RU2123392C1

RU2123392C1 - Centrifugal deflecting vortex separator

Info

Publication number: RU2123392C1
Application number: RU96116060A
Authority: RU
Inventors: В.С. Богданов; И.Н. Логачев; В.Г. Дмитриенко; Н.Я. Потапенко
Original assignee: Белгородская государственная технологическая академия строительных материалов
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 1998-12-20

Abstract

FIELD: separation finely-dispersed loose materials at different densities; mining, chemical and other industries. SUBSTANCE: separator includes housing, branch pipes for supply of starting material and discharge of separated material, bladed rotor with drive, compressed air supply nozzles and guide plates. two rows of compressed air supply nozzles are mounted over entire height of separator cone, tangentially and diametrically opposite. Nozzles are rectangular in section. Their longer sides are located along generatrix of taper housing alternating in opposite rows. length of nozzle is equal to distance between two adjacent nozzles located on opposite side of housing. Nozzles are directed towards rotation of rotor and provided for regulation of angle between longitudinal axis of nozzle and surface of housing. Mounted inside nozzle is guide plate. EFFECT: enhanced efficiency of separation of loose materials at different degree of dispersion and density. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области разделения тонкодисперсных сыпучих материалов с различной плотностью и может быть использовано в горной, химической, энергетической, строительной и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of separation of finely divided bulk materials with different densities and can be used in mining, chemical, energy, construction and other industries.

Известен пневматический сепаратор вихревого типа, включающий в себя закручиватель воздушного потока, кольцевой элемент, рабочую камеру, дополнительную камеру с тангенциальным патрубком вывода мелких фракций, телескопический патрубок вывода крупных фракций, отражательный экран, тангенциальные патрубки подвода сжатого воздуха и патрубки сброса крупных фракций [1]. Known pneumatic vortex type separator, including an air flow swirl, an annular element, a working chamber, an additional chamber with a tangential branch pipe for outputting small fractions, a telescopic pipe outlet for large fractions, a reflective screen, tangential nozzles for supplying compressed air and discharge pipes for large fractions [1] .

Недостатком известного сепаратора является низкая эффективность сепарации при разделении пластичных материалов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является отбойно-вихревой сепаратор для разделения разнодисперсных сыпучих материалов, включающий корпус, ротор с ребрами, направленными по оси ротора, патрубком ввода исходного материала и патрубком возврата грубого материала [2]. A disadvantage of the known separator is the low separation efficiency in the separation of plastic materials. Closest to the invention in terms of technical nature and the achieved result is a flue-vortex separator for separating differently dispersed bulk materials, including a casing, a rotor with ribs directed along the rotor axis, a feed material inlet pipe and a rough material return pipe [2].

Недостатком известного сепаратора является низкая эффективность сепарации и залипание материала на стенках сепаратора при разделении пластичных материалов. A disadvantage of the known separator is the low separation efficiency and sticking of the material on the walls of the separator during the separation of plastic materials.

Целью изобретения является повышение эффективности сепарации за счет предотвращения залипания на внутренней поверхности корпуса сепаратора разнодисперсных сыпучих материалов с различной плотностью. The aim of the invention is to increase the separation efficiency by preventing sticking on the inner surface of the separator casing of dispersed bulk materials with different densities.

Указанная цель достигается тем, что в центробежно-отбойно-вихревом сепараторе, включающем корпус, патрубки для подачи исходного материала и отвода продуктов сепарации, лопастной ротор с приводом, согласно предлагаемому решению, по всей высоте конуса сепаратора диаметрально противоположно друг относительно друга тангенциально установлены два ряда сопл подвода сжатого воздуха, выполненные прямоугольного сечения и расположенные длинной стороной вдоль образующей конического корпуса с чередованием между собой в противоположных рядах, при этом длина сопла равна расстоянию между двумя соседними соплами, расположенными на противоположной стороне корпуса, причем сопла направлены в сторону вращения ротора и выполнены с возможностью регулирования угла между продольной осью сопла и поверхностью конического корпуса, а внутри сопла установлена направляющая пластина, конец которой загнут в сторону вращения лопастного ротора. This goal is achieved by the fact that in the centrifugal-flue-vortex separator, which includes a housing, nozzles for supplying the starting material and removal of separation products, a blade rotor with a drive, according to the proposed solution, two rows are tangentially opposite diametrically opposed to each other along the separator cone relative to each other; nozzles for supplying compressed air, made of rectangular cross section and located with the long side along the generatrix of the conical body with alternating between them in opposite rows, p The length of the nozzle is equal to the distance between two adjacent nozzles located on the opposite side of the casing, the nozzles being directed in the direction of rotation of the rotor and configured to adjust the angle between the longitudinal axis of the nozzle and the surface of the conical casing, and a guide plate is installed inside the nozzle, the end of which is bent into side of rotation of the blade rotor.

Заявляемое решение отличается от прототипа тем, что в корпусе классификатора по всей его высоте тангенциально, диаметрально противоположно друг относительно друга, установлены два ряда сопл, выполненные прямоугольного сечения. Внутри сопла установлена направляющая пластина, которая разбивает воздушный поток, выходящий из сопла, на настилающую и сепарирующую струи, причем направляющая пластина установлена так, что ее конец изогнут в сторону вращения ротора. Сопла расположены длинной стороной вдоль образующей конического корпуса с чередованием между собой в противоположных рядах, при этом длина сопла равна расстоянию между двумя соседними соплами, расположенными на противоположной стороне корпуса, сопла направлены в сторону вращения ротора и выполнены с возможностью регулирования угла между продольной осью сопла и поверхностью конического корпуса, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию "Новизна". The claimed solution differs from the prototype in that in the classifier housing along its entire height tangentially, diametrically opposite to each other, two rows of nozzles made of rectangular cross section are installed. A guide plate is installed inside the nozzle, which splits the air flow exiting the nozzle into a layering and separating jet, the guide plate being installed so that its end is curved in the direction of rotation of the rotor. The nozzles are located on the long side along the generatrix of the conical body with alternating between them in opposite rows, while the length of the nozzle is equal to the distance between two adjacent nozzles located on the opposite side of the body, the nozzles are directed in the direction of rotation of the rotor and are made to adjust the angle between the longitudinal axis of the nozzle and the surface of the conical body, which allows us to conclude that the claimed solution meets the criterion of "Novelty."

Известны технические решения для разделения разнодисперсных сыпучих материалов с различной плотностью с дополнительной подачей тангенциального воздуха через тангенциально расположенные патрубки с целью увеличения производительности (Акулов В.И. Струйные мельницы. 1962, а.с. СССР N 956060. Known technical solutions for the separation of dispersed bulk materials with different densities with an additional supply of tangential air through tangentially located nozzles in order to increase productivity (Akulov V.I. Inkjet mills. 1962, USSR AS N 956060.

В данном техническом решении в конической части установлены два патрубка подвода сжатого воздуха, которые расположены диаметрально-противоположно друг относительно друга и на одной высоте. In this technical solution, two conduits for supplying compressed air are installed in the conical part, which are located diametrically opposite to each other and at the same height.

Однако данная конструкция не позволяет добиться омывания воздухом всей внутренней поверхности корпуса сепаратора, необходимого для более эффективного процесса сепарации и предотвращения залипания частиц разнодисперсных сыпучих материалов с различной плотностью, что достигается предлагаемым решением. Таким образом предлагаемое решение соответствует критерию "Изобретательский уровень". However, this design does not allow to achieve air washing of the entire inner surface of the separator body, which is necessary for a more efficient separation process and to prevent sticking of particles of differently dispersed bulk materials with different densities, which is achieved by the proposed solution. Thus, the proposed solution meets the criterion of "Inventive step".

На фиг. 1 изображен центробежный сепаратор, общий вид; на фиг. 2 - вид сверху, разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a centrifugal separator, a General view; in FIG. 2 is a plan view, section AA in FIG. one.

Центробежный сепаратор состоит из патрубка подвода исходного материала 1, патрубка для удаления грубого продукта 2, конического корпуса сепаратора 3, вращающегося ротора 4, сопл 5 прямоугольного сечения подвода дополнительного воздуха, направляющей пластины 6. The centrifugal separator consists of a nozzle for supplying raw material 1, a nozzle for removing coarse product 2, a conical housing of the separator 3, a rotating rotor 4, nozzles 5 of a rectangular cross-section for supplying additional air, a guide plate 6.

Сепаратор работает следующим образом. Поток энергоносителя с частицами продукта, подвергаемого сепарации, подается снизу через подводящий патрубок 1, далее попадает в конический корпус сепаратора 3, в котором вращается ротор 4. Частицы продукта, закручиваемые вращающимся ротором 4, под действием центробежных сил отбрасываются к внутренней поверхности корпуса сепаратора. Через тангенциально установленные сопла 5 прямоугольного сечения подают дополнительный воздух. Посередине прямоугольного сечения сопла 5 установлена направляющая пластина 6, которая разбивает воздушный поток, выходящий из сопла, на настилающую и сепарирующую струи. Сепарирующая струя воздуха, проходя сквозь слой материала, выделяет мелкую фракцию, которая, проходя между внутренней поверхностью сепаратора и вращающимся ротором 4, отводится в циклон готового продукта (на фигуре не показан), а настилающая струя, омывая внутреннюю поверхность корпуса сепаратора, создает воздушный слой, который подхватывает грубые частицы материала. Увлеченные частицы материала, проходя вдоль поверхности корпуса сепаратора, теряют скорость и под действием собственной силы тяжести выпадают в патрубки удаления грубого продукта 2. The separator works as follows. The energy carrier flow with particles of the product to be separated is supplied from below through the inlet pipe 1, then it enters the conical housing of the separator 3, in which the rotor 4 rotates. The product particles twisted by the rotating rotor 4 are discarded to the inner surface of the separator by centrifugal forces. Through the tangentially mounted nozzles 5 of rectangular cross section, additional air is supplied. In the middle of the rectangular section of the nozzle 5, a guide plate 6 is installed, which breaks the air flow exiting the nozzle into a layering and separating jet. The separating stream of air passing through the layer of material emits a small fraction, which, passing between the inner surface of the separator and the rotating rotor 4, is discharged into the cyclone of the finished product (not shown in the figure), and the laying jet, washing the inner surface of the separator body, creates an air layer which picks up coarse particles of material. Entrained particles of material passing along the surface of the separator body lose their speed and fall under the influence of their own gravity into the coarse product removal pipes 2.

Пластина 6 имеет изогнутый конец в сторону вращения лопастного ротора, причем целесообразно выполнить длину изогнутого конца направляющей пластины равной ширине прямоугольного сечения с расстоянием от изогнутого конца пластины до внутренней поверхности корпуса сепаратора 0,5 ширины прямоугольного сечения. При установке сопла 5 необходимо добиваться параллельности изогнутого конца направляющей пластины 6 и внутренней поверхности корпуса сепаратора. Параллельность между изогнутым концом направляющей пластины и внутренней поверхностью корпуса сепаратора устанавливают путем регулирования угла α между продольной осью сопла 5 и конического корпуса сепаратора 3. Этот угол зависит от угла, образованного между направляющей пластины и ее изогнутым концом. The plate 6 has a curved end in the direction of rotation of the rotor blade, and it is advisable to make the length of the curved end of the guide plate equal to the width of the rectangular section with a distance from the curved end of the plate to the inner surface of the separator body 0.5 of the width of the rectangular section. When installing the nozzle 5, it is necessary to achieve parallelism of the curved end of the guide plate 6 and the inner surface of the separator body. The parallelism between the curved end of the guide plate and the inner surface of the separator body is established by adjusting the angle α between the longitudinal axis of the nozzle 5 and the conical body of the separator 3. This angle depends on the angle formed between the guide plate and its curved end.

Такое выполнение направляющей пластины позволяет направить настилающую струю по внутренней поверхности корпуса сепаратора. Если направляющую пластину выполнить без изогнутого конца в сторону вращения лопастного ротора, обе струи будут выполнять сепарирующие функции и не обеспечивают образования скоростного потока на внутренней поверхности корпуса сепаратора, необходимого для предотвращения залипания частиц материала. Непараллельность изогнутого конца направляющей пластины и внутренней поверхности корпуса сепаратора также не обеспечивает образования скоростного потока на внутренней поверхности корпуса сепаратора, необходимого для предотвращения залипания частиц материала, так как при выходе из сопла и изменении сечения между направляющей пластиной и корпусом сепаратора в сторону расширения воздушный поток теряет свою скорость, что ведет к меньшему омыванию расстояния внутренней поверхности корпуса сепаратора. При изменении сечения между изогнутым концом направляющей пластины и внутренней поверхностью корпуса сепаратора в сторону уменьшения воздушный поток встречает препятствие изогнутого конца направляющей пластины, что ведет также к потере скоростного потока. В обоих случаях для достижения необходимого результата нужно увеличить давление перед соплом, что приводит к дополнительному расходу воздуха и затратам электроэнергии. This embodiment of the guide plate allows you to direct the laying jet along the inner surface of the separator housing. If the guide plate is executed without a bent end in the direction of rotation of the blade rotor, both jets will perform separation functions and do not provide the formation of a high-speed flow on the inner surface of the separator body, which is necessary to prevent sticking of material particles. The non-parallelism of the curved end of the guide plate and the inner surface of the separator body also does not provide the formation of a high-speed flow on the inner surface of the separator body, which is necessary to prevent material particles from sticking, since when the nozzle exits and the cross-section between the guide plate and the separator body changes to the expansion side, the air flow its speed, which leads to less washing the distance of the inner surface of the separator housing. When changing the cross section between the curved end of the guide plate and the inner surface of the separator housing in the direction of decreasing, the air flow encounters an obstacle to the curved end of the guide plate, which also leads to the loss of high-speed flow. In both cases, to achieve the desired result, it is necessary to increase the pressure in front of the nozzle, which leads to additional air consumption and energy costs.

Настилающая струя, проходя по внутренней поверхности корпуса сепаратора, создает воздушный слой, предотвращая налипание частиц материала, причем скорость воздушного слоя больше скорости воздушного потока, создаваемого лопастным ротором сепаратора. Если скорость воздушного слоя будет меньше скорости воздушного потока, создаваемого лопастным ротором, то частицы материала, которые отбрасываются к внутренней поверхности корпуса при вращении лопастного ротора, будут проходить через воздушный слой, выходящий из сопла, и налипнут на этой поверхности. Эту скорость подбираем опытным путем, начиная с минимального и увеличивая расход воздуха из каждого сопла, учитывая, что скорость воздушного потока на выходе из сопла не должна быть больше критической скорости или скорости витания частиц, при котором скорость частицы приобретает скорость воздушного потока и находится во взвешенном состоянии, что ведет к снижению эффективности сепарации. The spreading stream, passing along the inner surface of the separator body, creates an air layer, preventing the particles of material from sticking, and the speed of the air layer is greater than the speed of the air flow created by the separator blade rotor. If the speed of the air layer is less than the speed of the air flow created by the blade rotor, then particles of material that are discarded to the inner surface of the housing during rotation of the blade rotor will pass through the air layer leaving the nozzle and stick to this surface. We select this speed empirically, starting from the minimum and increasing the air flow from each nozzle, given that the speed of the air flow at the exit of the nozzle should not be greater than the critical velocity or the velocity of particles, at which the speed of the particle acquires the speed of the air flow and is suspended condition, which leads to a decrease in separation efficiency.

Внутренняя форма сопла выполнена прямоугольного сечения, так как известно, что сопло прямоугольного сечения имеет ряд преимуществ перед соплом круглого сечения, а именно:
- при меньшем количестве сопл прямоугольного сечения можно омыть такую же внутреннюю поверхность конуса корпуса разделителя, как при большем количестве сопл круглого сечения;
- при меньшем объемном расходе воздуха в сопле прямоугольного сечения средняя скорость плоской струи больше средней скорости струи круглого сечения, что позволяет с меньшими энергопотерями увеличить скорость частиц, которые отходят к периферии при сепарации в конусе корпуса разделителя.The internal shape of the nozzle is made of rectangular cross-section, since it is known that the rectangular nozzle has a number of advantages over the circular nozzle, namely:
- with a smaller number of nozzles of rectangular cross section, it is possible to wash the same inner surface of the cone of the separator body as with a larger number of nozzles of circular cross section;
- with a smaller air flow rate in a nozzle of a rectangular cross section, the average speed of a flat jet is greater than the average speed of a circular jet, which allows with lower energy losses to increase the speed of the particles that go to the periphery during separation in the cone of the separator body.

Направление воздушного потока, который подается через тангенциально установленные сопла прямоугольного сечения, обязательно должно осуществляться в сторону вращения ротора (фиг. 2), так как при направлении воздушного потока в противоположную сторону создается дополнительное сопротивление на вращение ротора сепаратора, что приводит к дополнительным энергопотерям. The direction of the air flow, which is supplied through tangentially mounted nozzles of rectangular cross-section, must be carried out in the direction of rotation of the rotor (Fig. 2), since when the direction of air flow in the opposite direction creates additional resistance to rotation of the rotor of the separator, which leads to additional energy loss.

Из-за того, что тангенциальные сопла прямоугольного сечения подвода сжатого воздуха с направляющей пластиной установлены в два ряда, диаметрально противоположно друг относительно друга, по всей высоте корпуса сепаратора и расположены длинной стороной вдоль образующей конического корпуса с чередованием между собой в противоположных рядах, воздух проходит через весь поток аэросмеси, отброшенной центробежными силами к стенкам корпуса при вращении ротора, и омывает всю внутреннюю поверхность корпуса за счет перекрывания воздушных струй при выходе из каждого сопла, причем количество сопл зависит от размера корпуса. Чем больше сепаратор, тем большее количество сопл нужно установить. Таким образом, применение предлагаемого сепаратора позволит повысить эффективность сепарации и предотвратить залипание при разделении тонкодисперсных сыпучих материалов различной плотности. Due to the fact that the tangential nozzles of a rectangular cross section for supplying compressed air with a guide plate are installed in two rows, diametrically opposed to each other, along the entire height of the separator housing and are located on the long side along the generatrix of the conical body, alternating in opposite rows, the air passes through the entire flow of aerosol mixture, discarded by centrifugal forces to the walls of the housing during rotation of the rotor, and washes the entire internal surface of the housing due to the overlapping air jets when leaving each nozzle, the number of nozzles depending on the size of the casing. The larger the separator, the more nozzles need to be installed. Thus, the use of the proposed separator will improve the separation efficiency and prevent sticking during separation of finely divided bulk materials of different densities.

1. Авторское свидетельство СССР N 956060, B 07 B 7/083. 1. USSR author's certificate N 956060, B 07 B 7/083.

2. Акулов В.И. Струйные мельницы. - 1962. 2. Akulov V.I. Jet mills. - 1962.

Claims

A centrifugal-breaker-vortex separator, including a housing, nozzles for supplying the starting material and removal of separation products, a rotor blade with a drive, characterized in that over the entire height of the separator cone is diametrically opposed to each other, two rows of compressed air nozzles are installed tangentially, having rectangular sections and long sides located along the generatrix of the conical body alternating between each other in opposite rows, while the length of the nozzle is equal to the distance between two adjacent nozzles arranged on the opposite side of the housing, wherein the nozzles are directed towards the rotor and arranged to regulate the angle between the longitudinal axis of the nozzle and the surface of the conical body and the inside nozzles mounted guide plate whose end is bent toward the vane rotor.