RU2431529C1 - Method of separating loose mix in fluid and device to this end - Google Patents
Method of separating loose mix in fluid and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431529C1 RU2431529C1 RU2010124716/03A RU2010124716A RU2431529C1 RU 2431529 C1 RU2431529 C1 RU 2431529C1 RU 2010124716/03 A RU2010124716/03 A RU 2010124716/03A RU 2010124716 A RU2010124716 A RU 2010124716A RU 2431529 C1 RU2431529 C1 RU 2431529C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- jets
- separation
- drum
- aerodynamic
- separating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам для воздушной или жидкостной сепарации сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве для подготовки семян к посеву и для селекционных целей.The invention relates to methods and devices for air or liquid separation of bulk materials and can be used in food, chemical and other industries, as well as in agriculture for preparing seeds for sowing and for breeding purposes.
Известен способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в подаче частиц смеси с одинаковой скоростью, воздействии на них однородным потоком воздуха и выводе готовых фракций [см. а.с. СССР №1176976 по классу В07В 4/02, опубликованное 07.09.1985 в Бюл №33].There is a method of separating a granular mixture in a fluid medium, which consists in feeding the particles of the mixture at the same speed, exposing them to a uniform stream of air and removing the finished fractions [see A.S. USSR No. 1176976 for class B07B 4/02, published 07.09.1985 in Bull No. 33].
Известно устройство для сепарации сыпучих материалов в текучей среде, содержащее вентилятор с выходным патрубком, расположенный над ними загрузочный бункер и прилегающие к ним сборники готовых фракций с приспособлением для отделения легких частиц [см. а.с. СССР №1763051 по классу В07В 4/02, опубликованное 23.09.1992 в Бюл. №35].A device for separating bulk materials in a fluid medium, comprising a fan with an outlet pipe, a loading hopper located above them and adjoining collectors of finished fractions with a device for separating light particles [see A.S. USSR No. 1763051 for class B07B 4/02, published on September 23, 1992 in Bull. No. 35].
В известных способе и устройстве воздействия потоком воздуха на отдельно взятую частицу сыпучей смеси происходит однократно и только с одной случайной стороны. Поэтому качество (точность) процесса сепарации является очень низким и приблизительным. По этой причине подобные способы и устройства используют, главным образом, для предварительной очистки сыпучей смеси от легких примесей, что и является их существенным недостатком.In the known method and device, the impact of an air stream on a single particle of a granular mixture occurs once and only on one random side. Therefore, the quality (accuracy) of the separation process is very low and approximate. For this reason, similar methods and devices are used mainly for preliminary purification of the bulk mixture from light impurities, which is their significant drawback.
Известен также способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в гравитационной подаче частиц смеси, аэродинамическом монотонно растущем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй и выводе готовых фракций. При этом воздействие на частицы смеси осуществляют в режиме свободного знакопеременного силового сканирования с ростом амплитуды и угла сканирования. Устройство для осуществления указанного способа содержит бункер с вибролотком, установленный под ним генератор струй воздуха с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки увеличиваются сверху книзу. При этом генератор связан с источником подачи в него воздуха под давлением охвачен боковыми стенками. Устройство имеет сборники фракций, расположенные под соплами [см. пат. Украины №45881 по классу В07В 4/02, опубликованный 15.04.2002 в Бюл. №4 за 2002 г.].There is also known a method of separating a granular mixture in a fluid, which consists in the gravitational supply of particles of the mixture, aerodynamic monotonically growing impact on them at an acute angle to the vertical by a cascade of plane jets and the withdrawal of finished fractions. The effect on the particles of the mixture is carried out in the mode of free alternating force scanning with increasing amplitude and angle of scanning. A device for implementing this method comprises a hopper with a vibratory tray, an air jet generator mounted under it with flat nozzles located one below the other and at an acute angle to the vertical, whose cross-sectional height, pitch and installation angle increase from top to bottom. In this case, the generator is connected to a source of air supply to it under pressure and is covered by the side walls. The device has fraction collectors located under the nozzles [see US Pat. Of Ukraine No. 45881 for class B07B 4/02, published April 15, 2002 in Byul. No. 4, 2002].
В этом известном способе разделение частиц сыпучей смеси на фракции происходит за счет разницы соотношения их веса и силы аэродинамического сопротивления. Этот способ благодаря особенному режиму воздействия струй воздуха на частицы смеси более точный и более стабильный во времени, особенно при сепарации частиц неправильной формы. Это стало возможным потому, что воздействие потоком каскада струй в режиме сканирования позволяет многократно и разнонаправленно влиять почти на каждую частицу сыпучей смеси.In this known method, the separation of the particles of the granular mixture into fractions occurs due to the difference in the ratio of their weight and aerodynamic drag. This method, due to the special regime of exposure to air jets on the particles of the mixture, is more accurate and more stable in time, especially when separating irregularly shaped particles. This became possible because the impact of a stream of cascade of jets in the scanning mode allows you to repeatedly and multidirectional effect on almost every particle of the granular mixture.
Но известному способу сепарации и устройству присущи следующие недостатки.But the known separation method and device have the following disadvantages.
