Учебное пособие 2244

поле. Немагнитный материал свободно сходит с ленты, огибающей барабан, и поступает в соответствующий бункер (или машину). Магнитный же материал притягивается к ленте в зоне магнитного поля, по выходе из него отделяется от холостой ветви лентыипоступаетвспециальныйбункер.

а – общий вид: 1 – барабан приводной; 2 – лента; 3 – барабан натяжной; 4 – бункер; 5 – лоток; б – система магнитная: 1 – вал; 2 – отливка стальная; 3 – катушка;

4 – кольца немагнитные; 5 – коробка контактная [6]

Сепараторы шкивного типа работают на постоянном токе напряжением

110 – 220 В.

При ширине ленты 500 мм и мощности двигателя привода 1 кВт производительность сепаратора 16 м3/ч.

Для улавливания случайных металлических предметов невыгодно ставить электромагниты большой мощности, а при малой мощности могут оказаться не удаленными стальные предметы, лежащие на поверхности слоя материала, или предметы из слабомагнитных и немагнитных металлов.

3.4. Сепаратор с электронным металлоискателем

Значительно эффективнее работает такой сепаратор с электронным металлоискателем (рис. 82). При прохождении металлического предмета над рам- кой-датчиком 3, размещенным под лентой конвейера 4, индуктивность датчика изменяется, сигнал воспринимается и усиливается электронным блоком 1 и при помощи реле и магнитного пускателя 2 включается мощное электромагнитное устройство, улавливающее магнитный предмет. При немагнитных металлах отключается привод ленточного конвейера или срабатывает устройство, удаляющее посторонний предмет механическим путем.

150

Рис. 82. Сепаратор с электронным металлоискателем: 1 – блок электронный; 2 – пускатель магнитный;

3– рамка-датчик; 4 –лента конвейера [6]

3.5. Сепаратор барабанного типа

Сепаратор барабанного типа (рис.83) состоит из барабана 1, внутри которого установлена неподвижная магнитная система 2, лоткового питателя 3 и бункеров 5. Катушки электромагнитов подключаются к источнику постоянного тока напряжением 110 – 220 В. Вращение барабану сообщается от электродвигателя через шкив 7, ременную 6 и зубчатую передачу. Шкив 7 насажен на вал, имеющий два эксцентрика, на которые надеты шатуны 4, вторые концы которых серьгами соединяются с лотком питателя. Барабан, бункера, питатель и привод смонтированы на общей фундаментной раме. При работе сепаратора подлежащий очистке порошкообразный материал лотковым питателем подается на барабан, который приводится во вращение. В зоне действия электромагнита 2 магнитные частицы притягиваются к наружной поверхности барабана, а очищенный материал ссыпается по лотку в бункер 10. При дальнейшем вращении барабана действие магнитных сил прекращается, и частицы, удержанные барабаном, по лотку 8 попадают в бункер 9. Магнитный шунт 11 предназначен для уменьшения действия электромагнитных сил в зоне разгрузки.

151

Рис. 83. Сепаратор барабанного типа:

1– барабан; 2 – система магнитная; 3 – питатель лотковый; 4 – шатун; 5 – бункер; 6 – передача ременная; 7 – шкив; 8 – лоток; 9, 10 – бункеры; 11 – шунт магнтиный [8]

3.6.Подвесные магнитные устройства

Для защиты дробильно-размольных машин от попадания в них случайных стальных и чугунных предметов нередко применяются подвесные устройства для удаления металла.

Подвесные устройства для удаления металла представляют собой обычные электромагниты, устанавливаемые над конвейерной лентой (рис. 84). Однако удаление металла из потока материала с помощью электромагнитов не всегда возможно по следующим причинам: сила электромагнита может оказаться недостаточной для извлечения крупных металлических предметов, в материале могут содержаться немагнитные металлы. Над жная защита дробилок обеспечивается при использовании металлоискателей в комплексе с механическими сбрасывающими устройствами, работающими по принципу отсечения потока материала вместе с металлическими предметами.

Металлоулавливатель представляет собой индукционную катушку, охватывающую рабочую ветвь конвейерной ленты. При прохождении металлического предмета сквозь катушку в ней возбуждается ЭДС, которая включает соответственно останов ленты или механическое устройство, сбрасывающее материал с ленты.

152

Рис. 84. Подвесной электромагнит [6]

3.7. Электромагниты переносного типа

При необходимости очистки цилиндров от частичек железа применяют специальныеэлектромагнитыпереносноготипа(рис.85).

В металлической латунной коробке 1 (рис. 85, а) монтируются катушки, к которым подводится ток.

Масса или глазурь пропускается по желобу, в котором устанавливается электромагнит. Гребенка электромагнита разбивает поток массы на отдельные струи, омывающие ее наконечники, которые создают очень плотный магнитный поток и извлекают частицы железа из массы. Гребенку периодически очищают от металлических частиц.

Если электромагнит по какой-либо причине перестает работать, об этом сигнализирует электрическая лампа 2 – она гаснет. Для более эффективной очистки массывжелобеустанавливают несколькоэлектромагнитов.

Электромагнит второго типа (рис. 85, б) представляет собой металлический корпус 1, в пазахкоторого помещаются катушки2. При включении электромагнита в сеть постоянного тока намагничиваются железные планки Жидкая масса или глазурь направляется в ящик электромагнита через воронку 4. Проходя через систему намагниченных планок, масса очищается, оставляя в выдвижной ко-

153

робке 3 частицы железа. Периодически, по мере накопления металла, коробку 3 из ящика вытягивают и очищают.

Рис. 85. Переносные электромагнитные сепараторы:

а– греб нчатый: 1,3 – коробки латунные; 2 – электролампа;

б– с железными планками; 1 – корпус; 2 – катушки;

3 – коробка выдвижная; 4 – воронка; 5 – планки железные [6]

3.8.Электромагнитные фильтр-сепараторы

Впоследние годы на предприятиях керамической промышленности внедряются электромагнитные фильтр-сепараторы (рис. 86), имеющие следующее устройство: в корпусе 1 монтируются катушки 2 электромагнита. Внутрь корпуса вставляется приемная воронка 3, оканчивающаяся трубой. Между внутренней частью корпуса и трубой монтируется пакет решеток 4. Шликер, очищаемый от железистых включений, заливается в воронку 3 и, следуя по пути, отмеченному стрелками, поступает в зону решеток. На этом участке катушка 2 создает магнитное поле, металлические примеси задерживаются решетками 4, а очищенный шликер поступает в сливной лоток 5 и отводится из фильтр-сепаратора. Для периодической очистки решеток от металла сначала прекращают подачу шликера и выключают ток, а затем открывают спускной пробковый кран 6 и струей воды промывают решетки. При этом магнитные примеси удаляются.

154

Производительность электромагнитных фильтр-сепараторов колеблется в пределах 5 – 60 л/мин с учетом жидкой массы.

,

Рис. 86. Электромагнитный фильтр сепаратор: 1 – корпус; 2 – катушка; 3 – воронка приемная;

4 – решетки; 5 – лоток сливной; 6 – кран пробковый [6]

4. Машины и оборудование для воздушной сепарации

4.1. Общие сведения

При сортировке сухих порошкообразных материалов, когда из общей смеси частиц требуется выделить тонкий продукт, размер частиц в котором не должен превышать 1 мм, применять грохоты экономически нецелесообразно. В этом случае прибегают к воздушной сепарации материалов.

Воздушной сепарацией называется разделение сыпучих материалов в воздушном или газовом потоке на фракции (классы) по величине частиц. Этот метод разделения особо широко используется при работе помольных агрегатов в замкнутом цикле с воздушными сепараторами. Материал из мельницы непрерывно отбирается в сепаратор, где происходит его разделение на две фракции: грубую, возвращаемую на домол, и тонкую, являющуюся конечным продуктом измельчения.

Применением воздушных сепараторов удается улучшить технологические свойства измельченных материалов за счет получения порошков более равномерного гранулометрического (зернового) состава, увеличить производительность

155

помольного агрегата и снизить удельные энергозатраты на измельчение. Выигрыш в производительности и энергозатратах тем больше, чем выше дисперсность готового продукта.

В случае необходимости для пневмотранспорта материала из мельницы в сепаратор либо внутри сепаратора могут быть использованы горячий воздух или отходящие газы печей, что позволяет совместить в едином агрегате процессы помола, сортировки и сушки материалов.

4.2. Основы теории воздушной сепарации

Теория движения газа с твердыми включениями рассматривается в специальных курсах аэродинамики. Прикладные методы расч та воздушных сепараторов, достаточно подробно освещенные проф. М. Я. Сапожниковым, являются основой для расч та зависимостей, связывающих скорость с движением газов с размерами частиц, которые могут перемещаться в требуемых направлениях.

Разделение сыпучих материалов в воздушном потоке на фракции (классы) по величине частиц основано на взаимосвязи величины частиц и скорости е витания. При этом под скоростью витания понимается установившаяся скорость осаждения частицы в покоящейся среде или, что практически то же самое, скорость воздушного потока, поддерживающая частицу в потоке во взвешенном состоянии.

Для успешного протекания процесса воздушной сепарации необходимо соблюдение следующих четыр х условий разделения.

1.Воздушный поток должен иметь однородное поле скоростей.

2.Силы, действующие на каждую частицу, должны находиться в различной функциональной зависимости от е размера и иметь противоположное направление.

3.Для частиц одного какого-либо размера, называемого границей разделения, во всей зоне сепарации должно устанавливаться динамическое равновесие. Частицы других размеров должны выноситься из зоны сепарации в различных направлениях: меньшие границы разделения – в одну сторону, большие – в другую.

4.Величины сил, действующих на частицу любого размера, должны поддаваться регулированию в широких пределах.

Эти условия являются идеальными и не могут быть полностью обеспечены ни в одном из реальных сепараторов. Однако чем полнее они удовлетворяются, тем совершеннее тип и конструкция сепаратора.

Принципиальные схемы зон осаждения и разделения частиц в воздушных сепараторах приведены на рис. 87.

156

Вбольшинстве конструкций сепараторов обычно сочетаются несколько зон разделения и осаждения частиц, выполненных по различным принципиальным схемам. Но одна из них (главная зона разделения), как правило, оказывает преобладающее влияние на процесс сепарации в целом.

Взоне разделения на частицу действуют следующие силы: сила давления потока, пропорционально от 1-й до 2-й степени диаметра частицы, и сила тяжести (рис. 87, а, б, в, г), либо центробежная сила (рис. 87, д, е, ж, з), которые пропорциональны массе частицы, т.е. 3-й степени е диаметра.

Из аэродинамики известно, что сила давления потока определяется по формуле, Н,

где с – коэффициент аэродинамического сопротивления;

F–миделевосечение,т.е.проекциячастицынаплоскость,перпендикулярнуюк

0 – относительная скорость потока воздуха (газа), т.е. скорость обтекания частицы потоком, м;

d – приведенный диаметр частицы, м; g – ускорение силы тяжести, м/с2;

γ – удельный вес частицы , Н/м3;

kф – коэффициент формы частицы, величины его можно принимать в следующих пределах: для шаровидных – 1,00; для округленных – 1,10; для угловатых – 1,76; для пластинчатых частиц – 3,80.

Коэффициент аэродинамического сопротивления зависит от формы частицы, что обычно учитывается коэффициентом формы kф, и, главным образом, от числа Рейнольдса, величина которого для частицы шаровидной формы опреде-

где v – кинематическая вязкость воздуха (газа), м2/с.

157

В связи с громоздкостью вычислений формулой (183) следует пользоваться только в области 1 < Re < 10;

г) для области 1000 < Re < 200000

с ≈ 0,48.

Выведем расчетные соотношения и проведем анализ зон разделения, принципиальные схемы которых приведены на рис. 87.

Вертикальнопоточная гравитационная зона разделения (рис. 87, б). на частицы, здесь действует сила тяжести G, направленная вниз, и сила давления потока P, направленная вверх. Траекторией движения частицы под совместным воздействием этих сил в идеальных условиях является вертикальная прямая.

Мелкие частицы, для которых P>G, будут потоком выноситься вверх из зоны разделения и образовывать так называемый тонкий продукт.

Крупные частицы, для которых P<G, будут удаляться из зоны разделения, оседая вниз, навстречу потоку и образовывать грубый продукт.

Частицы граничного, размера, для которых P=G, будут неподвижно зависать в потоке и удаляться из зоны разделения вверх или вниз из-за случайных причин: столкновения с мелкими или крупными частицами, турбулентных завихрений среды, пристенного трения и др. Размер этих частиц, вероятность попадания которых как в тонкий, так и в грубый продукты одинакова, а следовательно, и содержащихся в обоих продуктах поровну, называется границей разделения d0.

Подставим значение Р из формулы (178) в условие равновесия P = G и,

где g – ускорение силы тяжести, м/с2.

Отсюда граница разделения d0 при заданной скорости восходящего потока в составит, м,

и скорость витания для любой частицы размером d, м/с.