Спосіб сепарації сипких матеріалів і пристрій для його здійснення

1 Спосіб сепарації сипких матеріалів, що здійснюється під дією коливань при односпрямованому русі усіх часток порошкоподібної суміші донизу, який відрізняється тим, що спочатку сипка суміш рухається між двома коливними поверхнями при взаємодіях із кожною коливною поверхнею в кожному періоді коливань, а після виходу із простору між коливними поверхнями частки суміші востаннє взаємодіють із коливною поверхнею, яка знизу довша за іншу, та здійснюють від цієї коливної поверхні політ, у якому ВІДДІЛЯЮТЬСЯ одна від одної ВІДПОВІДНО до дальності свого польоту, після чого кожна частка суміші шляхом падіння потрапляє в обмежений для часток її фракції простір 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що рух сипкої суміші донизу здійснюється між вертикальними плоскими поверхнями, які коливаються перпендикулярно до власних площин 3 Пристрій для сепарації сипких матеріалів, що включає вібропривід, завантажувальний бункер, приймальні ємності для усіх фракцій порошкоподібної сипкої суміші, робочий орган, який відрізняється тим, що робочий орган включає три нерухомо зв'язані та паралельні між собою вертикальні пластини, відстань між якими регулюється, з яких середня знизу довша за ІНШІ, а у верхніх частинах пластини непаралельні і відстань між ними збільшена, причому паралельні поверхні пластин разом із бічними бортами, які перпендикулярні до них, утворюють два обмежених простори Винахід відноситься до сепарації порошкоподібних сипких матеріалів, особливо до сепарації сипких матеріалів із підвищеними адгезійними і аутогезійними властивостями Даний спосіб сепарації сипких матеріалів і 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 істотний недолік Зменшення прохідного перетину комірок сита сприяє їхньому забиванню високодисперсними частками сипкої суміші з різко виявленими аутогезійними зв'язками між собою й адгезійними зв'язками з поверхнею сита Як наслідок, це явище викликає зниження ефективності і питомої продуктивності процесу ситової сепарації, а також виникає необхідність частої чистки сит При збільшеній вологості порошкоподібної суміші процес ситової сепа рації стає неможливим Крім того, у сит із дрібними комірками, виконаних із неміцного матеріалу, досить швидко зношується ситова поверхня Таким чином, спосіб ситової сепарації - обмежений у своїх можливостях при сепарації важко сипучого матеріалу з сильними адгезійними зв'язками Ситовий спосіб також не придатний для розділу сипких матеріалів, частки яких мають однаковий розмір Аналогічні функції по сепарації сипких матеріалів можна виконувати віброадгезіиним способом [3] на віброадгезійному сепараторі [4] Цей спосіб засновано на вібропереміщенні крупно- і дрібнодисперсних часток у протилежних напрямках по нахиленій до горизонту неперфорованій поверхні, що вертикально, чи під кутом до вертикалі коливається Крупнодисперсна фракція суміші, що складається з важчих часток, під дією переважних для неї сил ваги і нормальної реакції поверхні, скачується вниз по нахилу плоскої поверхні, що сепарує, і попадає в приймальну ємність для часток цієї фракції Дрібнодисперсна фракція суміші під дією переважних для неї сил адгезії і інерції, рухається нагору уздовж коливної нахиленої неперфо (О о (О 60146 рованої поверхні і потрапляє у приймальну ємність для дрібнодисперсних часток Для того, щоб частки дрібнодисперсної фракції, які мають СИЛЬНІШІ адгезійні зв'язки, не налипали на поверхню, що сепарує, під нею у закритих знизу каналах, що паралельні до напрямку коливань, знаходяться ударники, які ударяються об нижню сторону поверхні, що сепарує, в кожнім періоді коливань В момент удару відбувається розрив адгезійних зв'язків, завдяки чому здійснюється відрив від поверхні, що сепарує, часток дрібнодисперсної фракції та зміщення цих часток уздовж поверхні деки нагору Оскільки у більшості сипких матеріалів адгезійні властивості сильніше виражені у дрібнодисперсних часток ніж у крупнодисперсних, то описаним способом [3] можна здійснювати функції ситового сепаратора Основними недоліками віброадгезійного способу сепарації і конструкцій на його