Вопрос № 3. Машины для разделения твердых материалов

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

После измельчения твердый материал обычно разделяют по размерам частиц с выделением отдельных фракций. Такое разделение называют классификацией или сортировкой. В промышленности применяются сле­дующие методы классификации: механическая классификация (грохоче­ние), гидравлическая и воздушная классификации.

При механической классификации материалов используются рассеи­вающие устройства в виде сит и решеток. На рисунок 3.7 приведены схемы многократного грохочения исходного сыпучего материала на четыре фракции.

Рисунок 3.7. – Способы многократной механической классификации:

а – от мелкого к крупному; б – от крупного к мелкому; в – комбинированный способ; 1 – сито (решето); 2 – бункер

Частицы материала, размеры зерен которого меньше диаметра отвер­стий в сите или решете, под действием силы тяжести проваливаются в бункеры для сбора фракций или поступают на следующее сито (решето), где протекает аналогичный процесс разделения. В зависимости от формы рассеивающего устройства и типа привода применяются неподвижные ко­лосниковые, роликовые, барабанные, качающиеся и вибрационные грохо­ты.

На неподвижные грохоты, установленные наклонно под углом, боль­шим угла естественного откоса, высыпают подлежащий разделению мате­риал, который, ссыпаясь по поверхности грохота, одновременно при этом классифицируется (мелкие частицы просеиваются). Такие грохоты приме­няются редко из–за низкой производительности. Более широкое примене­ние нашли вибрационные грохоты, в которых наклонные сита с помощью специального механизма колеблются с частотой 15–50 с–1 при амплитуде 0,5–15,0 мм. Благодаря вибрации отверстия в ситах практически не заби­ваются материалом, обеспечивается высокая производительность, пони­женное пылеобразование и меньший расход энергии.

Наибольшее распространение получили барабанные грохоты. Пока­занный на рисунок 3.8 барабанный грохот представляет собой уста­новленный наклонно (под углом до 9 градусов к горизонту) вращающийся цилиндрический ба­рабан с перфориро­ванными стенками (с отверстиями раз­ного размера). По­ступающий через приемную воронку 1 материал движется внутри вращающе­гося барабана 2 сле­ва направо, проходя сначала секцию с мелкими отверстиями, а затем сек­ции с постепенно увеличивающимися размерами отверстий.

Рисунок 3.8. – Цилиндрический барабанный грохот

Под каждой секцией устанавливаются приемные бункеры (на рисунке не показаны). Вращение барабана осуществляется с помощью привода 3. Если приме­нить конический барабан, то его можно установить горизонтально, а пере­мещение материала в нем происходит благодаря конусности стенки. Про­изводительность барабанных грохотов значительно больше, чем непод­вижных, но больше и пыление при наличии мелкодисперсных частиц в рассеиваемом материале. Недостатком барабанных грохотов является низ­кое качество сортировки. Помимо этого секции с мелкими отверстиями часто повреждаются крупными кусками в рассеиваемом материале. При диаметре барабана 1,5–3,0 м скорость его вращения составляет 5–20 об/мин.

В процессах гидравлической классификации и воздушной сепарации используется принцип разделения частиц на фракции по величине скоро­сти осаждения в жидкости или в воздухе. Сущность работы воздушно–проходного центробежного сепаратора ( рисунок 3.9) заключается в следующем: из­мельченный в мельнице материал в пото­ке воздуха, движущегося по трубопрово­ду со скоростью около 20 м/с, через пат­рубок 1 поступает в кольцевое простран­ство между корпусом 2 и внутренним ко­нусом 3 сепаратора. Здесь скорость пото­ка резко снижается и наиболее крупные частицы (грубая фракция) под действием силы тяжести выпадают из потока и через патрубок 4 возвращаются в мельницу. Воздушный поток со взвешенными час­тицами твердого материала движется вверх, проходит между тангенциально ус­тановленными к оси сепаратора лопатка ми 5 во внутренний конус 2, приобретая вращательное движение. Более крупные частицы материала отбрасываются центробежной силой к стен­кам внутреннего конуса, движутся по ним вниз и также удаляются через патрубок 4. Воздушный поток вместе со взвешенными частицами тонкой фракции выходит из сепаратора через патрубок 6 и направляется в циклон, где твердые частицы отделяются от воздуха, который возвращается в мельницу.

Рисунок 3.9. – Схема воздушно–проходного сепаратора

Работа воздушных сепараторов сопровождается интенсивным пылеобразованием и имеется опасность разрядов статического электриче­ства и появления фрикционных искр.

Гидравлическая классификация осуществляется в горизонтальном или восходящем потоке жидкости (обычно воды). Поток жидкости выносит из классификатора в слив частицы, меньшие определенного размера, а в клас­сификаторе осаждаются частицы больших размеров, обладающие большей скоростью осаждения.

ВЫВОД ПО ВОПРОСУ:

Процессы механической и воздушной классификации характеризуются значительным пылеобразованием и наличием опасности разрядов статического электриче­ства и фрикционных искр. В связи с чем, с точки зрения обеспечения пожарной безопасности, использование гидравлической классификации является предпочтительным.

Во многих технологических процессах необходимо обеспечивать рав­номерную подачу твердого материала или регулировать его расход. Для этого применяются механические питатели (дозеры). Шнековый до­зер ( рисунок 3.10) работает следующим образом: исходный материал посту­пает через загрузочную воронку 2 в дозер, подхватывается гребнями вра­щающегося винта 3 и перемещается вдоль оси корпуса к разгрузочному патрубку 4. Со стороны разгрузочного патрубка 1,5–2 витка винта шнека имеют обратную направленность, чтобы предотвратить воздействие уп­лотненного материала на сальник и опорный подшипник. Производитель­ность дозера регулируется изменением числа оборотов винта (шнека) 3.Шнековый дозер с переменным шагом винта (шаг винта уменьшается от загрузочной воронки к разгрузочному патрубку), установленный в транс­портных коммуникациях, позволяет создать в корпусе 5 затвор из уп­лотненного материала, обеспечивая герметизацию и разобщение газовых пространств зон А и Б.

Рисунок 3.10. – Шнековый питатель:

1 – привод; 2 – загрузочная воронка; 3 – бесконечный винт (шнек); 4 – разгрузочный патрубок; 5 – корпус

Секторный дозер, схема которого показана на рисунок 3.11, состо­ит из корпуса 1 и вращающегося в нем барабана 2 с перегородками 3. Ис­ходный материал поступает в сектор барабана и перемещается в направле­нии его вращения до выходного патрубка. Регулирование расхода мате­риала обеспечивается изменением частоты вращения барабана.

рисунок 3.11. Схема секторного дозера

Ударно-центробежные мельницы.Дысмембратор и дезинтегратор. Рабочими частями дисмембратора являются диски: вращающийся — со скоростью до 3000 об/мин (1) и неподвижный (3). Роль последнего выполняет внутренняя стенка корпуса. На внутренней поверхности дисков укреплены по концентрическим окружностям пальцы. При этом диски поставлены один против другого так, что пальцы (2) вращающегося диска входят в свободное пространство между пальцами (4) неподвижного диска. Число пальцев в концентрических окружностях увеличивается по направлению от центра к периферии. Материал, подлежащий измельчению, через загрузочный бункер (5) поступает в центр дисмембратора, в зону между вращающимися и неподвижнымипальцами, где и происходит его измельчение. Под действиемцентробежной силы частицы перемещаются от центра к периферии рабочего органа дисмембратора, многократно ударяются о пальцы, поверхность дисков, испытывают взаимные удары и разрушаются. Измельченные частицы отбрасываются в улитку (6), откуда, ударяясь о корпус дисмембратора (7) и вращающийся диск, падают вниз и выводятся из машины. Для предотвращения попадания в зоны измельчения механических предметов исходное сырье проходит предварительно через магнитный сепаратор (8), который устанавливается в нижней части бункера.

Рис 1. Устройство дисмембратора.

Дезинтегратор конструктивно отличается от дисмембратора тем. что его рабочие части состоят из двух входящих друг в друга, вращающихся со скоростью до 1200 об/мин в противоположном направлении дисков (1) и (2) с пальцами (9). Каждый диск (ротор) закреплен на отдельных валах (3) и (7), которые приводятся во вращение от индивидуальных электродвигателей через шкивы (4) и (6). Материал подается в машину сбоку через воронку (8)>

вдоль оси дисков, отбрасывается к периферии, подхватывается пальцами и, подвергаясь многочисленный ударам, измельчается и удаляется через разгрузочную воронку (5) в нижней части корпуса.

Машины для тонкого измельчения

Барабанные мельницы.Материал измельчается внутри вращающегося корпуса (барабана) под воздействием мелющих¹ тел. В зависимости от вида мелющих тел различают шаровые и стержневые мельницы. В зависимости от формы барабана и отношения его длины 1 к диаметру «'различают короткие (l/d = 1,5—2,0), трубные (//d = 3,0—6.0), цилиндро-конические мельницы (барабан имеет форму двух усеченных конусов, широкие основания которых соединены цилиндрической частью) и др.

Шаровые мельницы. В химико-фармацевтической промышленности для тонкого измельчения наиболее широко применяются шаровые мельницы периодического действия. Они представляют собой пустотелый вращающийся барабан, в который через люк с плотно прижатой к барабану специальной скобой-крышкой загружают измельчаемый материал и мелющие тела — стальные шары диаметром от 25 до 150 мм (приблизительно на 40—^45% объема барабана). Наилучший эффект измельчения в шаровых мельницах достигается, когда скорость вращения (число оборотов барабана) является оптимальной и соответствует определенному режиму ее работы. В этот период на шар, находящийся во вращающейся мельнице действует центробежная сила Р и вес шара G, равные:

G = mg,

где т — масса шара, кг; g — ускорение свободного падения, м/с"; G — вес шара. Н. Шары, поднявшись на максимальную высоту, падают по параболическим траекториям. Материал в процессе соударения с шарами измельчается в основном ударом, а также истиранием и раздавливанием. При скорости вращения меньше оптимальной шары поднимаются на незначительную высоту и скатываются параллельными слоями вниз, измельчая материал лишь раздавливанием и истиранием, без участия удара.

Рабочее число оборотов барабана в большинстве случаев принимается равным 75 % от критического и находится в пределах (с учетом всех слоев мельницы являются простота конструкции и эксплуатации, отсутствие распыления порошка при работе. К недостаткам относится неоднородность конечного продукта (гранулометрического состава). Это требует проведения дополнительных операций — просеивания и измельчения.

Рис. 3. Шаровая мельница, а — общий вид; б — схема работы.

Получение продукта однородного гранулометрического состава после однократного измельчения обеспечивает вертикальная шаровая мельница (рис. 4). Она представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд (1) с рубашкой (2) для водяного охлаждения или нагрева. В цилиндре размещен ротор, состоящий из вала (3) с насаженными на него дисками (4). Цилиндр заполнен шариками (5) диаметром 0,8—2 мм из базальта или кварцевого стекла. Измельчаемый продукт с помощью насоса (6) подается через нижнее отверстие в цилиндре. При вращении ротора твердые частицы материала измельчаются в результате трения омелющие тела и друг о друга. Готовый продукт выходит через патрубок (7) в верхней части цилиндра. Небольшие размеры мелющих тел и их большое количество обусловливают высокую эффективность измельчения, степень которого зависит от времени пребывания продукта в мельнице и регулируется изменением скорости подачи материала в цилиндр.

Рис. 4. Устройство вертикальной шаровой мельницы.

