Спосіб сепарації сипучих матеріалів під дією коливань і пристрій для його здійснення

1 Спосіб сепарації сипучих порошкоподібних матеріалів під дією коливань шляхом переміщення високодисперсної і грубодисперсної фракцій по ухилу коливної неперфорованої поверхні, встановленої під гострим кутом до горизонту, який відрізняється тим, що рух обох фракцій спрямовують вниз по ухилу коливної неперфорованої поверхні і частки грубодисперсної фракції виділяють із сипучого матеріалу шляхом їх потрапляння на поверхні, які поділяють сипкий матеріал і встановлені над неперфорованою коливною поверхнею 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що переміщення фракцій матеріалу здійснюють по плоскій поверхні, а коливання спрямовують перпендикулярно до неї 3 Пристрій для сепарації сипучих порошкоподібних матеріалів під дією коливань, що включає вібропривід, завантажувальний бункер, приймальні ємності високодисперсної і грубодисперсної фракцій, установлений під кутом нахилу до горизонту робочий орган - дек з плоскою поверхнею, який відрізняється тим, що у робочому органі над поверхнею дека під тупим кутом нахилу до поверхні дека і водночас під від'ємним тупим кутом нахилу до горизонту встановлені пластини з можливістю регулювання відстаней між ними уздовж нахилу поверхні дека, а також з можливістю регулювання положення пластин щодо поверхні дека по висоті Винахід відноситься до сепарації порошкоподібних сипких матеріалів Даний спосіб сепарації сипучої суміші й пристрій для його здійснення можуть бути застосовані у фармацевтичній, ХІМІЧНІЙ чи харчовій промисловості, наприклад, для відділення борошна від домішок, що засмічують Аналогічні функції по сепарації сипких матеріалів можна виконувати ситовим способом [1] на розсівах, буратах, відцентрових і вібраційних просіювачах [2], які широко використовуються на підприємствах харчової і хімічної промисловості Сепарація сипких порошкоподібних матеріалів ситовим способом має значні недоліки Зменшення прохідного перетину комірок сита сприяє їхньому забиванню високодисперсним сипким продуктом із різко виявленими аутогезійними зв'язками часток між собою й адгезійними зв'язками часток з сепаруючою поверхнею сита І, як наслідок, таке явище викликає зниження ефективності і питомої продуктивності процесу ситової сепарації, а також виникає необхідність частої чистки сит При збільшеній вологості порошкоподібної суміші процес ситової сепарації стає неможливим Крім того, у сит із дрібними комірками, виконаних з неміцного матеріалу, досить швидко зношується ситова поверхня Спосіб ситової сепарації обмежений у своїх можливостях при сепарації важкосипучого матеріалу Ще одним аналогом даного винаходу є пневмосепарація [3], яка ще удосконалюється як для потреб крупного виробництва, так і для одержання високодисперсних порошків із вузьким гранулометричним складом Найбільше поширення одержали відцентрові сепаратори з обертовими тарілками, що відносяться до апаратів з нерухомою зоною поділу [3] Недоліками цих апаратів є мала ефективність поділу, складність конструкції і підвищене спрацювання обертових частин На сьогодні, для сепарації високодисперсних порошків ці апарати не придатні Найбільш близьким до пропонованого винаходу по технічній суті і результатам, що досягаються, й аналогом по функції поділу сипучого матеріалу є спосіб віброадгезійної сепарації [4] та віброадгезійний сепаратор [5] для поділу сипучої суміші на дві фракції на неперфорованій коливній 00 47872 поверхні, що сепарує, по адгезшним властивостям часток Цей спосіб заснований на вібропереміщенні грубо - і високодисперсних часток у протилежних напрямках по похилій до горизонту неперфорованш сепаруючій поверхні, що вертикально, чи під кутом до вертикалі коливається Грубодисперсна фракція суміші, що складається з важчих часток, під дією переважних сил ваги і нормальної реакції поверхні, скачується вниз по ухилу поверхні дека, що сепарує, і попадає в прийомну ємність для цієї фракції Високодисперсна фракція суміші під дією переважних сил інерції, яка виникає внаслідок коливань, і адгезії рухається нагору уздовж похилої неперфорованої поверхні і попадає в прийомну ємність для неї Для того, щоб частки високодисперсної фракції, які мають СИЛЬНІШІ адгезійні зв'язки, не налипали на поверхню дека у внутрішніх каналах дека, які паралельні до напрямку коливань, знаходяться ударники, які ударяються об внутрішню нижню сторону робочої верхньої пластини дека в кожнім періоді коливань Тоді відбувається відрив пов'язаних силою адгезії