основі є неможливість одночасної сепарації суміші більш ніж на дві фракції, мала питома продуктивність і недостатньо висока технологічна ефективність процесу сепарації при підвищених адгезійних властивостях дрібнодисперсних часток Мала питома продуктивність викликана протилежно спрямованим рухом часток різних фракцій по поверхні, що сепарує Через це частки різних фракцій при значній КІЛЬКОСТІ подаваної сипкої суміші перешкоджають рухатись одна одній численними механічними зіткненнями й аутогезійними зв'язками, які виникають при цих зіткненнях Тому, для підтримки високої технологічної ефективності процесу сепарації, тобто для виключення явища захоплення однією фракцією часток іншої фракції, обсяг подаваної суміші повинен бути обмежений в залежності від розмірів поверхні, що сепарує Найбільш близьким до пропонованого винаходу по технічній суті і результатам, що досягаються, є спосіб сепарації сипких матеріалів під дією коливань і пристрій для його здійснення [5], заснований на різниці висот польоту часток крупнодисперсної і дрібнодисперсної фракцій над коливною поверхнею Здійснюється цей спосіб при односпрямованому вібропереміщенні по нахилу (45-60) коливної плоскої поверхні усіх часток сипкого матеріалу, причому частки крупнодисперсної фракції витягаються із сипкої суміші шляхом їх заскоку на ПОДІЛЯЮЧІ поверхні, які встановлені на визначеній висоті над коливною поверхнею так, що ураховані будь-які траєкторії руху крупнодисперсних часток для їх потрапляння на ПОДІЛЯЮЧІ поверхні Витяг часток крупнодисперсної фракції здійснюється завдяки їх значно більшій висоті польоту над коливною поверхнею Суть процесу полягає в тому, що крупнодисперсні частки сипкої суміші через слабші адгезійні зв'язки безперешкодно відриваються від нахиленої до горизонту коливної поверхні, швидко переборюють опір повітря і здійснюють політ над коливною поверхнею на більшій висоті, ніж частки дрібнодисперсної фракції Для дрібнодисперсних часток знижують швидкість відриву від коливної поверхні адгезійні зв'язки, а польоту цих часток у значній мірі протидіє сила опору повітря, через що виникає значна різниця висот польоту часток дрібнодисперсної і крупнодисперсної фракцій Пристрій для реалізації описаного способу сепарації [5] включає завантажувальний бункер, вібропривід, приймальні ємності для сепарованих фракцій, робочий орган, що являє собою нахилену під кутом 45°-60° до горизонту пластину, над якою на визначеній відстані під тупим кутом нахилу до поверхні пластини і, водночас, під від'ємним тупим кутом нахилу до горизонту встановлені ПОДІЛЯЮЧІ пластини Принцип дії пристрою полягає у наступному Початкова сипка суміш рухається по нахиленій пластині, що коливається перпендикулярно до власної площини По досягненні поділяючих пластин крупнодисперсні частки потрапляють на них шляхом заскоку у польоті і рухаються по них, після чого потрапляють у приймальну ємність для крупнодисперсної фракції Дрібнодисперсні частки продовжують рухатись з етапами польоту і ковзання по нахиленій коливній пластині донизу і потрапляють у приймальну ємність для дрібнодисперсної фракції Основними недоліками описаного способу сепарації сипких матеріалів і пристрою на його основі [5] є неможливість одночасного поділу сипкого матеріалу більш ніж на дві фракції і недостатньо висока ефективність поділу сипкої суміші при її значній вологості, тобто при посилених у значній мірі адгезійних і аутогезійних зв'язках часток суміші В основу цього винаходу покладена задача з метою одночасної сепарації більш ніж на дві фракції, підвищення технологічної ефективності і збільшення продуктивності створити новий спосіб сепарації сипких матеріалів і пристрій для його здійснення шляхом використання різниці в адгезійних властивостях часток різних фракцій і різниці у впливу сили опору повітря на політ часток різних фракцій Рішення задачі досягається завдяки тому, що в пропонованому способі сепарації сипких матеріалів, що здійснюється під дією коливань при односпрямованому русі усіх часток порошкоподібної суміші донизу, згідно винаходу, спочатку сипка суміш рухається між двома коливними поверхнями при взаємодіях із кожною коливною