Спосіб розділення сумішей в повітряному інерційному сепараторі

Корисна модель, що пропонується, відноситься до способу сортування матеріалів повітряними безрешетними машинами, які використовують аеродинамічні характеристики компонентів сумішів і можуть бути застосовані в гірничій галузі для збагачення корисних копалин, а також в сільському господарстві для очищення та сортування насіннєвих та зернових матеріалів. Можливо використовувати такі машини і в харчовій, хімічній та інших галузях промисловості. Відомий спосіб поділу суміші за аеродинамічними характеристиками, коли суміш потрапляє в повітряний потік і її складові змінюють характер руху в залежності від маси, розмірів часток, їх форми і властивостей поверхні. Для створення потоку застосовують відцентрові вентилятори, які утворюють горизонтальний, похилий або вертикальний потік [див. Гапоненко B.C., Войтюк Д.Г. Сільськогосподарські машини. К. Урожай, 1992р., с.228]. У вертикальному повітряному потоці, який утворюється у вертикальному каналі, частки суміші знаходяться під дією двох сил тиску: повітряного потоку від вентилятора і сили тяжіння і, таким чином, можливо отримати лише дві фракції. В таких сепараторах дуже складно регулювати потік та його потужність. У горизонтальному та похилому потоці можливо отримати декілька фракцій - більше двох [див. Войтюк Д.Г. та інші. Сільськогосподарські машини. К. Урожай, 1994р., с.318]. Але для підвищення ефективності розділення компонентів в суміші необхідно значно збільшувати розміри робочого каналу, що складно, а іноді і не можливо в існуючи х сучасних машинах. Відомий спосіб розділення насіннєвих сумішей у нахиленому повітряному потоці, який передбачає створення в нахиленому каналові повітряного потоку, рівномірну подачу вихідної суміші в потік і виведення продуктів розділення із нього, при цьому повітряний потік створюють нерівномірним по висоті каналу (див. деклараційний патент на винахід UA №70667А, МПК 7В 07В 4/00, 2004). Але незначна низька ефективність розділення, що спричиняє невисоку якість розділення при збільшенні подачі суміші в каналі із-за взаємо захоплення часток різних компонентів, є недоліком вищезгаданого способу, який використовується для насіння і тільки. Відомий спосіб інтенсифікації розділення насіннєвих сумішей у повітряному потоці, який включає створення нерівномірного по висоті каналу повітряного потоку, рівномірну дозовану подачу вихідного матеріалу в нахилений або горизонтальний повітряний потік і виведення продуктів розділення із нього, при цьому, вихідний матеріал у нахилений або горизонтальний повітряний канал подають назустріч повітряному потоку під гострим кутом до його напряму, [див. деклараційний патент на корисну модель UA №9928И. МПК 7В 07В 4/02, 2005]. За кількість схожих ознак та за технічними показниками вищезгаданий спосіб прийнято прототипом, тобто, найближчим аналогом, що має спільні ознаки: розділення суміші у повітряному потоці інерційного сепаратора, створення повітряного потоку та подання назустріч йому суміші й виведення матеріалу за фракціями. В основу корисної моделі поставлена здача удосконалення способу розділення суміші у горизонтальному або нахиленому повітряному потоці як по щільності, так і по розміру часток шляхом збільшення розбіжності аеродинамічних характеристик компонентів матеріалів за рахунок подачі матеріалу з підвищеною швидкістю до зустрічного потоку повітря. Такий швидкий потік матеріалу з урахуванням швидкості ламінарного потоку у каналі дозволяє зменшити розміри каналу з підвищеною якістю розділення та сортуванням різних матеріалів тому, що подання їх можливо при зміні кута нахилу транспортерного засобу, що подає матеріал. Транспортер отримує вібрацію від того, що він має знизу пружину та отримує вібрацію від працюючого привода або допоміжного вібратора. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у способі розділення сумішей у горизонтальному повітряному потоці, що пропонується, подають з визначеною швидкістю назустріч йому матеріал, який потребує поділу на фракції, при цьому для регулювання кута нахилу засобу, який подає матеріал, змінюють кут нахилу транспортера в залежності від аеродинамічних характеристик матеріалу. Швидкість суміші, що подається транспортером, визначена досвідом і коливається від 2м/сек, до 15м/сек, в залежності від щільності матеріалу. Транспортер, який направляє суміш в повітряний потік, підпружинений, тобто, знизу має пружину або зверху підвішений на пружині і пов'язаний з вібраціями, які утворюються від розбалансованості двигуна вентилятора. Спосіб, що пропонується, можливо здійснювати з особливістю зміни нахилу транспортера, його вібрації та наявності зустрічного повітряного потоку. Це дозволяє максимально збільшити траєкторію розсіву суміші, див. Фіг.2, на якій: V0 - швидкість тіла, що сходить з транспортера (швидкість стрічки); D - умовний діаметр (розмір часток); r - щільність тіла; Sy - умовна площа тіла; Sу = k1 · D2 k1 - коефіцієнт, що враховує форму тіла при опорі повітряному потоку; t - час польоту часток; k2 - коефіцієнт, що враховує форму тіла, при визначенні ваги; m - маса тіла; m = r × k2 × D3 Сила впливу повітряного потоку: F = P · S у = P · k1 · D 2 = m · a P · k1 · D 2 = r · k 2 · D 3 · a a= P × k1 × D 2 r × k 2 × D3 див Фіг.3. Відстань, на яку летить тіло при відсутності опіру середи L0 2× H g Зміна відстані польоту тіла при впливі повітряного потоку DL. L0 = V0 × t = V0 × a × t 2 P × k1 t 2 D2 P × k1 t 2 1 = × × = × × 2 r × k 2 2 D3 r × k 2 2 D (1) Ми бачимо, що є обернено пропорційна залежність між діаметром і зміною відстані польоту тіла DL. Перша складова багаточлена (1) для тіл однакової форми та щільності, що летять з однієї висоти, буде постійною величиною. Тоді формула матиме вигляд: DL = 2 P × k1 t 1 k3 = × , r × k2 2 D де Тобто, зі збільшенням розміру тіла у два рази зменшується відстань польоту DL в два рази. Регулювання і настроювання можливо здійснювати трьома способами: - швидкістю стрічки транспортера; - кутом нахилу транспортера; - швидкістю потоку (видатком) повітря. Якщо застосувати ці способи, а також вібрацію, у повітряному інерційному сепараторі, то можливо одержати високоякісне розділення суміші, яке не може бути отримане в інших сепараторах. Для здійснення пропонованого способу наведено креслення (Фіг.1), на якому зображений повітряний інерційний сепаратор з горизонтальним потокам. Сепаратор складається з вентилятору 1, який створює повітряний потік в каналі 2, зверху якого розташований бункер 3, з якого матеріал, що поділяється, подається на механізм регулювання матеріалу, що виконаний, наприклад, у вигляді транспортера 4. Транспортер 4 має гвинтовий підіймач 5, який змінює кут його нахилу до горизонту. Далі робочий канал 2 переходить в трубопровід 6, який має значно менший поперечний переріз. Трубопровід 6 з'єднаний з циклоном 7, який має пристрій для відділення пилу з затвором 8. Транспортер 4 розташований на пружинах або підвішений на двох пружинах і вібрує. Канал 2 у нижній частині має декілька блоків виходів 9, в які потрапляють частки матеріалу за їх аеродинамічними характеристиками. Блоки виходів матеріалу - це є приймачі А, Б, В, Г, Д. Запропонований спосіб реалізується у згаданому сепараторі наступним чином. Вентилятор 1 створює повітряний потік в робочому каналі 2 вздовж його. Швидкість потоку підбирається в залежності від матеріалу, який поділяють на фракції. Матеріал подається з бункера 3 на транспортер 4, який розганяє його до швидкості, що дорівнює швидкості повітряного потоку. Під дією повітряного потоку важкі частки матеріалу потрапляють в приймач Д, а легкі - в приймач А. Між приймачами А і Д розташовані проміжні приймачі для фракцій, що знаходяться між самими важкими і легкими. Збільшення куту a нахилу транспортера, а, також, швидкості потоку і вібрації при розділенні матеріалу, приводить до зменшення розсіювання і зменшення траєкторії руху компонентів. Це дозволяє зменшити довжину каналу. Сировина, тобто, матеріал, що розділюється, подається з бункеру 3, в якому можливо бути розташована регульована заслінка подання сировини та вал примусового подання на стрічку транспортера 4, який розганяє сировину до необхідної величини швидкості і подає її в робочу зону сепаратора. Вентилятор 1 крізь трубопровод і циклон 7 засмоктує повітря і подає його у робочу зону 2 сепаратору. На стрічці транспортера 4 під дією вібрації утворюється початковий розподіл сировини. В робочій зоні каналу 2 під дією зустрічного повітряного потоку та швидкого подання сировини, здійснюється розділення на легкі та тяжкі фракції. Легкі фракції та парусні частки осідають ближче до правого торця сепаратора в лоток А, що означений на Фіг.1. Тяжкі частки поділяємого матеріалу осідають в лотки Д, Г. Пилоподібні частки переміщуються у циклон 7, де крізь повітряний затвор 8 виводяться зовні. Можливість регулювання нахилу транспортера 4 дозволяє підібрати необхідну швидкість подання суміші, тобто сировини. Запропонований спосіб дозволяє отримати момент інерції часток від підвищення їх маси, що збільшується в кубі, а опір потоку збільшується в квадраті, що в кінцевому результаті дає можливість розділяти суміші на фракції, як по щільності, так і по розміру часток. Спосіб з суттєвими ознаками, що заявляються, перевірений на практиці роботи сепаратора, а його суттєві ознаки авторами не виявлені в відомих джерелах інформації. DL = k 3