Трибоелектричний сепаратор

Реферат: Винахід стосується трибоелектричних сепараторів, які використовуються для розділення частинок суміші різних матеріалів за їх електричними властивостями в гірничодобувній галузі, при переробці вторинної сировини тощо. Трибоелектричний сепаратор містить пристрій для трибоелектричного зарядження частинок суміші матеріалів, подавальний лоток, електроди протилежної полярності, один з яких осаджувальний барабан, що встановлений з можливістю обертання навколо горизонтальної осі, а інший, відхильний електрод, встановлений над збіжною частиною осаджувального барабана, очищувальний пристрій. Осаджувальний барабан виконують з нанесеним на його поверхню покриттям з діелектричного матеріалу, а сепаратор доповнюють заземленим електропровідним скребком, який встановлюють за очищувальним пристроєм в напрямку обертання осаджувального барабана, і коротроном, що містить коронувальний електрод, який виконують з електропровідного дроту малого діаметра, під'єднують до окремого джерела постійного струму високої напруги та встановлюють вздовж осаджувального барабана в просторі між заземленим електропровідним скребком і подавальним лотком. Коротрон може бути доповнений коронувальним електродом, виконаним у вигляді електропровідної пластини з зубцями на його торцевій поверхні, оберненої до осаджувального барабана. Відхильний електрод і коронувальний електрод або коронувальні електроди коротрона під'єднують до джерела постійного струму високої напруги з можливістю зміни полярності та величини напруги. Використання запропонованого трибоелектричного сепаратора в порівнянні з прототипом, дозволяє підвищити ефективність процесу розділення частинок суміші матеріалів. UA 114818 C2 (12) UA 114818 C2 UA 114818 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід стосується трибоелектричних сепараторів, які використовуються для розділення частинок суміші різних матеріалів за їх електричними властивостями в гірничодобувній галузі, при переробці вторинної сировини тощо. Відомий трибоелектричний сепаратор [1], що містить пристрій для трибоелектричного зарядження частинок суміші матеріалів, подавальний лоток, пристрій для електростатичного розділення частинок суміші матеріалів, який складається з електродів протилежної полярності, один з яких осаджувальний барабан, що встановлений з можливістю обертання навколо горизонтальної осі, а інший, відхильний електрод, встановлений над збіжною частиною осаджувального барабана, очищувальний пристрій. Осаджувальний барабан виконаний металевим, у вигляді тонкостінного циліндра. Трибоелектричний сепаратор [1] є найбільш близьким до запропонованого за сукупністю ознак та результатом, що досягається, і вибраний як прототип. Сепаратору - прототипу властивий такий недолік. В процесі сепарації на трибоелектричному сепараторі [1] при попаданні трибозаряджених частинок суміші матеріалів на поверхню осаджувального барабана відбувається процес розрядження частинок, що мають заряд, протилежний заряду осаджувального барабана. Враховуючи те, що: трибоелектричні заряди незначні за величиною, а електричний опір контакту між частинками суміші матеріалів і металевого осаджувального барабана невеликий, то при попаданні трибозаряджених частинок суміші матеріалів на поверхню осаджувального барабана, тривалість розрядження таких частинок дуже невелика (практично миттєва). Такої тривалості розрядження недостатньо для ефективного розділення частинок суміші матеріалів. Вказаний недолік усувається в запропонованому трибоелектричному сепараторі. В основу винаходу поставлена задача в трибоелектричному сепараторі підвищити ефективність процесу розділення частинок суміші матеріалів шляхом збільшення тривалості процесу розрядження частинок суміші та отримання можливості напрямлено керувати зарядом поверхні осаджувального барабана за рахунок того, що осаджувальний барабан виконують з нанесеним на його поверхню покриттям з діелектричного матеріалу, а сепаратор доповнюють заземленим електропровідним скребком та коротроном. Поставлена задача вирішується в трибоелектричному сепараторі, що містить пристрій для трибоелектричного зарядження частинок суміші матеріалів, подавальний лоток, електроди протилежної полярності, один з яких осаджувальний барабан, що встановлений з можливістю обертання навколо горизонтальної осі, а інший, відхильний електрод, встановлений над збіжною частиною осаджувального барабана, очищувальний пристрій. Згідно з винаходом в трибоелектричному сепараторі осаджувальний барабан виконують з нанесеним на його поверхню покриттям з діелектричного матеріалу, а сепаратор доповнюють заземленим електропровідним скребком, який встановлюють за очищувальним пристроєм в напрямку обертання осаджувального барабана, і коротроном, що містить коронувальний електрод, який виконують з електропровідного дроту малого діаметра, під'єднують до окремого джерела постійного струму високої напруги та встановлюють вздовж осаджувального барабана в просторі, між заземленим електропровідним скребком і подавальним лотком. Поставлена задача вирішується в трибоелектричному сепараторі, в якому коротрон доповнюють коронувальним електродом, виконаним у вигляді електропровідної пластини з зубцями на його торцевій поверхні, оберненій до осаджувального барабана. Поставлена задача вирішується в трибоелектричному сепараторі, в якому відхильний електрод і коронувальний електрод або коронувальні електроди коротрона під'єднані до джерела постійного струму високої напруги з можливістю зміни полярності та величини напруги. Виконання в запропонованому трибоелектричному сепараторі осаджувального барабана з нанесеним на його поверхню покриттям з діелектричного матеріалу приводить до збільшення електричного опору контакту між частинками суміші матеріалів і покриттям з діелектричного матеріалу. Внаслідок збільшення електричного опору контакту збільшується тривалість розрядження частинок суміші матеріалів, осаджених на поверхню осаджувального барабана. При цьому відповідно збільшується тривалість дії електричних сил на утримання цих частинок на поверхні осаджувального барабана, що забезпечує якісне розділення частинок суміші матеріалів, чим підвищується ефективність сепарації. Але в процесі сепарації внаслідок обміну зарядами поверхня шару покриття з діелектричного матеріалу набуває вільного поверхневого заряду, який може перешкоджати роботі трибоелектричного сепаратора. Для усунення наслідку цього явища, за очищувальним пристроєм в напрямку обертання осаджувального барабана розміщують заземлений електропровідний скребок, який одночасно виконує дві функції: знімає вільні поверхневі заряди 1 UA 114818 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 з осаджувального барабана, розряджаючи його на землю, та механічно доочищує поверхню осаджувального барабана від налиплих частинок матеріалів. Внаслідок діелектричної поляризації покриття з діелектричного матеріалу осаджувального барабана, на його поверхні виникають зв'язані поверхневі заряди, власне електричне поле яких послаблює зовнішнє електричне поле осаджувального барабана. З метою компенсації даного ефекту в конструкції запропонованого трибоелектричного сепаратора передбачений коротрон, що містить коронувальний електрод, який виконують з електропровідного дроту малого діаметра, під'єднують до окремого джерела постійного струму високої напруги та встановлюють вздовж осаджувального барабана в просторі між заземленим електропровідним скребком і подавальним лотком. Керуючи знаком роботи коронувального електрода можна не тільки компенсувати процеси діелектричної поляризації покриття з діелектричного матеріалу, а й значно впливати на процеси силової взаємодії системи частинка - осаджувальний барабан, збільшуючи при цьому ефективну напруженість електричного поля в робочій зоні запропонованого трибоелектричного сепаратора, що збільшує ефективність його роботи. Крім того, наявність покриття з діелектричного матеріалу осаджувального барабана дозволяє збільшити допустиму величину напруги між відхильним електродом і осаджувальним барабаном, зумовлену пробійною міцністю повітря, що дає змогу збільшити робочі напруги. Для збільшення ефективності роботи коротрона, він може бути оснащений додатковим коронувальним електродом у вигляді електропровідної пластини з зубцями на його торцевій поверхні, оберненій до осаджувального барабана. Така конструкція коротрона має значно вищу ефективність, в порівнянні з коротроном, що містить один коронувальний електрод, виконаний у вигляді електропровідного дроту малого діаметра, оскільки за рахунок неоднорідного електричного поля, створюваного додатковим коронувальним електродом, створюється ефект "іонного вітру", тобто напрямленого потоку заряджених частинок в напрямку осаджувального барабана. Такий "іонний вітер" не тільки спрямовує, а й інтенсифікує процес перенесення електричних зарядів, значно підвищуючи ефективність процесу роботи коротрона. Під'єднання відхильного електрода і коронувального електрода або коронувальних електродів до відповідних джерел постійного струму високої напруги, з можливістю зміни полярності та величини напруги, дозволяє налаштовувати процес сепарації в залежності від електричних властивостей частинок суміші матеріалів, що сприяє підвищенню ефективності сепарації частинок різних сумішей матеріалів. Суть винаходу пояснюється графічними матеріалами. На фіг. 1 схематично зображено трибоелектричний сепаратор. На фіг. 2 зображено коротрон з двома коронувальними електродами. Запропонований трибоелектричний сепаратор (фіг. 1) містить пристрій для трибоелектричного зарядження частинок суміші матеріалів 1; подавальний лоток 2, який виконують з можливістю трибоелектричного зарядження частинок суміші матеріалів, які рухаються по його поверхні; електроди протилежної полярності: осаджувальний барабан 3, з нанесеним на його поверхню покриттям 4 з діелектричного матеріалу і встановлений з можливістю обертання навколо горизонтальної осі з кутовою швидкістю ω, та відхильний електрод 5, встановлений над збіжною частиною осаджувального барабана 3 і під'єднаний до джерела постійного струму високої напруги 6; очищувальний пристрій 7, який може бути виконаний, наприклад, у вигляді щітки; заземлений електропровідний скребок 8, встановлений за очищувальним пристроєм в напрямку обертання осаджувального барабана 3; коротрон 9, який містить коронувальний електрод 10, що під'єднують до окремого джерела постійного струму високої напруги 11, виконують з провідного матеріалу малого діаметра та встановлюють вздовж осаджувального барабана 3 в просторі між заземленим електропровідним скребком 7 і подавальним лотком 2; приймач просепарованих частинок суміші матеріалів 12. Коротрон 9 може бути доповнений коронувальним електродом 13 (фіг. 2), виконаним у вигляді електропровідної пластини з зубцями на його торцевій поверхні, оберненої до осаджувального барабана 3. Коротрон 9 з двома корону вальними електродами 10, 13 може бути виконаний в ізолюючому коробчастому корпусі 14 з відкритою бічною стороною, оберненою до осаджувального барабана 3. Відхильний електрод 5 і коронувальні електроди 10, 13 коротрона 9 під'єднують до джерел постійного струму високої напруги відповідно 6 і 11 з можливістю зміни полярності і величини напруги. Запропонований трибоелектричний сепаратор працює наступним чином. Приводним двигуном приводять в обертовий рух з кутовою швидкістю ω осаджувальний барабан 3. Включають в роботу джерела постійного струму високої напруги 6 і 11 та, під'єднані до них, відповідно відхильний електрод 5 і коронувальний електрод 10 або коронувальні електроди 10, 13. Полярність електродів визначають в залежності від електричних 2 UA 114818 C2 5 10 15 20 25 30 властивостей частинок суміші матеріалів, що сепаруються. При умові, що знак заряду осаджувального барабана 3 має бути протилежним знаку заряду більшої кількості заряджених частинок суміші матеріалів. Оптимальна величина напруги визначається емпірично для кожної конкретної суміші матеріалів. При обертанні осаджувального барабана 3 поверхня шару покриття з діелектричного матеріалу 4 піддається дії коронувального електрода 10 або коронувальних електродів 10, 13 коротрона 9. Частинки суміші матеріалів подають у приведений в роботу пристрій для трибоелектричного зарядження частинок суміші матеріалів 1, в якому відбувається електризація частинок тертям з отриманням заряджених частинок з від'ємним і додатнім зарядами. Надалі з пристрою для трибоелектричного зарядження частинок суміші матеріалів 1 через подавальний лоток 2 заряджені частинки суміші матеріалів подають на поверхню осаджувального барабана 3. За рахунок наявності поверхневих зарядів, утворених внаслідок дії на осаджувальний барабан 3, коронувального електрода 10 або коронувальних електродів 10, 13 процес сепарації частинок суміші матеріалів починається в момент сходження цих частинок з подавального лотка 2. Надалі заряджені частинки суміші матеріалів попадають в зону дії електричного поля, створеного зарядами відхильного електрода 5 і осаджувального барабана 3, де за рахунок силової взаємодії поле-заряд продовжується і завершується розділення частинок суміші матеріалів. При цьому частинки суміші матеріалів в залежності від знаку їхнього заряду розділяються на потоки, які направляють у відповідні відсіки приймача просепарованих частинок суміші матеріалів 12. За напрямком обертання осаджувального барабана 3, післявільного сходження просепарованих частинок суміші матеріалів, очищувальним пристроєм 7 механічно видаляються налиплі на поверхню осаджувального барабана 3 частинки суміші матеріалів. Надалі поверхня осаджувального барабана 3 входить в зону дії заземленого електропровідного скребка 8. Заземлений електропровідний скребок 8 знімає вільний поверхневий заряд з поверхні осаджувального барабана 3 та механічно доочищує поверхню осаджувального барабана 3 від можливих залишків налиплого матеріалу, доводячи поверхню з діелектричного матеріалу 4 осаджувального барабана 3 до початкового стану, підготовлюючи її для чергового циклу, який починається з дії коронувального електрода 10 або коронувальних електродів 10, 13 коротрона 9 на цю поверхню. Використання запропонованого трибоелектричного сепаратора в порівнянні з прототипом, дозволяє підвищити ефективність процесу розділення частинок суміші матеріалів. Джерело інформації: 1. Патент на винахід ЕР 1132140 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 1. Трибоелектричний сепаратор, що містить пристрій для трибоелектричного зарядження частинок суміші матеріалів, подавальний лоток, електроди протилежної полярності, один з яких осаджувальний барабан, що встановлений з можливістю обертання навколо горизонтальної осі, а інший, відхильний електрод, встановлений над збіжною частиною осаджувального барабана, очищувальний пристрій, який відрізняється тим, що осаджувальний барабан виконано з нанесеним на його поверхню покриттям з діелектричного матеріалу, а сепаратор доповнений заземленим електропровідним скребком, який встановлено за очищувальним пристроєм в напрямку обертання осаджувального барабана, і коротроном, що містить коронувальний електрод, який виконаний з електропровідного дроту, під'єднаний до окремого джерела постійного струму високої напруги та встановлений вздовж осаджувального барабана в просторі між заземленим електропровідним скребком і подавальним лотком. 2. Трибоелектричний сепаратор за п. 1, який відрізняється тим, що коротрон доповнений коронувальним електродом, виконаним у вигляді електропровідної пластини з зубцями на його торцевій поверхні, оберненої до осаджувального барабана. 3. Трибоелектричний сепаратор за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що відхильний електрод і коронувальний електрод або коронувальні електроди коротрона відповідно під'єднано до джерела постійного струму високої напруги з можливістю зміни полярності та величини напруги. 3 UA 114818 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4