Основные конструкции и расчеты питателей твердых сыпучих материалов

Устойчивая безаварийная работа непрерывнодействующих измельчителей и классификаторов, возможна, если подача сырья регулярна во времени и равномерна по рабочей зоне, т.е. исключается завал, холостой ход и неравномерный износ их рабочих элементов. Для реализации регулярной и равномерной подачи твердого сыпучего материала применяются машины, называемые питателями.

Конструкции питателей включают транспортирующий механизм с регулируемым приводом, обеспечивающий движение материала через рабочую камеру, ограничитель, позволяющий изменять сечение потока материала, и устройства, исключающие обратное движение материала. Рассмотрим наиболее распространенные в химической промышленности шнековые, шлюзовые, тарельчатые и барабанные питатели.

Шнековые (винтовые) питатели (рис.1.27) применяют для подачи хорошо сыпучих порошкообразных и зернистых материалов с размером частиц до 5 мм и влажностью до 1.5%, если допускается их измельчение. Рабочий орган питателя - шнек (винт), перемещающий материал от приемного штуцера к отводному. Для исключения давления материала на опорный подшипник с его стороны 1-1.5 витка шнека делают обратными. Для повышения равномерности выхода материала винт делают многозаходным, ось питателя поднимают в направлении от приемного штуцера к отводному, а участок винта длиной 1.5-2 его диаметра непосредственно перед отводным штуцером выполняют без витков. При подаче плохо сыпучих материалов, склонных к образованию сводов над выпускными отверстиями, в приемный штуцер помещают активатор, соединенный с приводным зубчатым колесом или с вибровозбудителем.

Объемная производительность шнекового питателя определяется по формуле: , где и - наружный диаметр витков и вала, - шаг винта, - толщина витков, =0.3-0.8 - коэффициент заполнения полостей винта, =0.3-1 - коэффициент проскальзывания материала в полостях винта, - частота вращения вала винта. Регулировка производительности осуществляется изменением значения с помощью вариатора. Мощность, затрачиваемая на перемещение и подъем материала, на преодоление его трения о винт и корпус, трения в подшипниках и передачах ориентировочно определяется по формуле , где - насыпная плотность материала, - длина его подачи, - угол подъема оси винта, - коэффициент потерь на трение в шнеке.

Шлюзовые (секторные) питатели (рис.1.28) применяют для подачи маловлажных хорошо сыпучих материалов с размером частиц до 10 мм. Рабочий орган питателя - вращающийся ротор, к валу которого прикреплены ячейки, изготовленные из листовой стали. Проходя зону загрузочного штуцера, ячейки заполняются материалом, а в нижней части корпуса - разгружаются. Это самая простая и самая распространенная конструкция питателя.

Производительность шлюзового питателя регулируют изменением частоты вращения ротора с помощью вариатора. Ее величину определяют по формуле , где - объем ячеек ротора, =0.8-0.9 - коэффициент их заполнения материалом, - частота вращения ротора.

.

Тарельчатые (дисковые) питатели (рис.1.29) предназначены для подачи хорошо сыпучих материалов с малой влажностью и размерами частиц до 3 мм. Материал свободно высыпается из бункера через штуцер подачи и телескопический стакан на вращающуюся тарель и сбрасывается ножом с ее периферии в штуцер отвода. Частота вращения тарели выбирается такой, чтобы действующие на частицы материала центробежные силы не превышали сил трения, т.е. откуда, с учетом , получим: , где - угол внешнего трения материала, - диаметр тарели, =10-20 мм - рекомендуемая ширина ее незасыпаемого края. Предельная высота подъема телескопического стакана над тарелью зависит от угла естественного откоса материала : , где - диаметр стакана.

Производительность питателя зависит от выбранного значения , объема материала на тарели, регулируемого перемещением телескопического стакана, и глубины погружения ножа в материал, зависящей от угла поворота ножа относительно линии центров вращения тарели и ножа (при материал может пересыпаться через нож и оставаться на тарели). Величина угла определяется из условия сброса с тарели за один ее оборот всех частиц, задержанных плоскостью ножа. Установлено, что скорость движения частицы вдоль плоскости ножа к краю тарели постоянна и равна , где - расстояние между осями вращения тарели и ножа. Максимальный путь сброса частиц равен ( -длина ножа), а время одного оборота тарели равно 1/ , поэтому: , т.е. значение является корнем уравнения: .

За один оборот тарели с нее удаляется кольцо материала, сечение которого представляет собой прямоугольный треугольник, площадью , где -- глубина погружения ножа в материал по радиусу тарели. Объем тела вращения равен произведению площади сечения на путь центра тяжести, т.е. объемная производительность питателя . Применение этой формулы оправданно, если высота ножа и при этом , т.е. нож не засыпается материалом и не упирается в телескопический стакан.

В последние годы все более широкое применение находят барабанные питатели (рис.1.30), которые отличает стабильность расхода подаваемого материала. При движении во вращающемся барабане стабилизируется насыпная плотность материала и сглаживается неравномерность его подачи на входе, в результате разность между мгновенной и средней производительностью уменьшается. Расход материала регулируется изменением угла наклона трубы и скорости ее вращения. При подаче плохо сыпучих материалов вблизи стенки барабана устанавливают неподвижную струну, которая срезает налипающий материал.