- простые;

2. Классификация кинематических пар.

Соединения звеньев в кинематические пары налагает ограничение на их подвижность.

Звено в пространстве обладает шестью степенями подвижности (W).

W- степень подвижности;

S- число наложенных связей.

W=6-S

Класс определяется числом наложенных связей.

Классификация кинематических пар.

1. Шар на плоскости.

2. Цилиндр на плоскости

3. Куб на плоскости

4. Цилиндр в цилиндре

3. Определение числа степени подвижности кинематических цепей

Формула Чебышева:

Примеры решения задач:

1. Рычажный механизм.

Ответ: Механизм работоспособный, работает с одним приводом.

2. Зубчатый механизм

Ответ: Механизм работоспособный, работает с одним приводом.

Раздел 2. Оборудование для сортировки и обогащения материалов

Тема 1. Оборудование для механической сортировке материалов

1. Общие сведения о сортировке и обогащении материалов.

Сортировкой называют разделение материала по крупности частиц или другим отличительным признакам с целью получения фракций или классов повышенной однородности.

Если сырье представляет собой смесь различных материалов, один из которых необходим для данного производства, а остальные составляют пустую породу, то сортировкой (обычно после предварительного измельчения) отделяют ценный материал от пустой породы - обогащением.

Способы сортировки:

Механическая сортировка (грохочение) -- разделение материала по крупности при помощи машин и устройств, снабженных разделительными просеивающими поверхностями, которые представляют собой сита, решета или наборы колосников.

Воздушная сортировка (сепарация)-- разделение материала по крупности частиц и их удельному весу за счет различной скорости осаждения в воздушном потоке под действием сил тяжести или центробежных сил и сил сопротивления среды.

Гидравлическая сортировка (классификация) -- разделение материала по крупности частиц, их удельному весу и различной смачиваемости в воде или других жидкостях.

Магнитная сортировка (сепарация) -- удаление металлических включений и предметов с целью предотвращения поломки обрабатывающих машин; удаление примесей железа или его окислов, загрязняющих сырье; обогащение железных руд.

Сортировке могут подвергаться материалы в сухом и мокром состояниях.

Обезвоживанием - процесс отделения воды и шлама от продуктов мокрой сортировки.

2. Оборудование для механической сортировки материалов.

Для механической сортировки применяют просеивающие поверхности различной конструкции.

Для крупного грохочения с размерами кусков от 200 до 500 мм обычно используют набор колосников -- массивных параллельно установленных стержней.

Для среднего грохочения (от 50 до 200 мм) чаще применяют штампованные решета, представляющие собой металлические листы с отверстиями.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для мелкого грохочения (от 1 до 50 мм) и тонкого просеивания (от 0,04 до 1 мм), как правило, применяют плетеные и струнные сита из проволоки или нитей.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тонкое просеивание малоэффективно, его применяют лишь для процеживания жидких масс или для просеивания сравнительно небольших количеств сухого материала.

Форма отверстий:

- у колосниковых грохотов и струнных сит щелевидная,

- у штампованных -- круглая, прямоугольная или квадратная,

- у плетеных-- квадратная.

Классификация

1. По типу просеивающей поверхности:

-- колосниковые, штампованные, плетеные, струнные, роликовые, винтовые;

2. По характеру движения просеивающей поверхности:

-- неподвижные, качающиеся, вибрирующие, вращающиеся;

3. По форме просеивающей поверхности и ее положению в пространстве

-- плоские, изогнутые, горизонтальные, наклонные, вертикальные.

Схема установки просеивающих поверхностей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Плоские качающиеся грохоты.

Наклонные

Грохоты имеют приводы, сообщающие просеивающим решеткам качательное или вибрационное движение, что обеспечивает продвижение материала в сторону небольшого (15 - 20°) уклона и интенсивное отделение мелкой фракции.

Такие грохоты часто используют в качестве питателей для равномерной загрузки дробилок материалом.

Горизонтальные.

Продвижение материала по горизонтальной поверхности происходит за счет подбрасывания его под углом к горизонту действием наклонных стоек или благодаря разности ускорений, сообщаемых просеивающей поверхности асимметричным кулисным приводом.

Такой привод состоит из кривошипа 1, вращающегося вокруг оси, кулисы 3, шатуна 4 и просеивающей поверхности 5. На конце кривошипа шарнирно укреплен ползун 2, который может скользить в прорези кулисы. При равномерном вращении, например, по часовой стрелке, ползун качает кулису так, что ее конец, соединенный с шатуном, перемещается от В к А.

Углы и скорости подбирают таким образом, что силы инерции, действующие на материал при движении просеивающей поверхности справа налево, превышают силы трения и материал отстает от просеивающей поверхности, т. е. передвигается относительно последней, а при движении слева направо силы трения преобладают над силами инерции и материал двигается вместе с просеивающей поверхностью.

Гирационные (эксцертриковые),

Привод сообщает колебания (вибрацию) просеивающим поверхностям и находящемуся на них материалу, что снижает силы трения между частицами, повышает их подвижность и способствует интенсивному просеиванию с высоким коэффициентом эффективности, достигающим 90%.

Число колебаний просеивающей поверхности от 13 до 50 в сек при амплитуде от 25 до 0,5 мм.

Барабанные грохоты.

Просеивающая поверхность барабанных грохотов представляет собой:

- цилиндр,

- конус,

- призму,

- усеченную пирамиду.

Конструкция, работа:

Барабан цилиндрическими бандажами опирается на ролики или крепится спицами к валу, опирающемуся на подшипники, и вращается приводом. Внутрь барабана непрерывно подают материал, который, перекатываясь и скользя по грохоту, просеивается. Продольное перемещение материала обеспечивается вращением барабана и наклоном центральной оси цилиндра и призмы или наклоном образующих конуса и ребер усеченной пирамиды.

По сравнению с виброгрохотами барабанные грохоты уравновешены, вращаются медленно и не передают на опоры вредных колебаний.

Валковые грохоты

Валковые грохоты представляют собой набор параллельных, расположенных на некотором расстоянии друг от друга валков, имеющих эксцентриковые диски или винтовые выступы. При вращении валков материал продвигается и просеивается.

Валковый грохот-питатель винтового типа

Грохот состоит из торцовых опор (задней 1 и передней 3), шести конусных валков 4 с винтовыми ребрами возрастающего по ходу материала шага, двух цилиндрических валков 5 без ребер, примыкающих к нижним кромкам разгрузочного отверстия бункера и системы зубчатых колес 2, обеспечивающих вращение валков по направлению стрелок, показанных на схеме.

Конусность валков и увеличивающийся шаг винтовых ребер обеспечивают увеличение отверстий для просеивания материала при его перемещении вдоль грохота и исключают возможность заклинивания кусков.

Положение валков соответствует форме конвейерной ленты, снижая высоту падения кусков материала, что наряду с защитным действием слоя просеявшегося материала значительно увеличивает срок службы ленты.

Дуговые грохоты

Дуговые грохоты получают все большее применение в цементной промышленности для повышения эффективности работы сырьевых мельниц путем перевода их на работу в замкнутом цикле. Дуговой грохот прост по конструкции, обеспечивает высокую производительность.

Грохот состоит из корпуса 1, дуговой колосниковой просеи-вающей поверхности 2, загрузочного патрубка 5 с регулировочным клапаном 4, патрубков 3 и 7 для отвода мелкой фракции (готовый подрешетный продукт) и патрубка 6 для отвода на домол крупной фракции.

Шлам влажностью 32 - 39% из сырьевой мельницы подают в дуговой грохот под давлением до 0,2 Мн/м², что обеспечивает большую скорость продвижения материала по грохоту (6 - 13 м/сек) и высокую производительность.

Щели колосниковой просеивающей поверхности расположены в поперечном направлении к потоку и через них проходят частицы, размер которых в 1,5 - 2 раза меньше ширины щели.

Тема 2: Воздушные сепараторы

1. Общие сведения

Воздушными сепараторами называют устройства и машины, сортирующие мелкоизмельченный материал по крупности и удельному весу с помощью воздушного потока.

Твердые частицы материала в воздушном потоке находятся под воздействием сил тяжести, инерции, давления и трения, создаваемых воздушным потоком.

Частицы материала при свободном падении в неподвижной среде или в вертикальном потоке двигаются ускоренно относительно среды до тех пор, пока сила тяжести G = mg уравновесится давлением потока (сила потока Р Н)

При равновесии сил, когда G=P, скорость осаждения станет постоянной, а при восходящем потоке, двигающемся со скоростью v, частицы витают в потоке, оставаясь неподвижными относительно стенок трубы или камеры, в которой двигается поток. Такую скорость называют скоростью витания.

Если скорость воздушного потока превысит скорость витания, то частица получает некоторую скорость, равную этому превышению. Чем меньше размер частицы и ее плотность, тем меньше скорость витания.

Принцип действия воздушных сепараторов основан на различии скоростей осаждения и витания частиц различной крупности.

Скорость и направление воздушного потока подбирают такими, чтобы крупные частицы осаждались, а более мелкие уносились воздушным потоком или осаждались на некотором расстоянии от крупных.

Воздушные сепараторы широко используют при работе помольных машин в замкнутом цикле и при сочетании помола с подсушкой материала.

Классификация

1. По характеру сил, действующих на разделяемые частицы

- гравитационные,

- центробежные,

- комбинированные.

2. По направлению движения воздушного потока

- с вертикальным,

- с горизонтальным,

- спиральным движением.

3. По конструкции

- проходные,

- циркуляционые,

а также,

- с вынесенным,

- встроенным вентиляторами.

2. Камерные и центробежные сепараторы

Камерный сепаратор с восходящим воздушным потоком является наиболее простым. Смесь частиц различной крупности воздушным потоком, скорость которого значительно превышает скорость витания наиболее крупных частиц, подают по трубе 2 в камеру 1. Так как сечение камеры в несколько раз больше сечения трубы, скорость потока в камере во столько же раз снижается и становится недостаточной для поддержания наиболее крупных частиц. Крупные частицы осаждаются и удаляются через трубу 3, снабженную секторным затвором 4, а мелкие частицы уносятся через выходное отверстие и по трубе 5 направляются в осадительное устройство или фильтр.

Камерный сепаратор с горизонтальным воздушным потоком состоит из подводящего и отводящего трубопроводов, камеры и бункеров. Материал из мельницы или из питателя 1 подают в камеру с воздушным потоком, двигающимся по трубе 2. Так как сечение камеры велико, воздушный поток вместе с материалом вдоль камеры двигается медленно, и материал осаждается так, что крупные частицы попадают в первый бункер 3, снабженный затвором 4, мелкие -- в бункер 5, имеющий затвор 6, а мельчайшие по трубе 7 уносятся и улавливаются в специальных осадительных устройствах.

Центробежный дисковый сепаратор состоит из быстровращающейся от привода 5 тарелки 3, на которую самотеком поступает материал из бункера 2 по открытой снизу и несколько приподнятой над тарелкой трубе. Вокруг тарелки концентрично расположены кольцевые желоба 1, в которые и попадает материал, веером разлетающийся с тарелки под действием центробежных сил. Более крупные частицы обладают наибольшей силой инерции и попадают в удаленные желоба, а мелкие - в более близкие к оси вращения.

3. Циркуляционный комбинированный сепаратор

Циркуляционный комбинированный сепаратор состоит из герметически закрытого наружного кожуха, имеющего цилиндрическую часть 5 и коническую часть 2, подвешенного к балкам 6, внутреннего кожуха с цилиндром 4 и конусом 1.

По оси сепаратора проходит вал 10 с диском 12 и вентилятором 3, которые вращаются через вал 9 и конический редуктор 8. Вал 10 охватывает труба 7, по которой материал из бункера поступает на диск.

Границу разделения материала по крупности регулируют, изменяя скорость воздушного потока положением лопаток 11.

Диаметр наружного кожуха таких сепараторов 1800 - 2800 мм, число оборотов диска в секунду 4,6 - 6,2, мощность двигателя от 2,3 до 7,4 кВт.

Производительность по нижнему классу зависит от тонкости выделяемых частиц, вида материала, размеров сепаратора и составляет, например, до 20 т/ч (цемент, остаток 15% на сите № 0085, диаметр кожуха 2800 мм).

При быстром вращении диска материал веером сбрасывается с него, крупные частицы по внутреннему кожуху поступают в отводящий патрубок, а мелкие подхватываются воздушным потоком, созданным вентилятором, проходят между лопатками и направляются в наружный кожух, где и осаждаются, удаляясь по осевому патрубку в бункер для мелкой фракции. Воздух через окна 13 снова попадает в вентилятор и циркулирует, разделяя материал.

4. Проходной сепаратор с неподвижными направляющими лопастями

Проходной сепаратор с неподвижными направляющими лопатками состоит из наружного конуса 2, внутреннего конуса 3, направляющих - лопаток 4, кольца 6 для управления лопатками, трубы 1 для подачи исходного материала, патрубков 7 и 8 для удаления грубой фракции и трубы 5 для отвода воздушного потока с мелкой фракцией.

Пылевоздушная смесь поступает в сепаратор со скоростью до 20 м/сек, теряет скорость и осаждает наиболее крупные частицы в пространстве между конусами.

При переходе во внутренний конус расположенные по касательной лопатки сообщают потоку вращательное движение и под действием центробежных сил инерции частицы отбрасываются к стенкам конуса, сползают по ним и удаляются по трубе 7, а мелкая фракция уносится с воздушным потоком по трубе 5 в осадительное устройство.

Поворачивая лопатки кольцом, регулируют границу раздела материала, так как чем дальше лопатки от радиального положения, тем меньше скорость воздушного потока, больше центробежные силы инерции, действующие на частицы, и тем мельче частицы, уносимые из сепаратора.

Диаметр наружного конуса сепаратора от 500 до 4000 мм. Производительность до 8 т/ч при тонкой фракции, соответствующей 10 - 20% остатка на сите № 009

5. Проходной отбойно-вихревой сепаратор

Проходной отбойно-вихревой сепаратор состоит из конического корпуса 3 с подводящей трубой 1 для смеси и отводящей трубой 2 для крупки, ротора 4 с отбойными лопатками 5, вращающегося электро-двигателем 8 через клиноременную передачу 6 и сборника с трубой 7 для отвода мелкой фракции.

Границу разделения материала регулируют числом оборотов ротора, так как чем быстрее вращаются лопатки, тем более мелкие частицы отбрасываются ими к стенкам конуса и удаляются по трубе 2.

Тема 3. Оборудование для гидравлической классификации и обогащения материалов

1. Общие сведения.

Сущность процесса гидравлической классификации и обогащения материалов заключается в разделении смеси частиц на классы по крупности в жидкой среде за счет различной скорости осаждения частиц, находящихся под действием гравитационных или центробежных сил и сил противодействия жидкой среды.

k - коэффициент, зависящий от формы частицы;

F - площадь проекции частицы на плоскость, перпендикулярную направлению движения частицы относительно жидкости, м/;

v -- скорость движения частицы относительно жидкости, м/сек;

р -- плотность жидкости, кг/м³.

Выбор машин для сортировки и очистки материалов производят с учетом требуемой производительности, гранулометрического состава смеси, физических свойств входящих в нее компонентов и заданных границ раздела их на фракции.

2. Флотационный метод обогащения

Основан на различной смачиваемости пород жидкостями. Если на плоской горизонтальной поверхности материала поместить каплю жидкости, то в зависимости от степени смачиваемости породы данной жидкостью сечение капли будет иметь различные очертания (капля воды на стекле и парафине).

Если основная порода (песок) хорошо смачивается, а вредные примеси (глина, органические частицы) смачиваются плохо или, наоборот, частицы полезного материала смачиваются хуже частиц примесей, их можно разделить флотационным методом.

Для этого предварительно измельченный материал подают в камеру в виде пульпы и интенсивно перемешивают при одновременной подаче в жидкость воздуха.

При этом плохо смачиваемые частицы обволакиваются пузырьками воздуха и всплывают на поверхность, образуя минерализованную пену, а хорошо смачиваемые частицы остаются в жидкости и вместе с ней поступают в следующие камеры, где цикл повторяется, а затем поступают в осадительные устройства.

Для лучшего отделения примесей к жидкости добавляют различные реагенты -- пенообразователи.

3. Камерный классификатор

Состоит из удлиненного желоба, разделенного вертикальными перегородками на шесть камер. В нижней конусной части каждой камеры имеется сливное отверстие, с автоматическим клапаном, который открывается по мере накопления материала.

Материал подают в верхней части желоба по лотку. По трубопроводам в камеры снизу подают воду, которая, двигаясь снизу вверх, не может помешать осаждению частиц, имеющих скорость осаждения, превышающую скорость восходящего потока, а более легкие частицы уносит в следующие камеры.

4. Конусный классификатор

Конусный классификатор, состоит из конического корпуса 2 с кольцевым сливным лотком 3, патрубком 1, разгрузочной сифонной трубкой 8 и загрузочного устройства с лотком 7, приемником 4, трубой 5 и решеткой 6.

При движении жидкости песок промывается, оседает и удаляется с частью воды по сифонной трубке, а загрязнявшие песок илистые и органические примеси переливаются вместе с водой через кромку конуса и отводятся по лотку.

5. Прямоточный гидравлический классификатор.

Прямоточный гидравлический классификатор предназначен для разделения песка и песчано-гравийной смеси по граничному зерну в пределах от 0,5 до 3 мм.

Пульпу под давлением до 0,3 Мн/м² подают по трубе 1 через расширяющийся патрубок 4 в осадительную камеру 5, в которой скорость потока снижается настолько, что уносится и отводится по трубе 7 лишь мелкая фракция, а крупная, превышающая размер граничного зерна, осаждается и поступает в классификационную камеру 3.

Так как в эту камеру вместе с крупными зернами может осесть и некоторое количество мелких, то для их выноса в кольцевой коллектор 8 по трубе 2 подают чистую воду, часть которой, двигаясь вверх, уносит мелкие частицы в осадительную камеру. Остальная часть воды используется для гидротранспортирования крупной фракции по трубе 10. Спиральные лопатки 9 придают восходящему потоку вращательное движение, что облегчает отделение и осаждение крупной фракции. В осадительной камере установлен регулируемый по высоте отбойный щиток 6.

Пять типоразмеров прямоточных гидравлических классификаторов (диаметр осадительной камеры от 910 до 2910 мм) обеспечивают производительность по исходной гидросмеси от 100 до 1600 м³/ч, а по исходному продукту -- от 20 до 300 м³/ч при эффективности классификации от 85 до 95% и граничном зерне в 1,2 мм.

6. Гидравлический циклон

Водогрунтовую смесь, подлежащую классификации, подают в гидроциклон по подводящему патрубку по касательной к цилиндрической поверхности корпуса, благодаря чему она приобретает вращательное движение. Опускаясь по конической поверхности, поток вращается все быстрее (вследствие уменьшения радиуса), что способствует классификации, так как центробежные силы возрастают, частицы отбрасываются к стенкам, теряя при этом скорость, и опускаются к разгрузочному патрубку. Мелкие частицы поднимаются по оси циклона вместе с потоком и через центральную трубу и патрубок 6 отводятся в осадительные устройства.

1 - выпускной патрубок для крупной фракции,

2 - литые конические секции, в сборе образуют осадительный конус,

4 - центральная труба,

5 - подводящий патрубок,

6 - отводящий патрубок.

Для предотвращения быстрого износа тонкостенного сварного корпуса у гидроциклонов сварной конструкции применяют футеровку внутренней поверхности каменным литьем или резиной.

7. Цилиндрический моечно-сортировочный грохот

1 - рама,

2 - лоток,

3 - промывочный цилиндр,

4 - наружная просеивающая поверхность,

5 - решето,

6 - водяная труба,

7 - решето,

8 - ребро жесткости, 9 - торцовая плита, 10,11 - привод.

Цилиндрический моечно-сортировочный грохот предназначен для промывки гравия, щебня и других строительных материалов, загрязненных примесями ила и глины, и для разделения материала на четыре фракции - менее 6, от 6 до 20, от 20 до 40 и более 40 мм.

Основной барабан имеет моечную часть 3, среднюю часть 5 с отверстиями 20 мм и концевую часть 7 с отверстиями 40 мм. Моечная часть имеет цилиндрическое кольцо-бандаж, который опирается на два опорных ролика. Жесткость барабану придает каркас из продольных уголков 8, прикрепленных к торцовой плите 9 с валом, вращающим барабан от электродвигателя 10 через редуктор 11. К уголкам каркаса прикреплена наружная просеивающая поверхность 4 с отверстиями в 6 мм. Оси роликов и подшипник вала привода опираются на сварную швеллерную раму 1, устанавливаемую под углом 6°.

Материал в моечную секцию подают по лотку 2, а промывочную воду - по трубе 6, которая на конце имеет заглушку, на участке сортировочной секции и патрубок в моечной секции.

Производительность 9 м³/ч при мощности двигателя 1,7 кет.

Расчет частоты вращения барабана.

Расчет ведется из предположения, что при неподвижном барабане отдельные куски материала будут удерживаться силами трения лишь на дуге БАБ₁ и в её крайних точках будет наблюдаться равновесия удерживающих сил и сил трения. Следовательно расчет ведется из равновесия сил:

Тема 4. Электромагнитные сепараторы

1. Общие сведения.

Принцип действия магнитных сепараторов основан на различии действия магнитного поля на частицы, обладающие и не обладающие магнитными свойствами.

Применяют электромагнитную сортировку для удаления из потока материала, поступающего на переработку, металлических предметов, которые могут вызвать поломку машин, для удаления мелких частиц железа и железосодержащих минералов, которые загрязняют сырье и снижают качество готовых изделий.

При обогащении железных руд с малым содержанием железа удаляют пустую породу. Для магнитной сортировки и обогащения применяют электромагнитные сепараторы сухого и мокрого, непрерывного и периодического действия, а для повышения их эффективности используют индукционные датчики и электронную усилительную аппаратуру.

2. Барабанный электромагнитный сепаратор для кусковых материалов

Электромагнитный сепаратор для кусковых материалов крупностью более 5 мм

1- приводной барабан,

2 - лента,

3 - натяжной барабан,

4-бункер для материала обладающего магнитными свойствами,

5- бункер для материала не обладающего магнитными свойствами.

Представляет собой ленточный конвейер с лентой 2, надетой на приводной 1 и натяжной 3 барабаны. В пазах приводного барабана уложены пластины трансформаторной стали с навитыми на них катушками, подключенными через осевой канал вала и контактные кольца к источнику постоянного тока.

Благодаря этому между полюсами электромагнитов образуется сильное магнитное поле.

Материал, не обладающий магнитными свойствами, свободно ссыпается с барабана и по лотку 5 направляется в перерабатывающие машины, а стальные предметы и материал, содержащий железо, попадая в зону действия магнитного поля, притягиваются к ленте, огибают с нею электромагнитный приводной барабан и падают в бункер 4.

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.

Значительно эффективнее работает такой сепаратор с электронным металлоискателем. При прохождении металлического предмета над рамкой-датчиком (установленного под лентой конвейера), индуктивность датчика изменяется, и сигнал подается на мощное электромагнитное устройство, улавливающее магнитный предмет или отключается привод ленточного конвейера и удалятся посторонний предмет механическим путем.

3. Барабанный электромагнитный сепаратор для порошковых материалов

1 - полый барабан,

2, 4 - электромагнит,

3 - вибропитатель,

5 - разделительный конус.

Состоит из полого барабана 1, выполненного из немагнитных металлов (латунь, алюминий) или пластмассы. Внутри барабана неподвижно укреплен электромагнит 2 так, что его разноименные полюсы 4 чередуются и образуют магнитное поле большой плотности в той части вращающейся поверхности барабана, на которую вибропитатель 3 тонким слоем подает материал. Магнитные частицы поступаю в сборник 6, а остальной материал направляется лотком 5 на конвейер.

4. Электромагнитный фильтр-сепаратор для жидких масс

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электромагнитный фильтр -сепаратор с концентрирован-ным магнитным полем применяют для магнитной очистки жидких керамических масс.

Сепаратор состоит из корпуса 4 кольцевого электромагнита 5 с решетчатыми полюсами 1, воронки 3, трубки 6 и сливного лотка 2. Жидкий материал заливают в воронку, он проходит по направлению, указанному стрелками, а металлические частички притягиваются и удерживаются полюсами. Периодически подачу материала прекращают, выключают ток, вывинчивают пробку 7 и промывают полюса электромагнита проточной водой.

Раздел 3. Пылеосадительные устройства

Тема 1. Пылеосадительные устройства

1. Принцип действия и область применения. Классификация пылеосадительных устройств.

При измельчении материалов, сортировке, перемешивании в сухом состоянии и многих других технологических операциях образуется много пыли, т. е. мелких частиц материала, находящихся в воздушном или газовом потоке во взвешенном состоянии. Улавливание пыли и пылеосаждение необходимы по условиям охраны труда и техники безопасности.

Так, например, если на цементных заводах из-за плохой работы аспирационно-пылеосадительных устройств потери при помоле клинкера составят 5%, а унос сырья с дымовыми газами вращающихся печей -- 10%, это вызовет огромные потери сырья и ценнейшего строительного материала, если учесть, что с 1972 г. в нашей стране ежегодно производится более 100 млн. т цемента.

В устройствах и машинах для пылеосаждения и газоочистки используют способность твердых частиц осаждаться под действием гравитационных сил, приобретать электрические заряды и упорядоченно двигаться в электрическом поле, смачиваться жидкостями и задерживаться пористыми перегородками.

Классификация

- механическая очистка (осадительные камеры, циклоны, батарейные циклоны);

- очистка при помощи фильтрующих перегородок (матерчатые и керамические фильтры);

- электрическая очистка в электрическом поле высокого напряжения (электрофильтры);

- очистка при помощи жидкостей (центробежные скрубберы, мокрые фильтры).

Показателем качества работы пылеосадительных и фильтрующих устройств является коэффициент полезного действия или коэффициент очистки (в %)

Коэффициент очистки зависит от способа очистки, конструкции и размеров устройства, степени запыленности воздушного потока и скорости его прохождения через пылеосадитель. Коэффициент очистки колеблется в широких пределах и может составлять от 30 - 40% в простейших осадительных устройствах до 90 - 99% в более сложных.

2. Пылеосадительные камеры, циклоны, скрубберы.

Пылеосадительные камеры обычно прямоугольной формы, гравитационного действия, обеспечивают осаждение частиц при прохождении запыленного воздуха вдоль камеры.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Их используют для улавливания пыли с более крупными частицами и облегчения работы последующих более сложных устройств тонкой очистки.

Например, Пылеосадительные камеры, в которые входят концы вращающихся печей, сушильных барабанов, подводящих рукавов пневмотранспортных установок, улавливают значительную часть поступающей с газами пыли при минимальных затратах энергии. Роль пылеосадительных камер часто выполняют бункера, предназначенные для сбора и хранения пылевидных материалов.

Пылеосадительные камеры просты по устройству, но обладают низким, коэффициентом очистки. Для его увеличения в камерах устанавливают отбойные и направляющие перегородки.

Циклоны предназначены для осаждения частиц сухой пыли из воздушного или газового потока, двигающегося по спирали. При этом на частицы пыли действуют центробежные силы инерции, которые в десятки раз превышают силы тяжести и обеспечивают интенсивное осаждение частиц на внутренних стенках циклона и поступление их в сборный бункер.

Циклон представляет собой резервуар, сваренный из листовой стали и имеющий цилиндрическую часть 4 с расположенным по касательной подводящим патрубком 7, коническую часть 3 с разгрузочным патрубком 2, примыкающим к герметически закрытому бункеру 1, и отводящую трубу 6 проходящую через крышку 5 внутрь цилиндрической части корпуса.

Пылевоздушная смесь вдувается в циклон с большой скоростью (до 25 м/сек), двигается по спирали, очищается от пыли и по центральной трубе удаляется в атмосферу или направляется в фильтр для улавливания оставшихся в воздушном потоке мельчайших частиц.

Коэффициент очистки газа от пыли в циклонах резко возрастает при увеличении крупности частиц (если для фракции менее 5 мкм он не превышает 40%, то для фракции более 20 мкм он достигает 90%) и значительно возрастает при уменьшении диаметра корпуса циклона, что объясняется увеличением центробежных сил, действующих на частицы при их движении по более крутым траекториям и при возросших угловых скоростях.

Чтобы при малых размерах корпуса циклонов сохранить высокую производительность, применяют группы или батареи малых циклонов.

Групповой циклон состоит из нескольких малых циклонов 3 с общим подводящим трубопроводом 2, бункером для пыли 1 и коллектором 4 для сбора и отвода очищенного воздуха.

Пылевоздушная смесь в каждый из малых циклонов поступает по касательным наклонным подводящим патрубкам, что обеспечивает спиральное движение воздушного потока и его очистку с повышенным к. п. д.

Батарейный циклон состоит из большого числа малых циклонов, собранных в батарею и помещенных в общий кожух 3. Конические части малых циклонов укреплены в перегородке 2 и осевшие в них частицы поступают в общий бункер 1. Выхлопные трубы 6 проходят через верхнюю перегородку 7, над которой в кожухе расположен сборник очищенного воздуха с отводящим трубопроводом. Запыленный воздух по прямоугольному трубопроводу 5 подается в пространство между перегородками 2 и 7 и устремляется сверху вниз в кольцевые каналы между корпусами 4 малых циклонов и их выхлопными трубами. В каналах укреплены винтовые лопасти, которые и сообщают пылевоздушному потоку движение по спирали и очистку от пыли.

Коэффициент очистки у групповых и батарейных циклонов достигает 80--93% при очистке газов от пыли с частицами крупностью 10--15 мкм (при диаметре малых циклонов 150-- 250 мм) и при частицах в 4--5 мкм (при диаметре 40--60 мм). Число малых циклонов в батарее от 25 до 130 шт.

Циклоны использует как для самостоятельной работы в различных технологических схемах, так и для последовательной работы с другими устройствами, например, после пылеосадительных камер и проходных сепараторов или перед аппаратами тонкой очистки (фильтрами).

Вертикальный скруббер.

Загрязненный газ по патрубку 6 поступает в нижнюю зону корпуса 1, футерованному керамической плиткой 2. В верхнюю зону скруббера через разбрызгиватель 3 подается вода.

В корпусе установлены насадки 5 из деревянных реек. Верхняя насадка равномерно распределяет воду по сечению корпуса, средняя -- служит для улавливания пыли, а нижняя -- распределяет поток входящего газа.

Газ вводится в скруббер по трубе 6 со скоростью 18 - 20 м/с по касательной к корпусу. Относительно крупные частицы под действием центробежных сил отбрасываются к стенкам, смачиваются водой и в виде пленки стекают вниз.

Окончательное увлажнение частиц водой производится при прохождении потока газа сквозь водяную завесу, образованную по всему сечению скруббера.

Во избежание выноса воды в сборник 4 скорость движения газа в корпусе скруббера не должна превышать 6 м/с. Степень очистки в таком скруббере 95 - 98%.

3. Матерчатые фильтры и электрофильтры.

Матерчатые фильтры используют для тонкой очистки воздуха и газов от пыли с коэффициентом очистки 97 - 99%.

Запыленный газ продувают через плотную ткань (шерстянку, муслин, шерстяную байку, вельветон, стеклоткань).

Из матерчатых наиболее широко применяют рукавные фильтры, у которых тканевые фильтрующие элементы выполнены в виде длинных цилиндров-рукавов 5, имеющих

- диаметр 135 - 220 мм,

- длину 1000 - 3100 мм и расположенных в прямоугольном кожухе 4 рядами по 8 - 18 шт. в каждой из 2 - 9 секций. Нижней, открытой частью, рукава вставляют в отверстия в перегородке 2 и закрепляют в ней.

Перегородка отделяет рукава от камеры 12, через которую из трубопровода 10 поступает запыленный газ на очистку.

Верхняя, закрытая часть ряда рукавов, подвешивается к стержню 9, соединенному с встряхивающим механизмом 8.

Проходя через поры ткани рукавов, газ очищается и по трубе 6 поступает в сборный трубопровод 5, а пыль остается на поверхности ткани внутри рукавов.

Периодически каждая секция отключается клапаном 11 от подачи газа, встряхивается механизмом 8 и подключается перекидным клапаном 7 к магистрали продувки, благодаря чему чистый воздух, двигаясь в противоположном по сравнению с периодом очистки газа направлении, освобождает рукава от частиц пыли и способствует их осаждению в камере 12.

Из камеры собранный материал периодически удаляется винтовым конвейером 1 без нарушения герметичности установки.

Рукавные фильтры конструктивно просты, обеспечивают коэффициент очистки до 99%, но непригодны для очистки газов с повышенной влажностью и с температурой более 100°. Для очистки горячих газов в некоторых случаях применяют стеклоткань.

Электрофильтры широко применяют для очистки от пыли газов, имеющих сравнительно высокую температуру (до 500°). Они бывают трубчатые и пластинчатые.

Трубчатый осадительный элемент состоит из сборной камеры 1, подводящего патрубка 2 для запыленного газа и отводящего патрубка 4 -- для очищенного, проводов 3 и 7, подводящих ток высокого напряжения (60000 волт) к проволочному (коронирующему) электроду 5 и трубе 6.

Газ между электродами ионизируется, частицы пыли заряжаются отрицательно и устремляются к положительно заряженной трубе, выходят из потока и, соскальзывая по стенкам трубы, попадают в сборник.

Для получения необходимой производительности трубы диаметром 200 - 300 мм и длиной 3 - 4 м собирают в секции и батареи.

Пластинчатые электрофильтры в качестве осадительных элементов имеют положительно заряженные пластины 1, между которыми натянуты коронирующие проволочные электроды 2.

Газы, из вращающейся печи попадают в осадительную камеру 6, теряют в ней наиболее крупные частицы пыли, по трубам поступают в электрофильтр, проходят между пластинами, очищаются от пыли и дымососом 3 направляются в дымовую трубу, а пыль винтовым конвейером 4 и пневмонасосом 5 возвращается в печь. Степень очистки 98%.

Раздел 4. Оборудование для хранения, равномерной подачи и дозирования материалов

Тема 1. Дозаторы для сыпучих материалов и жидкостей.

1. Типы дозаторов и область их применения.

Дозаторами называют машины и устройства, обеспечивающие непрерывную или периодическую подачу материала в заданных по объёму или массе количествах.

Классификация

1. По характеру действия

- цикличные,

- непрерывные.

В цикличных дозаторах отмеривание дозы происходит в мерной или весовой емкостях -- бункерах. После отмеривания дозы материал высыпается из емкости и цикл дозирования повторяется вновь.

Дозаторы непрерывного действия подают непрерывный поток материала с заданной объемной или массовой производительностью.

2. По принципу действия

- объемные,

- массовые,

- смешанного действия.

3. По способу управления

- с ручным,

- дистанционным,

- автоматическим управлением.

2 Цикличные объёмные дозаторы.

Циклонный дозатор для жидкостей сифонного типа.

1 - бачок;

2 - указатель уровня;

3 - воздухозаборная трубка;

4 - клапан;

5 - сифонный патрубок;

6 - трехпозиционный золотник;

7 - сливной патрубок;

8 - патрубок подачи воды.

Дозатор работает в двух режимах:

Первый режим с использованием всего объёма бочка.

Трехпозиционный золотник 6 включается на подачу воды. Она подается в бачок 1 через патрубок 8 и сифонный патрубок 5. Вода подается до тех пор, пока она не начнет вытекать через клапан 4. После этого золотник 6 переключают на слив воды, который происходит через сифонный 5 и сливной 7 патрубки.

Второй режим с использованием воздухозаборной трубки.

Объем сливаемой воды определяется высотой h положения конца воздухозаборной трубки 5, соединенной с указателем уровня 2. Это объясняется тем, что как только уровень воды достигнет конца воздухозаборной трубки 3, в сифонный патрубок 5 попадает воздух, и слив воды прекращается. Дозатор может работать в режиме ручного и автоматического управления.

В последнем случае открытие клапана 4 подает сигнал на привод золотника 6, который переводит его на слив. Сигнал на привод золотника 6 для переключения его в положение заполнения бачка поступает от внешних устройств, сигнализирующих о том, что технологическая цепочка готова к приему следующей дозы воды.

3. Весовые дозаторы непрерывного действия.

Дозатора с консольным весовым ленточным питателем

1 - уравновешивающий груз;

2 - консольная подвеска питателя; 3 - рычажная система привода шибера;

4 - бункер с материалом;

5 - шибер; 6 - ленточный питатель.

Принцип его действия прост. Положение груза 1 на консольной подвеске 2 выбирается таким, чтобы вес уравновешенного груза и вес материала были равны между собой. Если плотность материала возрастает, то его вес увеличивается против заданной величины и консоль 2 поворачивается относительно точки О по часовой стрелке на некоторый угол. При этом рычажная система 3 опускает шибер 5 и соответственно уменьшает толщину слоя материала, т. е. снижает величину подачи материала, до заданного значения.

Если плотность материала уменьшается, то все происходит в обратном порядке -- шибер открывается и увеличивает величину подачи материала до заданного значения. Точность дозирования такого дозатора достаточно низка и составляет ±2,5 ... 3,0%.

Лабораторная работа

Тема: Изучение устройства и принципа действия основных видов питателей. Расчет основных технологических параметров питателей с непрерывным вращательным движением.

Цель работы:

1. Изучить конструкцию и принцип действия основных видов питателей.

2. Изучить методику определения и практически определить производительность питателей с непрерывным вращательным движением.

Оборудование: модели секторного и тарельчатого питателей, мерные емкости, секундомер, линейка измерительная, штанген-циркуль.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с описанием работы.

2. Законспектировать и изучить конструкцию, принцип действия питателей.

3. В соответствии с описанием секторного и тарельчатого питателей, начертить принципиальную схему представленных моделей с описанием конструкции и работы.

4. По бригадам, с моделей секторного и тарельчатого питателей, снять необходимые замеры согласно табл. 1;2.

5. Произвести расчет технологических параметров моделей питателей согласно вариантам, результаты занести в табл.1;2.

6. По бригадам с преподавателем засыпать материал из мерной ёмкости в загрузочное отверстие модели, включить и произвести замер времени прохождения материала в объёме мерной ёмкости (замер времени произвести три раза и результаты занести в табл. 1;2).

7. По результатам замеров (время прохождения материала, объём мерной ёмкости) рассчитать практическую производительность модели.

8. Написать вывод работы, сравнивая экспериментальную и расчетную производительности.

9. Оформить и сдать отчет о работе.

I. Общие сведения

Питателями называют машины, обеспечивающие равномерную подачу материала.

Применение питателей позволяет обеспечить высокую производительность обслуживаемых ими машин, механизировать и автоматизировать процессы производства.

Классификация питателей.

По х а р а к т е р у д в и ж е н и я рабочего органа питатели подразделяют на:

- питатели с непрерывным линейным движением (ленточные, пластинчатые, цепные);

- питатели с колебательным движением (лотковые, вибрационные, плунжерные);

- питатели с непрерывным вращательным движением (винтовые, дисковые, секторные, ковшовые);

По с п о с о б у у с т а н о в к и:

- стационарные;

- опорные (устанавливаемые на фундаментах);

- подвесные (прикрепляемые непосредственно к бункеру или к обслуживаемой машине);

- передвижные.

Производительность питателей можно регулировать в определенных пределах с помощью специальных приспособлений, посредством изменения частоты колебаний, частоты вращения вала или положением затворов. Питателями могут служить устройства непрерывного транспортирования и грохоты.

Виды питателей