experimentally, so that the end of the grain path along the conical lateral surface falls behind the SF6 flow along the rotation (for example, clockwise) in the inlet lock and behind the air flow in the outlet lock.

Экспериментальные исследования предлагаемого сепаратора показали, что по сравнению с прототипом появляется возможность разделения тонкодисперсных материалов до 40 мкм и повышается качество разделения по вещественному составу. Experimental studies of the proposed separator showed that, in comparison with the prototype, it becomes possible to separate finely dispersed materials up to 40 μm and the quality of separation by material composition is improved.

Claims (4)

1. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ СЕПАРАТОР, включающий герметичный корпус, источник электрического поля, устройство для подачи исходного материала и сбора продуктов сепарации, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и обеспечения непрерывности процесса сепарации, он снабжен расположенным в герметичном корпусе большим основанием вверх и установленным с возможностью вращения усеченным конусом, внутренняя поверхность которого выполнена с покрытием в виде электрета, центробежным питателем, выполненным в виде дна усеченного конуса, входным и выходными шлюзами для подачи исходного материала и сбора продуктов сепарации, при этом угол α между образующей усеченного конуса и плоскостью, перпендикулярной к оси вращения, определяют с помощью математического выражения α ≥ αск , где αск - угол скольжения зерен по поверхности электрета, а каждый шлюз выполнен в виде герметичного корпуса, внутри которого установлена большим основанием вверх и с возможностью вращения коническая тарелка с кольцевым днищем, и сообщенных с корпусом входных и выходных патрубков для элегаза, азота и воздуха для образования элегазовой, воздушной и азотной зон, загрузочного патрубка для подачи исходного продукта и разгрузочного патрубка для продукта сепарации.1. ELECTROSTATIC SEPARATOR, including a sealed enclosure, an electric field source, a device for supplying source material and collecting separation products, characterized in that, in order to increase efficiency and ensure the continuity of the separation process, it is equipped with a large base up in the sealed enclosure and installed with the possibility of rotation by a truncated cone, the inner surface of which is coated with an electret, by a centrifugal feeder made in the form of the bottom of a truncated cone, in entrance and exit locks for supplying source material and collecting separation products, the angle α between the generatrix of the truncated cone and the plane perpendicular to the axis of rotation, is determined using the mathematical expression α ≥ α ck , where α ck is the angle of grain grains on the surface of the electret, and each lock is made in the form of a sealed enclosure, inside of which a conical plate with an annular bottom is mounted with a large base up and rotatable, and inlet and outlet nozzles for SF6 and nitrogen in communication with the enclosure and air for the formation of gas, air and nitrogen zones, a loading pipe for supplying the original product and a discharge pipe for the separation product. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что электрет выполнен с распределением заряда вдоль образующей в соответствии с математическим выражением
σr= A·σo·
Figure 00000002
/ кл/см2 ,
где σr - плотность заряда, соответствующая радиусу r, кл/м2;
σ0 - плотность заряда на входе усеченного конуса, кл/м2;
rо - радиус меньшего основания усеченного конуса, м;
rк - радиус большего основания усеченного конуса, м;
A - коэффициент, равный 1 - 1,2.
2. The separator according to claim 1, characterized in that the electret is made with the distribution of charge along the generatrix in accordance with the mathematical expression
σ r = A · σ o ·
Figure 00000002
/ cells / cm 2
where σ r is the charge density corresponding to the radius r, cells / m 2 ;
σ 0 - charge density at the entrance of a truncated cone, cells / m 2 ;
r o is the radius of the smaller base of the truncated cone, m;
r to - the radius of the larger base of the truncated cone, m;
A is a coefficient equal to 1 - 1.2.
3. Сепаратор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что привод конической тарелки шлюза выполнен в виде ременной или зубчатой передачи, расположенной в воздушной зоне и кинематически соединенной со ступицей, установленной в подшипниках и связанной с кольцевым днищем конической тарелки. 3. The separator according to claims 1 and 2, characterized in that the drive of the conical plate of the gateway is made in the form of a belt or gear located in the air zone and kinematically connected to the hub installed in the bearings and connected to the annular bottom of the conical plate. 4. Сепаратор по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что загрузочный патрубок входного шлюза размещен в воздушной зоне, а разгрузочный патрубок выполнен в виде цилиндрического желоба и сообщен с элегазовой зоной, загрузочный патрубок выходного шлюза расположен в элегазовой зоне, а разгрузочный патрубок выходного шлюза - в воздушной зоне. 4. The separator according to paragraphs. 1 - 3, characterized in that the loading branch pipe of the inlet lock is located in the air zone, and the discharge pipe is made in the form of a cylindrical groove and is in communication with the SF6 zone, the loading branch pipe of the outlet lock is located in the SF6 zone, and the discharge branch pipe of the outlet lock is in the air zone.
SU4885844 1990-11-23 1990-11-23 Electrostatic separator RU2018374C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4885844 RU2018374C1 (en) 1990-11-23 1990-11-23 Electrostatic separator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4885844 RU2018374C1 (en) 1990-11-23 1990-11-23 Electrostatic separator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2018374C1 true RU2018374C1 (en) 1994-08-30

Family

ID=21547133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4885844 RU2018374C1 (en) 1990-11-23 1990-11-23 Electrostatic separator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2018374C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 891156, кл. B 03C 7/02, 1981. *
2. Авторское свидетельство СССР N 109317, кл. B 03C 3/38, 1959. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3493109A (en) Process and apparatus for electrostatically separating ores with charging of the particles by triboelectricity
CA1321980C (en) Separating constituents of a mixture of particles
US3806763A (en) Electrified particles generating apparatus
US3970437A (en) Electric Dust Separator
US4657567A (en) Dust separation apparatus
US5845783A (en) Method and apparatus for treating fly ash
US6789679B2 (en) Method and apparatus for separating particles
RU2018374C1 (en) Electrostatic separator
US6365856B1 (en) Particle separator and method of separating particles
US4325820A (en) High tension electrostatic separators
SU1217495A1 (en) Pneumatic classifier
RU188448U1 (en) Electrostatic separator
RU2108165C1 (en) Electrostatic precipitator
US3385435A (en) Electrostatic separation apparatus
US888638A (en) Apparatus for electrical separation of particles from a fluid stream.
SU1641434A1 (en) Electrostatic separator
SU1263377A1 (en) Centrifugal classifier
EP0260995B1 (en) Particulate material flow control and apparatus therefor
US949041A (en) Apparatus for separation of particles from a fluid stream.
JPS6393362A (en) Apparatus for classifying shape of powder
SU1651964A1 (en) Electromagnetic separator
SU581992A1 (en) Discharge device of pneumatic classifier
SU927315A1 (en) Electromagnetic rotor separator
SU1197738A1 (en) Centrifuge for separating suspensions containing magnetic current-conducting and dielectric particles
SU1562026A1 (en) Inertia electrostatic dust collector