Спосіб класифікації зернистих матеріалів та пристрій для його реалізації

1. Спосіб класифікації зернистих матеріалів, який включає вільну подачу потоку матеріалу, що класифікується, на ротор, який обертається та має пластини, закріплені по його периметру, вплив на потік поперечним повітряним струменем з регульованими направленням і інтенсивністю по висоті струменя, розподілення зерен матеріалу по периметру ротора, вплив на зерна пластинами, метання, розділення в повітряному струмені і приймання продуктів класифікації, який відрізняється тим, що після впливу на зерна пластинами здійснюють перехват зерен з найбільшими кутами метання, змінюють направлення їх польоту на протилежне, вдруге подають на ротор, що обертається, і впливають пластинами, а загальну глибину проникнення матеріалу у порожнину ротора задають рівною 1,5...4,5 Dmax максимального діаметра зерен матеріалу, що класифікується, і дію здійснюють під кутом площини пластини до направлення руху в C2 2 (19) 1 3 корисних копалин, при розділенні за крупністю в технологічних схемах подрібнення та знепилювання в гірничій промисловості, металургійній, енергетичній, хімічній, сільському господарстві та інших галузях. Відомі способи класифікації зернистих матеріалів, один з котрих реалізується пристроєм для сортування зернистих матеріалів і включає подачу потоку класифікуємого матеріалу на обертаючий ротор з пластинами, вплив на потік поперечним повітряним струменем, ударний вплив на зерна пластинами, метання, розділення в повітряному середовищі та приймання продуктів класифікації, при якому в зоні потрапляння матеріалу на ротор здійснюють направлений рух повітряного струменя в порожнину ротора (А.С. СРСР №1222330, В07В7/01, В02С23/08, Б.І. №13, 1986р.), і найбільш близький, що реалізується пристроєм для класифікації зернистих матеріалів, в якому при подачі потоку матеріалу на ротор діють на потік поперечним повітряним струменем, зі зміною напрямку руху та інтенсивності струменя по його висоті (патент України №32666 А МПК В07В7/01, В07В15/00, бюл. №1, 2001р.). Недоліками відомих способів є зниження якості класифікації за рахунок позацентрового попадання зерен крупного продукту на торці пластин, зміни траєкторій їх метання вище заданих при одночасному зниженні швидкості, що приводить до їх потрапляння в дрібний продукт, а також зниження ефективності класифікації у цілому за рахунок затримки зерен крупного продукту при метанні в порожнині ротора, що веде до зростання протягу кордону розподілення і сприяє взаємному забрудненню продуктів зернами з попаданням найбільш крупних в дрібні (закрупненням). Відомий пристрій для сортування зернистих матеріалів, що містить завантажувальний пристрій, встановлений під ним роторний метальник з повздовжніми ударними пластинами, кожух з приймальниками фракцій, бокові стінки яких виконані у вигляді вгнутих в бік метання перегородок, регулятор повітряного струменя у вигляді огинаючого ротор екрану з торцевим поперечним загином, установлений перед завантажувальним пристроєм з можливістю регулювання його положення в тангенціальному та радіальному напрямках відносно ротора (А.С СРСР №1222330, В07В7/01, В02С23/08, Б.І. №13, 1986р.). Недоліком відомого пристрою є слабке попереднє розподілення поперечним повітряним струменем при попаданні матеріалу, що класифікується, на ротор. Найбільш близьким є пристрій для класифікації зернистих матеріалів, що має завантажувальний пристрій, встановлений з можливістю його переміщення, розташований під ним роторний метальник у вигляді ротора з виконаними на валу дисками з закліпленими між ними поворотними ударними пластинами, регулятор повітряного струменя у вигляді сумісної з завантажувальним пристроєм розширювальної камери з поворотними жалюзями, закріпленими по його висоті перед завантажувальним пристроєм, кожух з приймальниками фракцій, поперечні стінки