поверхнею в кожному періоді коливань, а після виходу із простору між коливними поверхнями частки суміші востаннє взаємодіють із коливною поверхнею, яка знизу довша за другу, та здійснюють від цієї коливної поверхні політ, у якому ВІДДІЛЯЮТЬСЯ одна від одної ВІДПОВІДНО до дальності свого польоту, після чого кожна частка суміші шляхом падіння потрапляє в обмежений для часток її фракції простір Коли коливні поверхні є вертикальними і плоскими, то при постійному бомбардуванні цих поверхонь крупними частками на них найважче втриматись дрібнодисперсним часткам суміші, навіть при найсильніших адгезійних зв'язках, а траєкторія руху усіх часток суміші уздовж вертикалі вниз буде найкоротшою Тому при вертикальних плоских коливних поверхнях забезпечується безперешкодний і найкоротший, тобто, найшвидший рух суміші Коли коливання обох плоских вертикальних поверхонь спрямовані перпендикулярно до їхніх площин, то забезпечується найповніше використання сили інерції від коливань (тобто найменші витрати енергії) на політ часток суміші між поверх 60146 нями Тому найменші витрати енергії та найбільші між якими регулюється, з яких середня знизу довякість і продуктивність пропонованого способу ша за ІНШІ, а у верхніх частинах пластини непарасепарації забезпечуються, згідно винаходу, коли лельні і відстань між ними збільшена, причому рух сипкої суміші донизу здійснюється між вертипаралельні поверхні пластин разом із бічними бокальними плоскими поверхнями, які коливаються ртами, які перпендикулярні до них, утворюють два перпендикулярно до власних площин обмежених простори На Фіг 1 зображено схему пропонованого споНа фіг 2 представлена принципова схема собу сепарації сипких матеріалів Початкова сипка пристрою для реалізації пропонованого способу суміш із декількох фракцій безупинно надходить у сепарації сипких матеріалів Пристрій має - заванзамкнутий простір між двома коливними вертитажувальний бункер 4, вібропривід 6 (ексцентрикальними плоскими поверхнями 1 і 2 та рухається ковий), що приводить у горизонтальний коливальдонизу при одночасному впливу з боку коливних ний рух робочий орган 5, який включає паралельні поверхонь Частки крупнодисперсних фракцій вертикальні пластини 8 і 9, а між ними вертикальспівударяються з кожною із двох поверхонь в ну пластину 7, яка паралельна до пластин 8 і 9 а кожнім періоді коливань При польоті від однієї знизу довша за них Пластини 8 і 7 та 9 і 7 разом із поверхні до другої крупнодисперсні частки пронибічними бортами, що перпендикулярні до паразують шар дрібнодисперсних часток, завдяки чому лельних поверхонь пластин, утворюють два обсуміш розпушується, а аутогезійні зв'язки між частмежених простори Робочий орган 5 встановлений ками суміші руйнуються Частки дрібнодисперсних на ресорах 10 Під робочим органом 5 на обидва фракцій рухаються донизу у просторі між коливбоки від площини пластини 7 розташовані прийними поверхнями 1 і 2 при мало інтенсивних мальні ємності 11 для усіх фракцій суміші (для взаємодіях з ними, або майже при відсутності цих прикладу - чотирьох) За допомогою регулювальвзаємодій Через інтенсивні співударяння крупноних гвинтів 12 можна змінювати відстань між пладисперсних часток із вертикальними коливними стинами 8 і 7 та 9 і 7 Уверху пластини 8 і 9 непаповерхнями 1 і 2 дрібнодисперсні частки остаточралельні і відстань між ними і пластиною 7 но ВІДДІЛЯЮТЬСЯ від крупнодисперсних часток і не збільшена для зручності завантаження сипкої можуть утворити постійний адгезійний зв'язок із суміші із бункера 4 в робочий орган 5 коливними поверхнями Після виходу із простору, Працює пристрій наступним чином Суміш із що обмежений поверхнями 1 і 2, усі достатньо верхнього завантажувального бункера 4 подається крупні частки суміші востаннє співударяються з у простори між коливними пластинами 8 і 7 та 9 і найдовшою знизу поверхнею 2 і здійснюють політ 7 Сипка суміш рухається між пластинами донизу, від неї Оскільки поверхні 1 і 2 коливаються у напричому відстань між пластинами 8 і 7 та 9 і 7 прямку перпендикулярному площинам цих повервстановлюється так, що частки крупнодисперсних хонь, політ часток суміші спрямований під дією фракцій співударяються з кожною із двох пластин сили інерції горизонтально від поверхні 2 і під дією в кожнім періоді коливань, завдяки чому суміш сили гравітації вниз Таким чином, після останньорозпушується і аутогезійні зв'язки між частками го співударяння з найдовшою коливною поверхсуміші руйнуються Частки дрібнодисперсних нею 2 частки крупнодисперсних фракцій швидко фракцій рухаються донизу у просторі між пластипереборюють опір повітря і здійснюють політ від нами при мало інтенсивних взаємодіях з ними, або коливної поверхні 2 на різну відстань, дальність при відсутності цих взаємодій По досягненні нижякої залежить від питомої ваги і форми часток ньої частини робочого органу частки суміші вос(фактично, від їхнього гранулометричного складу) таннє співударяються з обома сторонами пластиЗавдяки цьому частки крупнодисперсних фракцій, ни 7, яка на 0,003 0,004 м довша за ІНШІ, І які розподілились у польоті за дальністю, шляхом ЗДІЙСНЮЮТЬ політ на обидва боки від пластини 7 падіння потрапляють в обмежені поверхнями З При польоті частки крупнодисперсних фракцій простори для фракцій сипкої суміші Частки швидко переборюють опір повітря і здійснюють дрібнодисперсних фракцій можуть рухатись узполіт на різну відстань відносно горизонту, довж коливної поверхні 2 без останньої взаємодії з ВІДПОВІДНО до дальності свого польоту, яка заленею А у разі взаємодії з поверхнею 2 польоту часжить від гранулометричного складу часток Таким ток дрібнодисперсних фракцій, які мають меншу чином, частки крупнодисперсних фракцій розпитому вагу, в значній мірі протидіє сила опору поділяються по дальності власного польоту і шляповітря Тому дальність польоту дрібнодисперсних хом падіння потрапляють у приймальні ємності 11 часток від поверхні 2 набагато менша за дальність Польоту часток дрібнодисперсних фракцій, які польоту крупнодисперсних часток Дальність мають меншу питому вагу, в значній мірі протидіє польоту часток збільшується при збільшенні їх сила опору повітря Тому дальність польоту розміру і питомої ваги У КІНЦІ останнього польоту найдрібніших часток - найменша, через що вони від поверхні 2 частки суміші при падінні потрапляють у приймальні ємності 11 найближче відокремлюються по фракціям за допомогою подо коливної пластини 7 верхонь З На основі пропонованого способу розроблений пристрій для сепарації сипких матеріалів, що включає вібропривід, завантажувальний бункер, приймальні ємності для усіх фракцій порошкоподібної сипкої суміші, робочий орган, який, згідно винаходу, включає три нерухомо пов'язані та паралельні між собою вертикальні пластини, відстань З експериментів, продуктивність пропонованого способу сепарації на пристрої за наведеною конструкцією (фіг 2) при ширині робочих поверхонь коливних пластин 0,1 м і відстані між ними 0,015 м, частоті коливань 12,5 Гц і амплітуді 0,01 м склала 112 кг/год по початковій суміші Ефективність сепарації сипкої суміші, до складу якої входили продукти помелу пшеничного зерна, 60146 8 склала 95,4% при вологості суміші 16% Сепарація материалов -Л , Изд "Химия" -с 92 здійснювалась на чотири фракції одночасно 2 Соколов А Я Технологическое оборудование предприятий по хранению и обработке зерна Розроблений спосіб сепарації сипких матеріа- М Колос, 1975 - С 343-370, С 33-37 лів і пристрій для його здійснення, порівняно з прототипом, має переваги по продуктивності, тех3 Фалько Л Г Віброадгезійна сепарація сипнологічній ефективності і по можливості одночаских харчових продуктів Автореф дис канд техн ної сепарації сипкої суміші більш ніж на дві фракнаук Харків, - ХДАТОХ, 1996 ції При цьому явище налипання дрібнодисперсних 4 SU 1131559 А (СССР), МКИ В07В13/00, часток на поверхні пластин, або їхнього розпилу, Виброадгезионный сепаратор / Л Г Фалько, А А відсутнє без застосування будь-яких додаткових Криковцев - Опубликовано в Бюл №48,1984 приладів 5 Патент 47872 A (UA) Спосіб сепарації сипуДжерела інформації чих матеріалів під дією коливань і пристрій для його здійснення / Фалько О-сій Л - Опубл в Бюл 1 Коузов П А Основы анализа дисперсного №7, 2002 р (прототип) состава промышленных пылей и измельченных Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна