Результат интеллектуальной деятельности: Гидроклассификатор

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

Известен гидроклассификатор (см. патент РФ №2189979, 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 подача 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.

Известен гидроклассификатор (см. патент РФ №2553127, опубл. 10.06.2015, бюл. №16) , 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, при этом вибратор снабжен приводом с регулятором скорости вращения, а регулятор скорости вращения связан с регулятором давления, соединенным с датчиком давления, расположенным в патрубке подвода воды, при этом регулятор давления содержит взаимосвязанные блоки сравнения и задания, электронный и магнитный усилители и блок нелинейной связи, кроме того, регулятор скорости вращения выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт.

Недостатком является возрастание энергозатрат при длительной эксплуатации, обусловленное возрастанием гидравлического сопротивления расширяющихся насадок из-за налипания на наружные стороны криволинейных спиралевидных направляющих частиц суспензий, что приводит к уменьшению проходного сечения расширяющих насадок и, как следствие, необходимость увеличения мощности насоса для подачи суспензии.

Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание нормированных энергозатрат на процесс переработки волокнистых материалов при длительной эксплуатации путем предотвращения возрастания гидравлического сопротивления расширяющих насадок за счет устранения налипания частиц суспензии на наружные стороны криволинейных спиралевидных направляющих.

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 давления, соединенным с датчиком давления, расположенным в патрубке подвода воды, при этом регулятор давления содержит взаимосвязанные блоки сравнения и задания, электронный и магнитный усилители и блок нелинейной связи, кроме того, регулятор скорости вращения выполнен в виде блока порошковых электромагнитных муфт, при этом криволинейные спиралевидные направляющие, расположенные на внутренней поверхности расширяющихся насадок, покрыты с наружной стороны полости стеклообразной наноподобной пленкой из оксида тантала.

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, на фиг. 5 – профиль криволинейных спиралевидных направляющих с покрытым с наружной стороны оксидом тантала в виде стеклообразной наноподобной пленки.
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.

Полости 27 криволинейных спиралевидных направляющих 16, расположенных на внутренней поверхности 28 расширяющихся насадок 15, покрыты с наружной стороны 29 оксидом тантала в виде стеклообразной наноподобной пленки 30.

Гидроклассификатор работает следующим образом. При перемещении суспензии по криволинейным спиралевидным направляющим 16 расширяющихся насадок 15 в камере 10, фракции, особенно мелкие, волокнистого материала налипают на наружные стороны 29 полостей 27, образуют в них заторы. В результате движущийся поток суспензии перемещается по внутренней поверхности 28 расширяющихся насадок 15 прямоточно без завихрения из-за забивания полостей 27 налипающим классифицируемым материалом, что резко снижает качества готового продукта. При покрытии наружной стороны 29 стеклоподобной нанообразной пленкой 30 из оксида тантала, суспензия, в том числе и мелкие ее фракции, скользят по ней (см. например, Литвинова В.А., Саврук Е.Н. Наноразмерные пленки оксида тантала, полученные ионно-плазменным методом//Сборник трудов региональной научно-практической конференции «Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике.» - Томск: ТЕХИ НГАУ – вып.12 – 2010 – с.299 – 301) без налипания и соответственно без укрупнения и создания заторов в полостях 27. Следовательно, обеспечивается турбулизация пограничного слоя с устранением пристенного эффекта и поддерживается при длительной эксплуатации процесс качественной гидроклассификации волокнистых материалов.

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 изобретения заключается в том, что покрытие с наружной стороны полостей криволинейных спиралеобразных направляющих, расположенных на внутренней поверхности расширяющихся насадок стеклообразной наноподобной пленкой из оксида тантала, устраняет налипание мелкодисперсных загрязнений, а также мелких фракций волокнистого классифицируемого материала, обеспечивает при длительной эксплуатации получение качественного готового продукта