з поверхнею деки часток високодисперсної фракції від дека і зміщення цих часток уздовж поверхні дека нагору Оскільки В більшості випадків адгезійні властивості більше виражені у дрібніших високодисперсних часток ніж у крупніших грубодисперсних, то віброадгезійним способом можна також здійснювати функції ситового сепаратора Недоліком цього способу і конструкцій на його основі є недостатньо велика питома продуктивність Викликаний цей недолік протилежно спрямованим рухом часток різних фракцій по поверхні, що сепарує Із-за цього частки різних фракцій при значній КІЛЬКОСТІ подаваної сипучої суміші перешкоджають рухатись одна одній численними механічними зіткненнями і аутогезійними зв'язками, які виникають при цих зіткненнях Тому, для підтримки високої технологічної ефективності процесу поділу фракцій, тобто для виключення явища захоплення однією фракцією часток іншої фракції, обсяг подаваної суміші повинен бути строго обмежений у залежності від розмірів поверхні, що сепарує В основу цього винаходу покладено задачу з метою підвищення продуктивності знайти новий спосіб сепарації сипучої суміші з використанням адгезійних властивостей часток і розробити пристрій для його здійснення шляхом вдозміни віброадгезійного способу сепарації [4], через використання односпрямованого руху фракцій сипучої суміші вниз уздовж нахилу коливної неперфорованої поверхні для виключення можливості взаємних перешкод руху часток різних фракцій одна одній Рішення задачі досягається завдяки тому, що в пропонованому способі сепарації сипких порошкоподібних матеріалів при переміщенні під дією коливань високодисперсної і грубодисперсної фракцій матеріалу по ухилу коливної неперфорованої поверхні, згідно винаходу, рух обох фракцій спрямовують вниз по ухилу коливної неперфорованої поверхні і частки грубодисперсної фракції виділяють із сипучого матеріалу шляхом їх потравлення на ПОДІЛЯЮЧІ сипкий матеріал поверхні, які встановлені на визначеній висоті над неперфорованою коливною поверхнею Виділення часток грубодисперсної фракції здійснюється завдяки їх значно більшій висоті польоту над коливною неперфорованою поверхнею Найповніше використання енергії коливань для досягнення найбільшої різниці висот польоту між частками грубодисперсної і високодисперсної фракцій при їх польоті над сепаруючою поверхнею досягається, коли коливання сепаруючої поверхні спрямовані перпендикулярно до цієї поверхні У цьому випадку поверхня повинна бути плоскою На основі пропонованого способу розроблений пристрій для сепарації сипучих порошкоподібних матеріалів, який включає вібропривід, завантажувальний бункер, приймальні ємності, установлений під гострим кутом до горизонту робочий орган - деку з плоскою поверхнею, що обгороджена боковими бортами згідно винаходу, на однаковій відстані над поверхнею дека, під тупим кутом нахилу до дека, водночас, під від'ємним тупим кутом нахилу до горизонту встановлені пластини з можливістю регулювання відстаней між ними уздовж нахилу поверхні дека, та з можливістю регулювання положення пластин щодо поверхні дека по висоті На рис представлена принципова схема пристрою для реалізації пропонованого способу сепарації сипких матеріалів Пристрій має завантажувальний бункер 1 із заслінкою 2 для регулювання подачі сипучої суміші, вібропривід З, що приводить у коливальний рух робочий орган 4, установлений на ресорах 5, приймальні ємності 6 і 7 для грубодисперсної і високодисперсної фракцій суміші ВІДПОВІДНО Робочий орган 4 являє собою плоский нахилений до горизонту дек, над поверхнею якого встановлений пакет поділяючих пластин 8, з можливістю його переміщення по висоті щодо поверхні дека за допомогою регулювальних гвинтів 9 Пластини 8 встановлюються під тупим кутом нахилу до дека 4 і, водночас, під від ємним тупим кутом нахилу до горизонту з можливістю регулювання відстаней між собою уздовж нахилу дека 4 Пластини 8 встановлюються паралельно одна одній на однаковій відстані від поверхні дека Відстані між самою нижньою пластиною з пакета пластин 8 і найближчою до неї перевищує рівні відстані між іншими пластинами Працює пристрій таким чином Суміш з верхнього завантажувального бункера 1 подається на деку 4, що коливається з частотою 25Гц і амплітудою 2 - 4мм У процесі впливу сили інерції коливань на подавану сипучу суміш, а вона рухається вниз по похилій поверхні дека 4 з етапами польоту над нею і ковзання по її поверхні При цьому грубодисперсні частки рухаються значно швидше і значно вище у польоті над поверхнею дека 4 По досягненні каскаду пластин 8 грубодисперсні частки заскакують на пластини, рухаються по ним, а з них попадають у збірник грубодисперсної фракції суміші 6 Високодисперсні частки, які не можуть у польоті досягти пластин, рухаються під пластинами і попадають у збірник 7 Процес потрапляння грубодисперсних часток на каскад поділяючих пластин 8 здійснюється таким чином Спочатку частина грубодисперсних 47872 часток попадає на першу - саму верхню пластину На наступні, нижні по розташуванню пластини потраплять ті грубодисперсні частки, траєкторія польоту яких пройде під попередніми, верхніми пластинами Якщо знайдеться частка, яка по траєкторії свого польоту пройде під усіма, крім останньої, пластинами завдяки зіткненням о найближчі до дека краї і частину нижньої неробочої площини пластин, то вона потрапить на останню пластину Причина цьому є те, що відстань між останньою, самою нижньою пластиною, і передостанньою пластинами перевищує відстань між іншими пластинами Ця конструктивна особливість при вірному розрахунку відстаней між пластинами, які залежать від властивостей грубо дисперсних часток та геометричних і кінематичних параметрів коливань поверхні дека допомагає врахувати усі можливі траєкторії польоту грубодисперсних часток для їх потрапляння на ПОДІЛЯЮЧІ пластини 8 Фізична суть процесу полягає в тім, що грубодисперсні частки сипучої суміші через слабші адгезійні зв'язки і більшу питому вагу легко відриваються від нахиленої до горизонту поверхні дека, легко переборюють опір повітря і здійснюють політ над поверхнею дека на більшій висоті [6], ніж частки високодисперсної фракції Крім того, повітряний потік, що виникає внаслідок руху сепаруючої пластини нагору, за своїм напрямком допомагає польоту грубодисперсних часток вверх Для високодисперсних часток дуже сильно знижують енергію і швидкість відриву від поверхні дека СИЛЬНІШІ адгезійні зв'язки, а польоту цих часток, які мають меншу питому вагу, дуже протидіє сила опору повітря, через що виникає значна різниця висот польоту часток високодисперсної і грубодисперсноі фракцій Крім того, високодисперсні частки відриваються від поверхні дека пізніше грубодисперсних часток, як правило, у момент, коли сила інерції, яка виникає внаслідок коливань, має максимальне значення і спрямована вверх Тоді віброприскорення поверхні, по якій рухається сипкий матеріал, має максимальне значення, або майже максимальне значення, а поверхня дека буде знаходитись у крайньому верхньому положенні, або майже в ньому ВІДПОВІДНО У цю мить повітряного потоку майже немає і буде починатися рух дека униз, при якому повітряний потік буде спрямова ний проти польоту високодисперсних часток нагору Для збільшення різниці висот польоту часток, яка залежить від властивостей часток фракцій, кінематичних і геометричних параметрів коливного руху, можна збільшити віброприскорення поверхні деки, через що збільшиться сила інерції вібрацій і сили повітряних потоків, які впливають на частки З експериментів, продуктивність пропонованого способу сепарації при однакових параметрах робочих поверхонь дек експериментальних пристроїв ВДВІЧІ перевищує продуктивність віброадгезійного способу при однакових показниках якості сепарації сипучої суміші з продуктів помелу пшеничного зерна Крім того, завдяки більшому куту нахилу деки до горизонту і спрямованому нагору перпендикулярно до руху суміші напрямку коливань, явище налипання високодисперсних часток на поверхню деки, на відміну від віброадгезійної сепарації, відсутнє без застосування будь-яких додаткових приладів Джерела інформації, які використовуються при складанні заявки 1 Коузов П А Основы анализа дисперстного состава промышленных пылей и измельченных материалов, Л , Изд «Химия» с 92 2 Оборудование предприятий общественного питания ВЗ-хт Т 1 Механическое оборудование Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Технология и организация общественного питания" / В Д Елхина, А Д Журин, Л П Проничкина, М К Богачев - М Экономика, 1987 С 44-64 3 Барский М Д Фракционирование порошков -М Недра, 1980 -327с 4 Заплетніков І М , Фалько Л Г , Фалько О-др Л Механіка вібропереміщення сипких високодисперсних продуктів // Харчова промисловість - К , 1998 -Вил 43-44, с 115-119 (прототип) 5 SU 1489855 А1 (СССР), МКИ В 07 В 13/00, Виброадгезионный сепаратор / Л Г Фалько, А А Криковцев - Опубликовано в Б И , 1989, № 24 (прототип) 6 Блехман И И , Джанелидзе Г Ю Вибрационное перемещение - М Наука, 1964 - 412с, с 89-90 47872 ФІГ. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71