Стержневые мельницы. По конструкции эти мельницы близки к шаровым, но отличаются формой мелющих тел. Они имеют короткий барабан, в который вместе с материалом, подлежащим измельчению, загружают стальные стержни диаметром 40—100 мм и длиной на 25—50 мм меньше длины барабана. При небольшом числе оборотов барабана (12—-30 об/мин) стержни не падают, а перекатываются в нем, измельчая материал раздавливанием, ударом и истиранием. При этом стержни соприкасаются с материалом во многих точках и в первую очередь дробят крупные его частицы, защищая от переизмельчения мелкие. Поэтому продукт в стержневой мельнице получается более равномерной крупности, чем в шаровой.

Мельницы для сверхтонкого измельчения

Вибрационные мельницы (рис. 5). Цилиндрический корпус мельницы (1) примерно на 80% объема заполнен мелющими телами — шарами, иногда стержнями (2). Внутри корпуса установлен вибратор (4). Это вал с дебалансом или эксцентриковый механизм, который при работе мельницы совершает 1500— 3000 колебаний в минуту при амплитуде 2—4 мм. При этом мелющие тела и измельчаемый материал приводятся в интенсивное движение. Частицы материала, вибрируя во взвешенном слое, измельчаются под действием частых соударений с мелющими телами и истираются. Для предотвращения вибрации пола корпус мельницы установлен на пружинах (3).

Мельницы могут измельчать как сухие, так и влажные продукты. В вибрационных мельницах весьма быстро достигается высокая дисперсность и большая однородность размеров частиц измельчаемого продукта. Недостатком их является низкая

производительность, быстрый износ мелющих тел.

Струйные мельницы.Измельчение материала происходит в струе энергоносителя (воздух, инертный газ. перегретый пар), подаваемого в мельницу со скоростью, достигающей нескольких сотен метров в секунду.

В струйной мельнице с плоской помольной камерой (рис. 5) энергоноситель из распределительного коллектора (2), через сопла (3) отдельными струями поступает в помольно-разделительную камеру. Оси сопел расположены под некоторым углом относительно соответствующих радиусов камеры, вследствие чего струи газа внутри камеры пересекаются. Материал на измельчение подается инжектором (струйный компрессор) через штуцер (1), увлекается струями газа, получает ускорение и измельчается под действием многократных соударений и частично истиранием частиц в точках пересечения струй. Так как струи энергоносителя входят в зону измельчения под некоторым углом, вся масса пылегазовой смеси приобретает вращательное движение в направлении струй. В результате такого движения частицы оказываются в поле центробежных сил и разделяются на фракции. При этом более крупные сосредоточиваются в периферийной части зоны измельчения, а мелкие оттесняются к центру. Измельчившись до определенных размеров (1—б мкм),частицы вместе с нисходящим газовым потоком, непрерывно вращаясь, вытекают из зоны измельчения в корпус циклонаосадителя (4), осаждаются на его внутренней поверхности и удаляются в приемник (5). Наиболее мелкие частицы, содержание которых 5—10% увлекаются восходящим потоком отработанного воздуха, уносятся через штуцер (6) и улавливаются в дополнительных циклонах или матерчатых фильтрах.

Метод измельчения материалов в струйных мельницах имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими, так как позволяет сочетать измельчение и классификацию с сушкой, смешиванием и другими технологическими процессами. К достоинствам метода относится; возможность получения продукта с очень высокой степенью измельчения; при измельчении элементы мельницы практически не изнашиваются

ИЗМЕЛЬЧИТЕЛИ ИСТИРАЮЩЕ-РАЗДАВЛИВАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ.На

сочетании раздавливания с истиранием построен принцип работы жерновых мельниц, бегунов и дисковых мельниц.

Дисковые мельницы. Основной деталью являются два вертикально установленных диска. Вращается обычно один из них. Поверхность дисков имеет режущие или ударные выступы той или иной конструкции. Исходный материал поступает в просвет между дисками, где он измельчается.Одной из наиболее простых дисковых мельниц является мельница типа «Эксцельсиор», широко применяющаяся в фармацевтическом производстве. В мельнице (рис. 6) диски установлены вертикально. Один диск неподвижный, другой вращается со скоростью 250—300 об/мин. Поверхность дисков покрыта мелкими зубцами, расположенными по окружности в таком порядке, чтобы зубцы движущегося диска попадали в промежутки между зубцами неподвижного диска. Помимо истирания, к раздавливающему эффекту присоединяется срезывающее действие от острых зубцов. Производительность при диаметре дисков 400 мм до 50 кг/ч.

Молотковые мельницы. В этих мельницах (рис.7) на центральном валу ротора укреплено несколько дисков один возле другого. На этих дисках висят на шарнирах молотки, представляющие стальные плитки. Ротор с молотками вращается в массивном корпусе, стенки которого защищены броневыми плитами. Дно корпуса представляет собой подовую решетку (сито). Вследствие большой скорости вращения ротора (500—1500 об/мин) и развивающейся центробежной силы молотки отбрасываются по радиусу. Поступающий через загрузочную воронку материал попадает под действие этих молотков, куски его отбрасываются на стенки корпуса, на подовую решетку, ударяются друг о друга и, достигнув определенного размера, проходят через решетку. Область применения молотковых мельниц обширна. В химической и фармацевтической промышленности применяются для измельчения хрупких материалов (соли, растительное сырье). Небольшие молотковые мельницы имеют размер ротора 60/45 см (С-218) и 80/40 см (ДМ-2).

гис. о. мельница «^ксдсльииир гис. /. шили i кивая мельница.

1 — корпус; 2 — броневые плиты; 3 —вал; 4 диск; 5 — молоток; 6 — колосниковая решетка.

Вибрационные сита.При помощи специального механизма (вибратора) вибрационные сита совершают частые колебания с небольшой амплитудой. Число вибраций сита находится в пределах 900—1500 в минуту (иногда до 3600) при амплитуде колебаний от 0,5 до 12 мм. При высокой частоте колебаний сита его отверстия почти не забиваются, так как сортируемый материал непрерывно подбрасывается на сетке. Поэтому вибрационные сита пригодны для просеивания разнообразных материалов (в том числе влажных), обеспечивают высокую производительность и точность просеивания.

Вращательно-вибрационное сито. Такое сито модели ВС-2 представлено на рис. 8. Просеиваемый материал засыпают в бункер (5). откуда он поступает на сито (1), где за счет работы двух грузов вибратора (3) создается такое колебание, которое приводит всю массу порошка во вращательное движение по ситу и конусу приемника (2). Наличие двух дебалансов на разных уровнях вала сообщает всем точкам сетки круговые колебательные движения в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Частоту колебаний регулируют ременной передачей привода (4), а их амплитуду — углом раствора грузов вибратора. Сито в процессе работы герметизируется крышкой.

Рис. 8. Устройство вращательно-ьибрационного сита. Готовый продукт просев и отсев поступают в разные лотки, с которых ссыпаются в заранее приготовленную тару. Производительность сита составляет 80—300 кг/ч.

Вибрационное сито. Устройство вибрационного (электромагнитного) многоярусного сита В корпусе размещено сито , имеющее три сетки, расположенные одна над другой, причем верхняя имеет наибольшие отверстия, а нижняя наименьшие. Просеиваемый материал из бункера непрерывно подается на рабочую поверхность сита, которая установлена с наклоном, регулируемым в пределах 20—40°. Привод сита в движение осуществляется посредством электромагнитного генератора колебаний . расположенного под его рабочей поверхностью. Ситовая ткань и генератор колебаний соединены между собой по форме замыкания через толкатель, что обеспечивает возбуждение отдельных точек ткани сита. Каждая просеивающая поверхность имеет несколько точек возбуждения. Сито разделяет просеиваемый материал по крупности частиц на три фракции. Электромагнитное сито в результате быстрого ускорения ткани обеспечивает высокую производительность и повышенную точность разделения. Rp: Euphyllini 0.003 Sacchari 0,2 М., fiat pulvN20

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте