Результат интеллектуальной деятельности: ГИДРОКЛАССИФИКАТОР

Изобретение относится к переработке волокнистых материалов и может быть использовано в асбестовой и целлюлозно-бумажной промышленности.

Известен гидроклассификатор (см. а.с. №1690844, МКИ В03В 5/02, Бюл. №42, 1991), включающий корпус, расположенное вдоль корпуса просеивающее приспособление, установленные у противоположных по диагонали углов корпуса в его продольном сечении патрубки ввода воды и вывода мелкой фракции, расположенные у других противоположных по диагонали углов корпуса в его продольном сечении патрубки ввода и вывода суспензии, вибратор, просеивающее приспособление выполнено из соединенных попарно по периметру обечайкой сит, при этом патрубки ввода и вывода суспензии сопряжены с внутренним пространством каждой пары сит, а вибратор соединен с последующим приспособлением.

Недостатком данного гидроклассификатора является незначительное повышение его производительности из-за малой скорости перемещения суспензии за счет наличия пристенного эффекта.

Известен гидроклассификатор (см. патент РФ №2189279 МПК В03В 5102, опубл. 20.09.2002, Бюл. №26), включающий корпус, расположенное вдоль корпуса просеивающее приспособление, установленные у противоположных по диагонали углов корпуса в его продольном сечении патрубки ввода воды и вывода мелкой фракции, расположенные у других противоположных по диагонали углов корпуса в его продольном сечении патрубки ввода и выпуска суспензии, вибратор, просеивающее приспособление выполнено из соединенных попарно по периметру обечайкой сит, при этом патрубки ввода и вывода суспензии сопряжены с внутренним пространством каждой пары сит, а вибратор соединен с просеивающим приспособлением, при этом к патрубку подачи суспензии присоединены гибкие трубопроводы, на которых ярусно в пределах половины высоты камеры для суспензии установлены расширяющиеся насадки с криволинейными спиралевидными направляющими на их внутренней поверхности и расположены во внутреннем пространстве каждой пары сит, соединенных между собой упругими пластинами, причем боковые торцы камер для суспензии ограждены сеткой.

Недостатком являются избыточные энергозатраты на привод вибратора, задаваемые как расчетные при максимальном давлении в патрубке подачи воды по условию нормированного гидравлического сопротивления движению суспензии.

Технической задачей предлагаемого изобретения регулирование потребляемой энергии на привод вибратора в зависимости от изменяющегося давления в патрубке подачи воды, определяемого гидравлическим сопротивлением суспензии, обусловленного концентрацией волокнистого материала в классифицируемой смеси.

Технический результат достигается тем, что гидроклассификатор включает корпус, расположенное вдоль корпуса просеивающее приспособление, установленные у противоположных по диагонали углов корпуса в его продольном сечении патрубки ввода воды и вывода мелкой фракции, расположенные у других противоположных по диагонали углов корпуса в его продольном сечении патрубки ввода и выпуска суспензии, вибратор, просеивающее приспособление выполнено из соединенных попарно по периметру обечайкой сит, при этом патрубки ввода и вывода суспензии сопряжены с внутренним пространством каждой пары сит, а вибратор соединен с просеивающим приспособлением, при этом к патрубку подачи суспензии присоединены гибкие трубопроводы, на которых ярусно в пределах половины высоты камеры для суспензии установлены расширяющиеся насадки с криволинейными спиралевидными направляющими на их внутренней поверхности и расположены во внутреннем пространстве каждой пары сит, соединенных между собой упругими пластинами, причем боковые торцы камер для суспензии ограждены сеткой, при этом вибратор снабжен приводом с регулятором скорости вращения, а регулятор скорости вращения связан с регулятором скорости давления, соединенным датчиком давления, расположенном в патрубке подвода воды, причем регулятор давления содержит взаимосвязанные блоки сравнения и задания, электронный и магнитный усилители и блок нелинейной связи, кроме того, регулятор скорости вращения выполнен виде блока порошковых электромагнитных муфт.

На фиг. 1 приведен гидроклассификатор, общий вид, на фиг. 2 - поперечный разрез А-А, на фиг. 3 - аксонометрическая схема гибких трубопроводов с расширяющимися насадками, а на фиг. 4 - развертка внутренней поверхности расширяющихся насадок с криволинейными спиралевидными направляющими.

Гидроклассификатор включает корпус 1, расположенное вдоль него просеивающее приспособление 2 и вибратор 3 для передачи вибрации на просеивающее приспособление 2. У противоположных по диагонали углов корпуса 1 в его продольном сечении установлены патрубок 4 ввода воды и патрубок 5 вывода мелкой фракции. У других противоположных по диагонали углов корпуса 1 в его продольном сечении расположены патрубок 6 ввода суспензии и патрубок 7 вывода суспензии. Просеивающее приспособление 2 выполнено из соединенных попарно по периметру обечайкой 8 сит 9, образующих камеры 10 для суспензии. Вибратор 3 соединен с просеивающим приспособлением 2 для передачи вибрации к расположенным внутри корпуса 1 соединенным попарно ситам 9. С вибратором 3 соединен также привод 11, а на боковой стенке 12 корпуса 1 установлен сальник 13. При большом числе соединенных попарно сит 9 может быть установлен дополнительных вибратор 3 на противоположной боковой стенке 12. К патрубку 6 ввода суспензии присоединены гибкие трубопроводы 14, на которых установлены расширяющиеся насадки 15 с криволинейными спиралевидными направляющими 16 на их внутренней поверхности. Торцы камер 10 для суспензии ограждены сеткой 17. Соединенные попарно сита 9 между собой связаны при помощи упругих пластин 18.

Вибратор 3 снабжен приводом 11 с регулятором скорости вращения 19 в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а регулятор скорости вращения 19 связан с регулятором давления 20, соединенным датчиком давления 21, расположенном в патрубке 4 ввода воды, при этом регулятор давления 20 содержит взаимосвязанные блоки сравнения 22 и задания 23, электронный 24 и магнитный 25 усилители и блок нелинейной обратной связи 26.

Гидроклассификатор работает следующим образом. Мощность привода 11 вибратора 3 выбирается для случая максимального давления в патрубке 4 ввода воды, что фиксируется датчиком давления 21. Однако во время работы гидроклассификатора концентрация волокон асбеста изменяется в меньшую сторону и для процесса гидроклассификации потребуется понижение мощности на привод 11 вибратора 3, а в то же время его мощность остается постоянной, т.е. налицо необоснованный перерасход энергии. В предлагаемом техническом решении осуществляется регулирование скорости вращения привода 11 вибратора 3, что позволяет оптимизировать энергозатраты путем их сокращений в зависимости от концентрации волокон асбеста в суспензии. Так при уменьшении количества классифицируемых волокон асбеста в суспензии величина поступающей воды в патрубок 4 уменьшается со снижением давления в нем, что фиксируется датчиком давления 21 и сигнал, поступающий в него на регулятор давления 20, становится большим, чем сигнал блока задания 23, и на выходе блока сравнения 22 появляется сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 24, одновременно с сигналом отрицательной нелинейной связи блока 26. За счет этого в электронном усилителе 24 компенсируется нелинейность характеристики привода 11 гидроклассификатора.

Сигнал с выхода электронного усилителя 24 поступает на вход магнитного усилителя 25, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения в виде порошковых электромагнитных муфт. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 22 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 25. В результате снижается отбираемая мощность от привода 11, т.е. осуществляется экономия энергии при нормированной подаче воды в патрубок 4. Возрастание концентрации волокон асбеста в суспензии приводит к увеличению подачи воды через патрубок 4 и давление в нем возрастает, что фиксируется датчиком давления 21, и сигнал, поступающий с него на регулятор давления 20, становится меньшим, чем сигнал блока задания 23, и на выходе блока сравнения 22 появится сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 24, одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи блока 26. Сигнал с выхода электронного усилителя 24 поступает на вход магнитного усилителя 25, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 19 в виде блока порошковых электромагнитных муфт.

Положительная полярность сигнала электронного усилителя 24 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 25. В результате увеличивается отбираемая мощность, приближаясь к номинальной для случая максимального давления в патрубке и ввода воды. Следовательно, гидроклассификатор, работая в режиме плавного изменения мощности на приводе 11 посредством регулятора скорости вращении 19 по условию различной концентрации волокон асбеста в суспензии, обеспечивает экономию энергии.

Для каждого из режимов работы гидроклассификатора, определяемых концентрацией волокон асбеста, осуществляется следующее.

Суспензию, содержащую, например, волокна асбеста различной длины, подают в камеры 10 для суспензии, каждая из которых состоит из двух сит 9. Через патрубок 4 подают промывную воду. Взаимное противоположное расположение патрубка 6 ввода суспензии и патрубка 4 ввода воды, а также патрубка 7 вывода суспензии и патрубка 5 вывода мелкой фракции, обеспечивает движение суспензии и промывной воды противотоком. Посредством вибратора 3 и привода 11 производят вибрацию сит 9 просеивающего приспособления 2 относительно боковых стенок 12 корпуса 1 в горизонтальной плоскости поперек движения разделяемых потоков суспензии. За счет этого через сита 9 возникают перетоки суспензии с мелкой фракцией волокон в корпус 1 и промывной воды в камеры 10 для суспензии. Таким образом, осуществляется классификация волокнистых материалов. Выход суспензии через расширяющиеся насадки 15 с криволинейными спиралевидными направляющими 16 в камеры 10 для суспензии, установленные на гибких трубопроводах ярусно в пределах половины высоты камеры 10 для суспензии на гибких трубопроводах 14, создает закрутку потока и волновое движение по всему ее живому сечению. При этом волновое движение суспензии оказывает вибрационное воздействие на сита 9, увеличивает скорость течения суспензии, исключает появление пристенного эффекта, повышает качество классификации волокнистых материалов. Упругие пластины 18 дают возможность передачи вибрации всем парам сит 9 без установки дополнительных вибраторов 3. Боковые торцы камеры 10 для суспензии, огражденные сеткой, исключают перемешивание крупных и мелких фракций в корпусе 1, что также повышает качество и эффективность классификации волокнистых материалов.

Усиление вибрации просеивающих приспособлений за счет закрутки и волнового движения суспензии в конечном счете приводит к интенсивному перемешиванию рабочей среды, увеличению скорости ее движения, исключает появление пристенного эффекта, а в сочетании с полным разделением фракций суспензии повышает производительность гидроклассификатора и эффективность классификации волокнистых материалов.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что снабжение вибратора приводом с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и системой автоматизированного контроля давления в патрубке ввода воды обеспечивает рациональное потребление энергии на работу гидроклассикатора.