яких виконані у 93691 4 вигляді вгнутих в бік метальника перегородок, встановлених ступінчасто зі збільшенням висоти при віддалені від метальника, причому ударні пластини виконані з двох частин: периферичної (а) і ближчої до центру ротора, ввігнутої по ходу його обертання, поворотної з можливістю переміщення місця закріплення по дотичній до радіуса ротора у точці закріплення (в), і кут між перпендикуляром до частини (а) і хордою дуги вгнутості частини (в) становить 20°...110° (патент України №32666 А МПК В07В7/01, В07В15/00, бюл. №1, 2001р.). Недоліками відомого пристрою є неможливість використання частини (в) пластин як ударних для взаємодії з класифікуємим матеріалом, у зв'язку з виникненням значного зазору між частинами (а) і (в) при нахиленому закріпленні (а), і недостатньо направлений рух повітряного струменя в порожнину ротора при подачі, який веде до суттєвого зміщення траєкторій польоту різнокрупних зерен перед торцями пластин при відсутності такого зміщення між торцями, що погіршує якість попереднього розділення. Загальними недоліками відомих пристроїв є закрупнення дрібного продукту зернами максимального розміру крупного, що не дозволяє отримати якісну дрібну фракцію, а також суттєве забруднення продуктів класифікації зернами суміжних фракцій. Задачею винаходу є підвищення якості класифікації за рахунок зниження закрупнення дрібного продукту і зростання виходу крупного. Винахід дозволяє скоротити закрупнення дрібного продукту та підвищити вихід при одночасному зростанні ефективності класифікації. Додатковим є підвищення продуктивності, яке знижує енергоємність процесу (кВт ч/м3). Після ударної взаємодії потоку матеріалу, що класифікується, і пластини ротора здійснюють перехват зерен з найбільшими кутами метання, змінюють напрямок їх польоту на протилежний, і повторно подають під ударну дію пластин у порожнину ротора. Це дозволяє суттєво зменшити кількість попадання у дрібний продукт найбільш крупних зерен, що мають максимальні траєкторії польоту, при позацентровій їх взаємодії з торцями пластин, і збільшити таким чином кількість цих зерен в крупному продукті за рахунок повторного метання з заданими кутами і потрібною швидкістю. Загальну глибину проникання матеріалу в порожнину ротора як при подачі потоку, так і при повторній подачі крупних зерен  задають рівною 1,5-4,5 максимального діаметру зерен матеріалу, що класифікується (Dmax), а ударний вплив пластиною на зерна здійснюють під кутом її площини до напрямку руху в точці взаємодії з зерном  від 70 град до 45 град при глибині проникнення матеріалу 1,5-2,5 Dmax і під кутом  від 40 град до 15 град при 3-4,5 Dmax. Зменшення глибини проникнення  менш ніж 1,5 Dmax веде до суттєвого зростання кількості зерен, які попадають під позацентровий ударний вплив торців пластин, по зрівнянню з кількістю зерен, взаємодіючих з площиною пластин, а зростання  більш ніж у 4,5 Dmax - до значної затримки зерен крупного проду 5 кту, у тому числі і найбільш крупних, в зоні руху пластин і їх попаданню в дрібний продукт. Зростання кутів ударної дії на зерна вище вказаних обмежень веде до суттєвого зростання кутів метання зерен і закрупненню дрібного продукту, для усування якого необхідно переміщення завантажувального пристрою по ходу обертання ротора з відповідним негативним скороченням сектору подачі матеріалу на колі ротора і зниженням ефективності класифікації в поперечному струмені при подачі. Зменшення кутів ударного впливу на зерна нижче вказаних веде до суттєвої затримки крупного продукту. Тому ознаки способу направлені на виконання поставленої задачі винаходу, в тому числі і при розподіленні матеріалів з різною верхньою межею їх крупності. В пристрої над ротором після завантажувального пристрою виконано обернений в сторону ротора відбійний екран. Це дозволяє здійснити перехват зерен з найбільшими кутами метання при їх позацентровому ударі об торці пластин. Жалюзійна решітка регулятора з установленим в його камері додатковим регулятором у вигляді огинаючого ротор екрану з кінцевим поперечним загином, що обернений в сторону ротора, виконана з можливістю зменшення кількості її міжжалюзійних отворів та закріплена з можливістю переміщення і зміни ширини зазору з твірною кола обертання ротора. Таке виконання дає можливість, з одного боку, усунути обмеження для переміщення додаткового регулятора, а з другого, здійснити зміну місця її закріплення. У результаті досягається направлений рух повітряного струменя в порожнину ротора при подачі, який сприяє скороченню зміщення траєкторій польоту різнокрупних зерен при їх потраплянні на ротор, а також збереженню оптимальних кутів метання за рахунок оптимізації параметрів при зміні величини зміщення місця подачі відносно осі ротора. Складові частини пластин виконані взаємно притуленими з накладанням наступної частини на попередню від периферії до центру ротора по ходу його обертання з утворенням вгнутості, яка визначається кутом між дотичною до твірної вгнутості і радіусом ротора в точці перетину з твірною n 20...75°, причому пластина може бути виконана односкладовою. Це необхідно для забезпечення заданих кутів ударної дії пластин при різноманітній максимальній крупності зерен матеріалів, що класифікуються, причому в випадку розподілення матеріалів з постійною крупністю в первинному продукті кути ударного впливу можуть бути постійними, а пластини виконані односкладовими. Таким чином, ознаки пристрою підвищують якість класифікації за рахунок зниження закрупнення дрібного продукту і зростання виходу крупного продукту. На фігурі 1 зображена схема пристрою для реалізації способу класифікації зернистих матеріалів, на фігурі 2 - схема виконання пластин ротора. Пристрій включає завантажувальне пристосування 1, регулятор повітряного струменя 2, який складається з жалюзійної решітки 3 і розширювальної камери 4, додатковий регулятор 5, ротор 6, 93691 6 на валу 7 котрого надсаджені диски 8 з закріпленими між ними пластинами 9, відбійний екран 10, кожух 11, який огороджує камеру класифікації 12, де встановлені перегородки 13, приймальник крупного (важкого) продукту 14 і приймальники дрібного (легкого) продукту 15. При цьому пластини 9 можуть бути вгнутими односкладовими (n) або багатоскладовими з окремих частин (а, в,..., n), закріплених з накладенням послідуючої частини на попередню від периферії до центру ротора 6 під кутами n  2075 . Спосіб реалізується наступним чином. Первинний матеріал, що класифікується, потоком подають у верхню частину твірної кола руху пластин 9 ротора 6 і діють на потік поперечним повітряним струменем, що надходить через міжжалюзійний простір жалюзійної решітки 3 із камери 4 регулятора 2, за допомогою додаткового регулятора 5 утворюють знижений тиск повітря в порожнині ротора 6, - простором між валом 7, дисками 8 і зовнішніми пластинами 9, куди подають матеріал на глибину   15  4,5D max з одночасним розпо, діленням зерен по циліндричній твірній кола руху пластин 9 на величину . При цьому повітряний струмінь розвертають вниз і направляють у порожнину ротора 6. У результаті дрібні зерна потрапляють на циліндричну твірну по ходу руху пластин далі, а у порожнину ротора 6 глибше, ніж крупні. На матеріал, який надходить у порожнину ротора 6, діють пластинами 9, і таким чином, що при проникненні матеріалу на глибину   15 2,5D max в точці взаємодії матеріалу з , пластиною кут  між її площиною (або дотичною до кола вгнутості) і тангенціальним відносно ротора направленням її руху становить 70°...45°, а при глибині 3-4,5 Dmax - 40...15°. При такій взаємодії крупні зерна, що попали на частину n пластин, мають кути вильоту, які наближені до кутів крупних зерен частини а. Це веде до скорочення розсіювання однаково крупних зерен при метанні. Таким чином, дія повітряного струменя на потік матеріалу при подачі веде до зменшення кутів взаємодії і кутів вильоту пропорційно крупності зерен матеріалу, що класифікується, а оптимальні кути взаємодії - до збільшення вірогідності знаходження крупних зерен на дальніх траєкторіях. Необхідну ефективність попередньої класифікації для різноманітних матеріалів задають переміщенням регулятора 5, а також жалюзійної решітки 3 зі скороченням, при необхідності, числа її міжжалюзійних отворів в верхній частині камери 4. Після ударного впливу матеріалу, що класифікується, з пластинами відбувається його метання в обмежену стінкою кожуха 11 камеру класифікації 12, де відбувається розподілення по аеродинамічним властивостям зерен. Крупні, що знаходяться на дальніх траєкторіях польоту і мають менший аеродинамічний опір, надходять в приймальник 14, а дрібні - в приймальники 15. При цьому за допомогою екрану 10 відсікають зерна, які знаходяться після ударної взаємодії з пластиною 9 на траєкторіях з кутами  вище заданих, направляють на твірну руху пластин 9 в порожнину ротора 6 і здійснюють повторний ударний вплив пластина 7 93691 ми 9. Точність подачі при цьому в верхню частину ротора 6 задають коефіцієнтом повертання зерен від екрану 10, кутом  повороту та місцеположенням екрану 10 в камері класифікації 12. В випадку розділення матеріалів із стабільними зерновим складом і фізичними властивостями необхідна ефективність може бути забезпеченою виконанням пластин 9 односкладовими, що спрощує конструкцію пристрою, а виконання вгнутості пластин по кривій позитивно впливає на якість класифікації за рахунок оптимізації кутів  . Випробування способу класифікації зернистих матеріалів і пристрою для його реалізації проводилися на полігоні Криворізького технічного університету. За базовий об'єкт для порівняння був прийнятий прототип. Пристрій для здійснення способу складався з ротора із двома дисками діаметром 0,7 м, між якими з можливістю повороту складових частин закріплені трьохскладові пластини в кількості 6 шт. Висота подачі первинного матеріалу визначалась жалюзійною решіткою і дорівнювала 0,8 м. Глибина 8 проникнення матеріалу в порожнину ротора задавалася швидкістю його обертання за рахунок регульованого приводу. Матеріалом для проведення випробувань слугував відсів подрібнення Криворізького гранітного кар'єру крупністю 0-10 мм, первинною вологістю 11,5%, з вміщенням класу +2,5-10 мм - 39,1%. Якість класифікації оцінювалася по вміщенню кла 8 су +2,5-10м (закрупненню) в дрібному продукті  і виходу крупного продукту (фракції) 2,5-10 мм к  : 100  к   , %; 100  к 100   к  , %,  де:  - вміщення класу +2,5-10 мм в первинному матеріалі, %;  - вміщення класу +2,5-10 мм в крупному продукті, %;  - теж саме, в дрібному продукті, %; к - вихід крупного продукту, %. Результати випробувань надані у таблиці. За результатами випробувань, які наведені у таблиці, встановлено, що заявлений спосіб класифікації зернистих матеріалів та пристрій для його реалізації дозволяє скоротити вміщення крупного продукту в дрібному на 4%, та підвищити вихід крупного продукту з 32% до 39%. При цьому ефективність класифікації, оцінювана по критерію Ханкока-Луйкена, зросла з 73% до 77%. Додатковим є одночасне підвищення продуктивності у 1,21,3 рази, що знижує енергоємність процесу взагалі. Таблиця Залежність закрупнення  і виходу к від глибини  проникнення матеріалу і кута  взаємодії потоку матеріалу з пластиною,  к , %/% Параметр Спосіб Заявлений Dmax 11/37 Прототип 15/30 Заявлений Прототип 45 град 11/35 14/31 Залежність  к від  при   25 1,5Dmax 3,0Dmax 4,5Dmax 9/38 9/38 9/38 14/31 13/32 13/32 Залежність  к від  при 3,0Dmax 40 град 25 град 15 град 9/38 9/39 9/39 13/32 13/32 16/27 5,0Dmax 10/37 14/31 10 град 15/29 9 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 93691 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601