Знакопеременный и свободный режим истечения каскада струй неотвратимо приводит к периодическому, нестабильному во времени и пространстве возникновению в нем зон давления и разрежения с появлением прямых и обратных течений. В зоне обратных течений происходит втягивание частиц (особенно легких) в движение, обратное направлению движения основного потока воздуха, которое приводит к частичному смешиванию уже отсепарированного материала с неотсепарированным. Нестабильность во времени этого явления, в конце концов, приводит к размыканию (разрыву) каскада струй в любом случайном месте, что еще в большей мере усиливает обратное течение в этой зоне и, как результат, интенсифицирует смешивание отсепарированного материала с неотсепарированным. Кроме того, размыкание каскада струй воздушного потока способствует срыву генерации (прекращению колебательного процесса), что заметно снижает качество сепарации, приближая его к качеству сепарации обычной веялкой. Указанные недостатки известного способа обусловлены несовершенством конструкции устройства для его осуществления, в частности конструкции его генератора струй воздуха.The alternating and free flow regime of the cascade of jets inevitably leads to the periodic, unstable in time and space appearance of pressure and rarefaction zones in it with the appearance of forward and reverse flows. In the reverse flow zone, particles (especially light ones) are drawn into motion in the opposite direction to the main air flow, which leads to partial mixing of the already separated material with the unseparated one. The instability in time of this phenomenon, in the end, leads to the opening (rupture) of the cascade of jets in any random place, which further enhances the reverse flow in this zone and, as a result, intensifies the mixing of the separated material with the unseparated one. In addition, the opening of the cascade of air stream jets contributes to disruption of generation (cessation of the oscillatory process), which significantly reduces the quality of separation, bringing it closer to the quality of separation with a conventional fan. These disadvantages of the known method are due to the imperfection of the design of the device for its implementation, in particular the design of its generator of air jets.
Наиболее близкими по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемыми за прототип являются способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройство для его осуществления, сущность которых заключается в следующем.The closest in essence and the achieved effect, taken as a prototype are a method of separating a granular mixture in a fluid medium and a device for its implementation, the essence of which is as follows.
Способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающийся в гравитационной подаче частиц сепарируемой смеси, аэродинамическом монотонно растущем воздействии на них под острым углом к вертикали каскадом плоских струй, образованным из предварительно слитных за счет расширения воздушных струй с развитой турбулентностью и циркуляционных зон, и выводе готовых фракций, при этом аэродинамическое воздействие осуществляют в режиме резонансного автоколебательного движения каждой струи и всего каскада струй на частоте первой гармоники колебаний.A method of separating a granular mixture in a fluid, which consists in the gravitational supply of particles of the separated mixture, aerodynamic monotonically growing impact on them at an acute angle to the vertical by a cascade of plane jets formed from previously merged due to the expansion of air jets with developed turbulence and circulation zones, and the output of finished fractions, while the aerodynamic effect is carried out in the mode of resonant self-oscillatory motion of each jet and the entire cascade of jets at the frequency of the first harmonic swings.
Устройство для реализации этого способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде содержит бункер с вибролотком, установленный под ними генератор струй с расположенными друг под другом и под острым углом к вертикали плоскими соплами, высота поперечных сечений которых, шаг и угол установки увеличиваются сверху книзу, а также генератор связан с источником подачи в него воздуха под давлением и охвачен боковыми стенками для предотвращения подсоса воздуха из окружающей среды в генератор, кроме того, устройство содержит сепарирующую камеру, под которой расположены сборники фракций, а также каждая пара смежных сопел оснащена резонансной камерой, соединяющей их межсопловые пространства. Каждая резонансная камера, в свою очередь, оснащена устройством для регулирования их объема, причем отношение высоты поперечного сечения сопел к шагу их установления находится в пределах 0,2-0,25, а соотношения крайнего верхнего и крайнего нижнего углов установки сопел - 0,65-0,75 [см. пат. Украины №60254 по классу В07В 4/02, A01F 12/44, опубликованный 15.07.2005 в Бюл. №7 за 2005 г.].A device for implementing this method of separating a granular mixture in a fluid contains a hopper with a vibrating tray, a jet generator mounted under them with flat nozzles located one below the other and at an acute angle to the vertical, the height of the cross sections of which, step and installation angle increase from top to bottom, and the generator is connected to a source of air supply to it under pressure and is covered by side walls to prevent air from entering the environment into the generator, in addition, the device contains a separation chamber, for which collectors of fractions are located, and also each pair of adjacent nozzles is equipped with a resonant chamber connecting their inter-nozzle spaces. Each resonance chamber, in turn, is equipped with a device for regulating their volume, and the ratio of the height of the nozzle cross-section to the step of their establishment is in the range of 0.2-0.25, and the ratio of the extreme upper and extreme lower nozzle installation angles is 0.65 -0.75 [see US Pat. Of Ukraine No. 60254 in class B07B 4/02, A01F 12/44, published on July 15, 2005 in Byul. No. 7 for 2005].
Основной недостаток известного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде заключается в том, что зоны развитой турбулентности формируют плоскими струями. Именно это обстоятельство ограничивает производительность известного процесса сепарации сыпучей смеси и качество разделения ее на отдельные фракции. Сущность этого недостатка поясняется следующим. Как известно, качество сепарации при аэродинамическом воздействии на частицы смеси каскадом струй полностью зависит от количества и размера циркуляционных зон: чем больше количество струи и из-за этого количество указанных циркуляционных зон, тем выше качество разделения смеси на фракции. В данном способе количество плоских струй минимально и определяется высотой генератора, а размеры циркуляционных зон максимальны, поскольку ширина каждой струи соответствует ширине генератора. Следовательно, указанные физические параметры струй (их количество и ширина, благодаря которым образуется соответствующее количество циркуляционных зон) и определяют производительность и качество процесса сепарации: какие они положены в основу конструкции (количество и размеры) струйного генератора, такую производительность и качество будет иметь и способ сепарации. Повысить же производительность и качество процесса сепарации посредством увеличения скорости течения воздуха в струях не представляется возможным, поскольку при увеличении скорости воздуха наблюдается ухудшение качества процесса сепарации из-за того, что большинство частиц смеси просто не будут попадать в соответствующие сборники фракций (они будут просто сдуваться воздухом на более отдаленное расстояние, чем это необходимо). Следовательно, известный способ вынуждает осуществлять процесс сепарации на малых скоростях воздуха, то есть он обеспечивает лишь минимальную производительность. К тому же формирование широких струй нуждается в соответствующем большом расходе воздуха для обеспечения слияния струй в соответствии с законами аэродинамики, а это, в свою очередь, приводит к неоправданному увеличению энергозатрат на процесс сепарации сыпучей смеси. Кроме того, в известном способе невозможно уменьшить размеры циркуляционных зон и повысить степень турбулентности, поскольку для процесса сепарации применяются непрерывные струи, из-за невозможности их прерывания во времени и пространстве.The main disadvantage of the known method of separating a granular mixture in a fluid is that zones of developed turbulence are formed by flat jets. It is this circumstance that limits the productivity of the known process of separation of a granular mixture and the quality of its separation into separate fractions. The essence of this drawback is explained as follows. As you know, the quality of separation during aerodynamic action on the particles of the mixture by a cascade of jets completely depends on the number and size of the circulation zones: the larger the number of jets and because of this the number of these circulation zones, the higher the quality of the separation of the mixture into fractions. In this method, the number of plane jets is minimal and is determined by the height of the generator, and the dimensions of the circulation zones are maximum, since the width of each jet corresponds to the width of the generator. Consequently, the indicated physical parameters of the jets (their number and width, due to which an appropriate number of circulation zones are formed) determine the productivity and quality of the separation process: what they are the basis for the design (number and size) of the jet generator, the method will also have such productivity and quality separation. It is not possible to increase the productivity and quality of the separation process by increasing the speed of air flow in the jets, since with an increase in air speed, the quality of the separation process is deteriorated due to the fact that most particles of the mixture simply will not fall into the corresponding fraction collectors (they will simply be blown away air to a more distant distance than necessary). Therefore, the known method forces the separation process at low air speeds, that is, it provides only minimal performance. In addition, the formation of wide jets requires a corresponding large air flow rate to ensure the jets merge in accordance with the laws of aerodynamics, and this, in turn, leads to an unjustified increase in energy consumption for the separation of a granular mixture. In addition, in the known method it is impossible to reduce the size of the circulation zones and increase the degree of turbulence, since continuous jets are used for the separation process, because of the impossibility of interrupting them in time and space.
Указанные недостатки известного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде вызваны конструктивным несовершенством устройства, с помощью которого он осуществляется, а именно: в конструкции устройства применен «щелевой» струйный генератор каскада плоских струй. Его сопла выполнены в виде горизонтальных щелей на вертикальной стенке генератора на всю ширину сепарирующей камеры. Суммарная площадь щелевых сопел достаточно большая и нуждается для формирования струй в значительном расходе воздуха. К тому же конструкция известного струйного генератора неизменна и неподвижна, что не позволяет перерывать каскад струй во времени для обеспечения течения воздуха через сопла в пульсирующем режиме. Это не ограничивает возможность дальнейшего развития турбулентности или повышения качества сепарации сыпучей смеси в текучей среде.The indicated disadvantages of the known method for separating a granular mixture in a fluid are caused by the structural imperfection of the device with which it is carried out, namely: a slotted jet generator of a plane jet cascade is used in the device design. Its nozzles are made in the form of horizontal slots on the vertical wall of the generator over the entire width of the separating chamber. The total area of the slotted nozzles is large enough and needs a significant air flow rate to form jets. In addition, the design of the known jet generator is unchanged and motionless, which does not allow to interrupt the cascade of jets in time to ensure air flow through the nozzle in a pulsating mode. This does not limit the possibility of further development of turbulence or to improve the quality of separation of the granular mixture in a fluid.
Таким образом, отмеченные выше недостатки, присущие известному способу сепарации сыпучей смеси в текучей среде, находятся в причинно-следственной связи с конструктивными недостатками устройства, с помощью которого он осуществляется, в частности с конструкцией его генератора каскада воздушных струй.Thus, the above-mentioned disadvantages inherent in the known method of separating a granular mixture in a fluid are in causal connection with the design flaws of the device with which it is carried out, in particular with the design of its generator of a cascade of air jets.
В основу изобретения поставлена задача повышения производительности способа аэродинамической сепарации и повышения качества разделения сыпучей смеси на отдельные фракции путем формирования воздействующей (влияющей на смесь) воздушной системы из отдельных и подвижных одновременно струй и увеличение количества циркуляционных зон и с одновременным уменьшением их размеров за счет изменения конструкции струйного генератора.The basis of the invention is the task of increasing the efficiency of the aerodynamic separation method and improving the quality of the separation of the granular mixture into separate fractions by forming the acting (affecting the mixture) air system from separate and simultaneously moving jets and increasing the number of circulation zones and at the same time reducing their size due to structural changes jet generator.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе сепарации сыпучей смеси в текучей среде, заключающемся в гравитационной подаче частиц сепарируемой смеси, аэродинамическом монотонно растущем воздействии на них под острым углом к вертикали аэродинамическим потоком, имеющим циркуляционные зоны, и отводе готовых фракций, согласно предложению аэродинамический поток формируют в виде постоянно перемещаемых снизу вверх системы отдельных струй, аэродинамически взаимодействующих между собой благодаря расширению и эффекту Коанда, а циркуляционные зоны формируют равновеликими и в виде торроидов, каждый из которых концентричен своей струе.The solution of this problem is achieved by the fact that in the method of separating a granular mixture in a fluid, which consists in the gravitational supply of particles of the separated mixture, aerodynamic monotonically growing exposure to them at an acute angle to the vertical by an aerodynamic stream having circulation zones, and the removal of finished fractions, according to the aerodynamic proposal the stream is formed in the form of a system of individual jets constantly moving from bottom to top, aerodynamically interacting with each other due to the expansion and the Coanda effect, and the circulation zones are formed equal and in the form of torroids, each of which is concentric in its stream.
Решение поставленной задачи достигается также и тем, что в известном устройстве для реализации предложенного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде, содержащем бункер с вибролотком, установленный под ними струйный генератор, связанный с приводом подачи воздуха под давлением, сепарирующую камеру, под которой расположены сборники фракций, согласно предложению генератор струй выполнен в виде пустотелого принудительно вращающегося дырчатого барабана, образующая поверхность которого имеет множество отделенных друг от друга протоков для формирования системы отдельных струй, причем сепарирующая камера и привод подачи воздуха под давлением в генератор струй связаны между собой через указанный барабан диаметрально.The solution to this problem is also achieved by the fact that in a known device for implementing the proposed method for separating a granular mixture in a fluid containing a hopper with a vibratory tray, a jet generator installed under them, connected to a pressure air supply drive, a separation chamber, under which fraction collectors are located , according to the proposal, the jet generator is made in the form of a hollow forcibly rotating hole drum, the forming surface of which has many separated from each other shackles for forming individual jets system, wherein the separating chamber and the air pressure in the drive jet generator are interconnected through said drum diametrically.
Кроме того, в предложенном устройстве для сепарации сыпучей смеси в текучей среде, в частности, в барабане протоки для формирования системы струй могут быть выполнены в виде патрубков, закрепленных на образующей поверхности вращающегося дырчатого барабана под острым углом к ее касательной в направлении, совпадающем с направлением вращения указанного барабана.In addition, in the proposed device for separating a granular mixture in a fluid, in particular, in a drum, the ducts for forming a system of jets can be made in the form of nozzles mounted on a forming surface of a rotating hole drum at an acute angle to its tangent in the direction coinciding with the direction rotation of the specified drum.
Отличительными особенностями предложенного способа является возможность максимально уменьшить размеры циркуляционных зон и максимально увеличить их количество, что в итоге позволяет максимально развить турбулентность, благодаря которой существенно возрастает качество сепарации сыпучей смеси, а также благодаря увеличению скорости течения воздуха в системе воздушных струй возрастает производительность способа сепарации, причем без влияния скорости течения воздуха на качество процесса разделения сыпучей смеси на отдельные фракции. Кроме того, постоянное перемещение системы струй снизу вверх как бы поддерживает (подбрасывает, вынуждает вибрировать) частицы сыпучей смеси в свободном полете, то есть во время пребывания в зоне сепарации, что позволяет увеличить общее время аэродинамического воздействия на частицы смеси и именно таким образом повысить еще в большей мере качество процесса разделения сыпучей смеси на отдельные фракции.Distinctive features of the proposed method is the ability to minimize the size of the circulation zones and maximize their number, which ultimately allows you to maximize the development of turbulence, due to which the quality of separation of the granular mixture increases significantly, and also due to the increase in the speed of air flow in the system of air jets, the productivity of the separation method increases, moreover, without the influence of the air flow rate on the quality of the process of separation of the granular mixture into separate fractions . In addition, the constant movement of the system of jets from the bottom up, as it were, supports (throws up, forces to vibrate) the particles of the free-flowing mixture in free flight, that is, during their stay in the separation zone, which allows to increase the total time of aerodynamic action on the particles of the mixture and thus increase to a greater extent, the quality of the process of separating a granular mixture into separate fractions.
Отличительной особенностью предложенного устройства является, во-первых, использование не линейных («щелевых») сопел (каналов для формирования каскада струй), а точечных («круговых») протоков, что позволило увеличить в разы общее количество струй в воздушной системе и, соответственно, общее количество равновеликих циркуляционных зон в виде торроидов, которые полностью заполняют пространство между струями, за счет чего повышается качество сепарации и производительность устройства в результате получения возможности увеличения скорости течения воздуха в струях, и, во-вторых, выполнение генератора струй в виде пустотелого принудительно вращающегося дырчатого барабана позволяет системе струй задать пульсирующий режим, что позволило достичь целостности аэродинамического потока (системы) по ширине сепарирующей камеры и создать воздушную «подушку» для поддержания или подкидывания частиц сыпучей смеси в зоне аэродинамического воздействия на них, что, в свою очередь, позволило еще в большей мере повысить качество разделения на фракции сыпучей смеси. Диаметральная подача воздуха в полость принудительно вращающегося дырчатого барабана позволяет не преломлять или сгибать, не изменять направление воздушного потока и благодаря этому не терять его кинетическую энергию. Выполнение протоков в виде патрубков, закрепленных на образующей поверхности вращающегося дырчатого барабана под острым углом к ее касательной в направлении, совпадающем с направлением вращения указанного барабана, позволяет расширить технические возможности предложенного устройства путем изменения размеров, формы и угла установления указанных патрубков.A distinctive feature of the proposed device is, firstly, the use of not linear (“slotted”) nozzles (channels for forming a cascade of jets), but of point (“circular”) ducts, which made it possible to increase the total number of jets in the air system by several times and, accordingly , the total number of equal-sized circulation zones in the form of torroids that completely fill the space between the jets, thereby increasing the quality of separation and productivity of the device as a result of the possibility of increasing the speed air flow in the jets, and, secondly, the execution of the jets generator in the form of a hollow, forcibly rotating hole drum allows the jets system to set the pulsating mode, which made it possible to achieve the integrity of the aerodynamic flow (system) across the width of the separation chamber and create an air “cushion” to maintain or throwing particles of the granular mixture in the zone of aerodynamic impact on them, which, in turn, allowed to further improve the quality of separation into fractions of the granular mixture. The diametrical air supply into the cavity of a forcibly rotating hole drum allows one not to refract or bend, not to change the direction of the air flow and thereby not to lose its kinetic energy. The implementation of the ducts in the form of nozzles mounted on the forming surface of the rotating hole drum at an acute angle to its tangent in the direction coinciding with the direction of rotation of the specified drum, allows you to expand the technical capabilities of the proposed device by changing the size, shape and angle of establishment of these nozzles.
Техническим результатом изобретения является получение нового процесса воздействия на сыпучую смесь во время сепарации подвижной системой воздушного потока с максимально развитой турбулентностью, полученной за счет формирования в воздушной системе множества равновеликих циркуляционных зон в виде торроидов, образующихся благодаря конструктивным изменениям струйного генератора в устройстве для осуществления предложенного процесса, в частности, использованием в его конструкции пустотелого вращающегося дырчатого барабана, установленного между устройством для подачи воздуха под давлением и сепарирующей камерой. Эти изменения позволили существенно повысить качество процесса сепарации и производительности устройства, применяемого для реализации предложенного процесса.The technical result of the invention is to obtain a new process of influencing a granular mixture during separation by a mobile system of air flow with the most developed turbulence obtained by forming in the air system a lot of isometric circulation zones in the form of torroids formed due to structural changes of the jet generator in the device for implementing the proposed process , in particular, using in its design a hollow rotating hole drum, setting ennogo between the device for supplying air under pressure and the separating chamber. These changes have significantly improved the quality of the separation process and the productivity of the device used to implement the proposed process.
В общем, предложенное изменение принципа формирования системы воздушного потока из отдельных струй и замена статического (неподвижного) струйного генератора на динамический (подвижной), безусловно, влечет за собой повышение производительности способа аэродинамической сепарации и повышение качества разделения сыпучей смеси на отдельные фракции.In general, the proposed change in the principle of forming an air flow system from individual jets and replacing a static (fixed) jet generator with a dynamic (mobile) one, of course, entails an increase in the performance of the aerodynamic separation method and an increase in the quality of the separation of the granular mixture into separate fractions.
Таким образом, вся совокупность существенных признаков предложенного технического решения обеспечивает достижение поставленной цели изобретения.Thus, the entire set of essential features of the proposed technical solution ensures the achievement of the goal of the invention.
Дальнейшая сущность изобретения поясняется совместно с иллюстрирующим его материалом, на котором изображено следующее: фиг.1 - схема предложенного устройства для осуществления предложенного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде, вид сбоку с разрезом для лучшего показа конструкции; фиг.2 - вид спереди на пустотелый вращающийся дырчатый барабан; фиг.3 - вид с торца на пустотелый вращающийся дырчатый барабан с патрубками внутри, расположенными под острым углом в направлении, совпадающем с направлением вращения барабана. Одинарными стрелками на фиг.1 показано движение воздушного потока в устройстве, двойными - выход готовых фракций.A further summary of the invention is illustrated in conjunction with the material illustrating it, which shows the following: FIG. 1 is a diagram of a device for implementing the proposed method for separating a granular mixture in a fluid, a side view with a section for a better view of the structure; figure 2 is a front view of a hollow rotating hole drum; figure 3 is an end view of a hollow rotating hole drum with nozzles inside located at an acute angle in a direction coinciding with the direction of rotation of the drum. Single arrows in figure 1 shows the movement of air flow in the device, double - the output of the finished fractions.
Предложенное устройство для сепарации сыпучей смеси в текучей среде состоит из бункера 1 с вибролотком 2 для гравитационной подачи частиц 3 сыпучей смеси в зону сепарации, то есть непосредственно в сепарирующую камеру 4. Под вибролотком 2 установлен струйный генератор 5, выполненный в виде пустотелого принудительно вращающегося дырчатого барабана 6, образующая поверхность которого имеет множество отделенных друг от друга протоков 7 для формирования системы отдельных струй. Струйный генератор 5 отделяет сепарирующую камеру 4 от привода 8 аэродинамической подачи воздуха под давлением в струйный генератор 5, причем вращающийся дырчатый барабан 6 развернут к ним своей образующей, то есть расположен относительно сепарирующей камеры 4 и привода 8 диаметрально.The proposed device for separating a granular mixture in a fluid medium consists of a hopper 1 with a vibratory tray 2 for gravitational feeding of particles 3 of the granular mixture into the separation zone, that is, directly into the separating chamber 4. Under the vibratory tray 2 there is a jet generator 5 made in the form of a hollow forced rotating
Сепарирующая камера 4 представляет собой замкнутый объем, образованный боковыми и верхней стенками с отверстием 9 на конце для выхода отработанного воздуха. Под этой сепарирующей камерой 4 расположены сборники фракций 10.The separating chamber 4 is a closed volume formed by the side and upper walls with an opening 9 at the end for the exhaust air outlet. Under this separating chamber 4 are collections of fractions 10.
Предложенный способ сепарации сыпучей смеси в текучей среде с помощью предложенного устройства осуществляют таким образом (на примере сепарации зернового материала).The proposed method for separating a granular mixture in a fluid using the proposed device is carried out in this way (for example, the separation of grain material).
Зерновой материал загружают в бункер 1. Затем начинают гравитационную подачу частиц 3 сепарируемого зернового материала в сепарирующую камеру 4 со стороны расположения струйного генератора 5. Для осуществления этой операции используют вибролоток 2. На частицы 3 сыпучей смеси зернового материала, находящиеся в свободном падении, воздействуют под острым углом к вертикали аэродинамическим потоком воздуха, сформированным в виде подвижных снизу вверх системы отдельных струй, аэродинамически взаимодействующих между собой благодаря расширению и эффекту Коанда. Турбулентности аэродинамическому потоку прибавляют еще и равновеликие циркуляционные зоны, образующиеся в виде торроидов, каждый из которых концентричен каждой отдельной своей струе. Частицы 3 сыпучей смеси зернового материала, находясь под воздействием турбулентного аэродинамического потока, многократно вращаются в воздушном пространстве (поэтому их форма абсолютно не важна для процесса сепарации), поддерживаясь в потоке некоторое время благодаря постоянному перемещению последнего снизу вверх и постепенно пронизывая вниз поток, качественно разделяются и гарантированно попадают в соответствующий сборник фракций 10.The grain material is loaded into the hopper 1. Then begin the gravitational flow of particles 3 of the separated grain material into the separation chamber 4 from the side of the location of the jet generator 5. To carry out this operation, use a vibratory tray 2. The particles 3 of the free-flowing mixture of grain material that are in free fall are exposed an acute angle to the vertical with an aerodynamic air flow formed in the form of separate jets moving from bottom to top, aerodynamically interacting with each other due to the expanded th and Coanda effect. The turbulence of the aerodynamic flow is also added by equal-sized circulation zones formed in the form of torroids, each of which is concentric with each individual jet. Particles 3 of a granular mixture of grain material, under the influence of a turbulent aerodynamic flow, repeatedly rotate in airspace (therefore, their shape is absolutely not important for the separation process), maintained in the flow for some time due to the constant movement of the latter from the bottom up and gradually penetrating down the stream, they are qualitatively separated and guaranteed to fall into the appropriate collection of fractions 10.
Понятно, что от вида сыпучей смеси, ее исходного состояния, скорости воздушного потока (мощности привода 8), количество, форма и размеры протоков 7 в барабане 6 могут быть разными, а также в них могут быть закреплены любым известным способом патрубки 11 разнообразной конструкции, превращающие конструкцию дырчатого барабана 6 в сопловый барабан. Благодаря наклону патрубков 11 можно увеличить общую толщину аэродинамического потока и, соответственно, увеличить количество фракции разделения.It is clear that, depending on the type of the granular mixture, its initial state, air flow rate (drive power 8), the number, shape and dimensions of the
Существенное отличие предложенного технического решения от ранее известных заключается в новом принципе формирования «рабочего» аэродинамического потока воздуха из системы подвижных снизу вверх отдельных струй, а также в том, что струйный генератор устройства выполнен в виде принудительно вращающегося пустотелого дырчатого барабана с протоками на его образующей поверхности. Указанные отличия в совокупности позволяют существенно увеличить турбулентность аэродинамического потока воздуха, образовать поддерживающий слой воздуха, что в итоге позволяет существенно повысить качество процесса сепарации и производительность устройства. Ни один из известных способов сепарации и устройства для их осуществления не могут обладать указанными свойствами, поскольку почти все устройства имеют конструктивно неподвижные струйные генераторы, преимущественно с щелевыми соплами, а известные способы сепарации исчерпали свои возможности дальнейшего развития турбулентности, а если она все-таки и есть, то с большими циркуляционными зонами. Поэтому их технические возможности оказываются ограниченными.A significant difference between the proposed technical solution and the previously known ones lies in the new principle of forming a “working” aerodynamic air flow from the system of individual jets moving from bottom to top, and also in that the device’s jet generator is made in the form of a forcibly rotating hollow hole drum with ducts on its generatrix surface . These differences together can significantly increase the turbulence of the aerodynamic air flow, to form a supporting layer of air, which ultimately can significantly improve the quality of the separation process and the performance of the device. None of the known methods of separation and devices for their implementation can have the indicated properties, since almost all devices have structurally stationary jet generators, mainly with slot nozzles, and the known methods of separation have exhausted their possibilities for the further development of turbulence, and if it does there, then with large circulation zones. Therefore, their technical capabilities are limited.
Предложенное техническое решение проверено на практике, состоит из обычных деталей и узлов, не содержит элементы или процессы, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, из чего следует, что оно промышленно применимо. В известных источниках информации не обнаружено подобных способов сепарации и устройств для их осуществления аналогичного назначения с указанными отличными существенными признаками и преимуществами, что являются подтверждением возможности достижения указанного технического результата, а потому считается таковым, что может получить правовую защиту.The proposed technical solution is tested in practice, consists of ordinary parts and assemblies, does not contain elements or processes that could not be reproduced at the present stage of development of science and technology, which implies that it is industrially applicable. In the known sources of information, no such separation methods and devices for their implementation for a similar purpose with the indicated excellent essential features and advantages have been found, which are confirmation of the possibility of achieving the specified technical result, and therefore it is considered such that it can receive legal protection.
К техническим преимуществам предложенного технического решения в сравнении с прототипом можно отнести следующее:The technical advantages of the proposed technical solution in comparison with the prototype include the following:
- получение аэродинамического потока с более развитой турбулентностью за счет его формирования из системы отдельных струй с одновременным образованием множества равновеликих циркуляционных зон в виде торроидов;- obtaining an aerodynamic flow with more developed turbulence due to its formation from a system of individual jets with the simultaneous formation of many equal circulation zones in the form of torroids;
- уменьшение расхода воздуха из-за уменьшения суммарной площади протоков в сравнении с щелевыми соплами;- reduction in air flow due to a decrease in the total duct area compared to slotted nozzles;
- уменьшение энергозатрат на формирование аэродинамического потока по этой же причине;- reduction of energy consumption for the formation of the aerodynamic flow for the same reason;
- увеличение времени пребывания сыпучей смеси в активной зоне аэродинамического потока за счет его постоянного перемещения снизу вверх;- increase the residence time of the bulk mixture in the active zone of the aerodynamic flow due to its constant movement from the bottom up;
- повышение качества сепарации сыпучей смеси за счет увеличения турбулентности аэродинамического потока, времени пребывания, частиц смеси в нем, увеличения подвижности частиц смеси, то есть времени;- improving the quality of separation of the granular mixture by increasing the turbulence of the aerodynamic flow, residence time, particles of the mixture in it, increasing the mobility of the particles of the mixture, that is, time;
- расширение технико-функциональных возможностей устройства за счет оснащения его струйного генератора вращающимся пустотелым дырчатым барабаном;- expanding the technical and functional capabilities of the device by equipping its jet generator with a rotating hollow hole drum;
- повышение производительности процесса сепарации за счет возможности увеличения скорости аэродинамического потока.- increasing the efficiency of the separation process due to the possibility of increasing the speed of the aerodynamic flow.
Социальный эффект от внедрения изобретения по сравнению с использованием прототипа получают за счет повышения качества процесса сепарации сыпучей смеси, благодаря чему получат большее количество сепарированного материала в каждой фракции, а также за счет исключения необходимости повторной сепарации некачественно разделенной смеси.The social effect of the introduction of the invention in comparison with the use of the prototype is obtained by improving the quality of the process of separation of the granular mixture, due to which a greater amount of separated material in each fraction will be obtained, as well as by eliminating the need for re-separation of the poorly separated mixture.
Экономический эффект от внедрения изобретения по сравнению с использованием прототипа получают благодаря повышению производительности устройства, что в итоге уменьшает чисто технологическое время его эксплуатации.The economic effect of the introduction of the invention in comparison with the use of the prototype is obtained by increasing the productivity of the device, which ultimately reduces the purely technological time of its operation.
После описания предложенного способа сепарации сыпучей смеси в текучей среде и устройства для его осуществления специалистам в данной отрасли знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным, будучи представленным данным примером. Многочисленные возможные модификации элементов устройства, в частности конструкции барабана, струйного генератора, их размеры, могут изменяться в зависимости от вида и состояния исходного сепарируемого сырья, степени загрязнения воздуха, вида и свойств загрязнений и, понятно, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний и рассматриваются таковыми, что находятся в пределах объема предложенного технического решения.After describing the proposed method for separating a granular mixture in a fluid and a device for its implementation, specialists in this field of knowledge should be obvious that all of the above is only illustrative and not restrictive, as presented by this example. Numerous possible modifications to the elements of the device, in particular the design of the drum, the jet generator, their sizes, can vary depending on the type and condition of the source material being separated, the degree of air pollution, the type and properties of pollution and, of course, are within the scope of one of the usual and natural approaches in this field of knowledge and are considered such that are within the scope of the proposed technical solution.
Квинтэссенцией предложенного технического решения является то, что благодаря выполнению струйного генератора в виде дырчатого вращающегося барабана удалось открыть путь для дальнейшего развития турбулентности аэродинамического потока, увеличить длительного времени пребывания сепарируемой смеси в активной части сепарирующей камеры, иначе влиять системой струй на сепарируемый материал, и именно эти обстоятельства позволили приобрести предложенному способу сепарации и устройству для его осуществления перечисленные выше и другие преимущества. Изменение предложенного принципа формирования аэродинамического потока из системы отдельных струй на другие, естественно, ограничивает спектр преимуществ, перечисленных выше, и не может считаться новыми техническими решениями в данной области знаний, поскольку другие подобные описанному способу сепарации и устройству для его осуществления уже не требуют никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, а потому и не могут считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, подлежащими защите охранными документами в соответствии с действующим законодательством.The quintessence of the proposed technical solution is that thanks to the implementation of the jet generator in the form of a rotary hole drum, it was possible to open the way for the further development of turbulence of the aerodynamic flow, to increase the long residence time of the separated mixture in the active part of the separation chamber, otherwise they affect the separated material by the jet system, and it is these circumstances allowed to purchase the proposed separation method and device for its implementation listed above and other eimuschestva. Changing the proposed principle of the formation of an aerodynamic flow from a system of individual jets to others naturally limits the range of advantages listed above and cannot be considered new technical solutions in this field of knowledge, since others similar to the described separation method and device for its implementation no longer require any creative approach from designers and engineers, and therefore can not be considered the results of their creative activities or new objects of intellectual property and subject to protection by protective documents in accordance with applicable law.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010124716/03A RU2431529C1 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Method of separating loose mix in fluid and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010124716/03A RU2431529C1 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Method of separating loose mix in fluid and device to this end |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2431529C1 true RU2431529C1 (en) | 2011-10-20 |
Family
ID=44999152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010124716/03A RU2431529C1 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Method of separating loose mix in fluid and device to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2431529C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017029610A1 (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | Mclean Andrew Thomas | Cleaning of aggregate materials such as rail track ballast material |
| RU237001U1 (en) * | 2024-12-13 | 2025-09-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Луганский государственный аграрный университет имени К.Е.Ворошилова" | Pneumatic separator for bulk granular materials |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1420593A (en) * | 1920-08-31 | 1922-06-20 | Titchmarsh John Edward | Separating machine |
| SU1360823A2 (en) * | 1985-10-09 | 1987-12-23 | Научно-Производственное Объединение "Меркани" | Arrangement for sorting wooden particles |
| SU1479141A1 (en) * | 1987-02-17 | 1989-05-15 | Ю. А. Иванов | Device for sorting loose material by density |
| SU1713681A1 (en) * | 1989-03-31 | 1992-02-23 | Челябинский Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства | Pneumatic separator |
| UA60254C2 (en) * | 2003-06-26 | 2005-07-15 | Volodymyr Stepanovych Sukhin | Method and device for separation of loose mixture in fluid medium |
| RU2270061C2 (en) * | 2003-12-04 | 2006-02-20 | Владимир Митрофанович Косилов | Device for separation of loose mixture in fluid medium |
| RU74587U1 (en) * | 2008-02-06 | 2008-07-10 | Александр Владиславович Рыбалко | PNEUMATIC SEPARATOR FOR SEPARATION OF BULK MATERIALS |
-
2010
- 2010-06-16 RU RU2010124716/03A patent/RU2431529C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1420593A (en) * | 1920-08-31 | 1922-06-20 | Titchmarsh John Edward | Separating machine |
| SU1360823A2 (en) * | 1985-10-09 | 1987-12-23 | Научно-Производственное Объединение "Меркани" | Arrangement for sorting wooden particles |
| SU1479141A1 (en) * | 1987-02-17 | 1989-05-15 | Ю. А. Иванов | Device for sorting loose material by density |
| SU1713681A1 (en) * | 1989-03-31 | 1992-02-23 | Челябинский Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства | Pneumatic separator |
| UA60254C2 (en) * | 2003-06-26 | 2005-07-15 | Volodymyr Stepanovych Sukhin | Method and device for separation of loose mixture in fluid medium |
| RU2270061C2 (en) * | 2003-12-04 | 2006-02-20 | Владимир Митрофанович Косилов | Device for separation of loose mixture in fluid medium |
| RU74587U1 (en) * | 2008-02-06 | 2008-07-10 | Александр Владиславович Рыбалко | PNEUMATIC SEPARATOR FOR SEPARATION OF BULK MATERIALS |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017029610A1 (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | Mclean Andrew Thomas | Cleaning of aggregate materials such as rail track ballast material |
| RU237001U1 (en) * | 2024-12-13 | 2025-09-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Луганский государственный аграрный университет имени К.Е.Ворошилова" | Pneumatic separator for bulk granular materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8123041B2 (en) | Method and device for separation of a loose mixture in a fluid medium | |
| RU2403096C1 (en) | Method of loose mix separation in fluid and device to this end | |
| RU2391150C1 (en) | Pneumatic system for installation of loose mixture air separation in fluid medium | |
| WO2011090452A1 (en) | Method for separating a free-flowing mixture in a flowing medium and apparatus for carrying out said method | |
| Xing et al. | Experimental study on velocity field between two adjacent blades and gas–solid separation of a turbo air classifier | |
| Huang et al. | CFD simulation and parameter optimization of the internal flow field of a disturbed air cyclone centrifugal classifier | |
| DK147654B (en) | RADIATOR WITH FLUIDIZED RENT | |
| RU2431529C1 (en) | Method of separating loose mix in fluid and device to this end | |
| RU2462319C2 (en) | Method of separating loose mix in fluid and device to this end | |
| CN108479638B (en) | A granulation device for sintered flux and method for preparing sintered flux with the same | |
| RU159812U1 (en) | DEVICE FOR SEPARATION OF BULK MIXTURE IN A FLUID | |
| RU63716U1 (en) | DEVICE FOR SEPARATION OF BULK MIXTURE IN A FLUID | |
| CN110935626A (en) | Novel chemical material screening machine for chemical industry | |
| RU2294795C2 (en) | Method of mixing of the bulk materials and the aerodynamic device for its realization | |
| RU99360U1 (en) | DEVICE FOR SEPARATION OF BULK MIXTURE IN A FLUID | |
| CN115739593A (en) | Mine material classifying and screening equipment and classifying and screening method | |
| CN112517397B (en) | Sorting method and sorting device | |
| JP2007319739A (en) | Dry-type separation apparatus | |
| UA60254C2 (en) | Method and device for separation of loose mixture in fluid medium | |
| RU2479353C1 (en) | Dressing device | |
| CN117339770A (en) | Flotation column | |
| RU186884U1 (en) | SEPARATOR FOR SEPARATION OF BULK MIXTURE IN FRACTION | |
| UA45881A (en) | METHOD OF SEPARATION OF BULK MIXTURE IN LIQUID MEDIA AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2676789C1 (en) | Method of separation of bulk mixture in a flow environment and device for its implementation | |
| UA97423C2 (en) | Method and device for separating bulk material in flowing fluid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130617 |