Гираторное оборудование - Gyratory equipment

Гираторное оборудование, используется в механическое просеивание и просеивание основан на круговом движении станка. В отличие от других методов, вращающийся экран работает более бережно и больше подходит для работы с хрупкими предметами, позволяя производить более тонкие продукты.^[1] Этот метод применим как для влажного, так и для сухого грохочения.

Отличие от других техник заключается в том, что применяемое здесь вращательное движение зависит от эксцентрических грузов, а не от вибраций.^[2] которые могут быть изменены в зависимости от требований конкретного процесса.

История

В начале 1930-х годов большинство вибрационных сепараторов имели прямоугольную или квадратную конструкцию, в которой использовалось простое возвратно-поступательное движение. После появления машин, использующих вращательное движение с орбитальным движением, в машиностроении произошли огромные изменения из-за гораздо большего использования площади экрана и пропускной способности на единицу площади ячейки.^[3]

Дизайн

Принципиальная схема гирационного грохота

Гираторное движение

Вращательное оборудование состоит из колоды карт, расположенных друг над другом, причем самый грубый экран находится сверху, а самый лучший - внизу. Подача подается сверху, и вращательное движение вызывает проникновение частиц в следующую деку через отверстия сита.^[4]

Обсадные трубы наклонены под относительно небольшими углами (<15 °) к горизонтальной плоскости, при этом в вертикальной плоскости возникают колебания.^[5] Эксцентриковые массы можно варьировать, например, увеличение верхней эксцентриковой массы приводит к увеличению горизонтального хода, способствуя выбросу негабаритных материалов. Увеличение массы нижнего эксцентрика способствует переворачиванию материала на поверхности сита, увеличивая проникновение материала меньшего размера.^[6] Выгрузка негабаритных материалов осуществляется через тангенциальный выход.

Возможность выбора количества ярусов позволяет вращающемуся оборудованию точно разделять материалы, состоящие из очень близких по размеру частиц. Это преимущество не имеет себе равных и оказывается значительным в индустрии обработки порошков, где используются мелкие материалы. Благодаря высокой эффективности разделения и простоте обслуживания гирационное грохочение превосходит другие процессы с точки зрения качества продукции.^[5]

Существующие конструкции гирационного оборудования уже представлены на рынке, и их количество будет продолжено в дальнейшем. Недавние исследования показали, что имеются потенциальные улучшения для экономичного и эффективного процесса разделения.^[7]

Приложения

Общие области применения включают разделение, используемое в перерабатывающей, пищевой, химической и фармацевтической промышленности. Это включает просеивание, классификацию, просеивание, извлечение волокна, фильтрацию и снятие скальп. Гираторное просеивание способно отделять более мелкие материалы по сравнению с другими методами и поэтому больше подходит для обработки хрупких материалов. Несколько приложений в соответствующих отраслях показаны в таблице.^[8] ниже.

Промышленность	Приложения
Обработать	Обработка керамики, целлюлозно-бумажного комбината, красок, песка, крахмальной суспензии.
Еда	Просеивание рафинированной поваренной соли, кубиков папайи, пигмента куркумы; осветление щелочных экстрактов
Химическая	Просеивание гашеной извести, перелива сточных вод гидроциклона; классификация полиэфирных шариков, безводный хлорид алюминия

Для вращательного оборудования доступны общие и промышленные тяжелые модели с деревянными рамами для обычных моделей с целью экономии затрат. Промышленные сверхмощные модели изготавливаются из углеродистой или нержавеющей стали. Емкость сита варьируется в зависимости от размеров модели в огромном диапазоне, чтобы удовлетворить индивидуальные требования к применению, такие как размер материала, насыпная плотность, влажность и т. Д. Модели состоят из семи ярусов с просеиванием до 325 ячеек, что позволяет выполнять точное разделение для мельчайших деталей. материалы. Эта функция очень удобна в индустрии обработки порошков, где используются мелкие порошки с относительно близкими размерами. Отверстия в сетках для разных ярусов должны быть точно рассчитаны, чтобы обеспечить точное разделение.

Общие модели, установленные с деревянными рамами, указывающими на меньшее усиление, используются для приложений с материалами с явной разницей в размерах. Примером этого является удаление примесей из древесной щепы для производства топлива из биомассы. В этом случае желаемый продукт будет выгружаться на самом крупном сите, оставляя более мелкие примеси оседать на нижние рамы. Эти модели выбраны для более экономичных целей и встречаются реже.

Сравнение с другими методами

Преимущества

• Низкие эксплуатационные расходы

Низкая мощность, необходимая для работы вращающегося грохота, обеспечивает общую низкую стоимость эксплуатации этой машины. Это связано с относительно меньшей энергией, необходимой для вращательного движения по сравнению с вибрацией массивной рамы. Низкие эксплуатационные расходы, а также низкая закупочная стоимость вращательного оборудования делают его одним из наиболее часто используемых машин для механического разделения твердых и твердых веществ.^[9]

• Идеально подходит для разделения фракций

Поскольку в гирационной просеивающей машине используются уложенные друг на друга рамы сит меньшего размера, сита можно точно размещать в соответствии с точными требованиями каждого разделения. Это дает центробежному просеивателю преимущество перед рядом других механических просеивающих устройств, поскольку многие другие устройства потребуют использования дополнительного оборудования, чтобы справиться с другим типом корма.^[10]

• Гибкий спектр применения

Гирационный просеиватель можно использовать во многих ситуациях, независимо от того, состоит ли разделяемая смесь твердых и твердых веществ из бинарной смеси или из смеси фракций. Это связано с тем, что гибкость использования грохотов сита с вращающимся механизмом устраняет необходимость в избыточных материалах сита, очистителях или других формах дополнительных устройств.^[10]

• Хорошая эффективность и качество разделения

Отсутствие вертикального движения в механизме гирационного просеивателя в сочетании с его относительно плавным движением обеспечивает более высокую точность разделения материалов в твердо-твердой смеси. Более длинный ход вращательных машин позволяет более мелким частицам оседать и разноситься. Это, в сочетании с используемым горизонтальным движением, максимизирует возможность прохождения более мелких частиц, тем самым повышая качество и эффективность разделения.^[11]

• Легко обслуживается

В большинстве современных вращающихся просеивающих машин используются очистители сита, которые предотвращают засорение вращающихся просеивателей. Движение и механизм вращающегося грохота позволяет передавать больше энергии очистителям, тем самым активно предотвращая образование отложений на вращающихся грохотах. В конечном итоге предотвращение скопления в просеивателях позволит продлить срок службы вращающегося просеивателя.^[9]

• Низкое ослепление экрана

Вибрация на вертикальном элементе от нижнего эксцентрикового груза значительно снижает засорение экрана. Дополнительные лотки для шариков и кольца Kleen могут еще больше уменьшить засорение экрана.

Ограничения

• Большая площадь пола

Большая площадь вращающегося экрана требует зарезервированной большой площади. Это может вызвать проблемы с логистикой в ​​тех случаях, когда необходимо оптимизировать и эффективно использовать пространство.^[9]

• Относительно сложно работать

Гирационный просеиватель имеет сложную схему потока, а также сложный приводной механизм, который более сложен, чем у большинства других просеивателей. Это может создать проблемы, так как сложность рабочего механизма затрудняет работу с устройством.^[11]

• Восприимчивость к комкам и агломератам в корме

Гирационный просеиватель работает в мягком темпе и во время работы имеет неустойчивое движение. При этом мягкое движение не разрушит комки или агломераты, обнаруженные в корме. Таким образом, комки корма будут выбрасываться в разгрузку верхней рамы вместе с другими крупными частицами.^[9]

Рабочие характеристики

Гираторное оборудование делится на верхний и нижний блоки. Верхний блок состоит из грохоченных рам, поддерживаемых прочными пружинами, прикрепленными к круглому основанию, что обеспечивает свободное колебание верхнего блока. Дополнительные опорные пружины прикреплены для работы в тяжелых условиях, предотвращая попадание вибрации верхнего блока на пол. Основание машины (нижний блок) состоит из верхнего и нижнего эксцентриковых грузов, прикрепленных к мощному двигателю. Минимум энергии потребляется при установке на двигателях двойных удлиненных валов, которые прикреплены как к верхнему, так и к нижнему эксцентрику. Настилы грохотов могут быть установлены друг на друге внутри агрегата машины с промежуточными рамами, соединенными вместе с помощью быстросъемных зажимов из нержавеющей стали.^[12]

Доступно большое количество конструкций вращательного оборудования с некоторыми возможными конструктивными характеристиками, включая:^[13][14]

• Скорость подачи 1–50 000 кг / ч.
• Слои экрана до 7
• Рабочая частота вращения 700–1450 об / мин.
• Площадь грохочения 1800–24 800 см.²
• Диаметр экрана 600–1500 мм.
• Потребляемая мощность 5,5–7,5 кВт
• Отверстия сетки 20 мкм - 20 мм
• Строительный материал

Гираторное оборудование способно работать с кормами производительностью 500 т / (ч · м²) с эффективностью разделения до 98% для сухих процессов, при этом разделяемые исходные материалы не менее 4 мкм.

С другой стороны, мокрые процессы могут обеспечить относительно высокий КПД (85%), только если влажность превышает 70%.

Эксцентриковый вес можно изменять соответственно, чтобы получить желаемое соотношение грубых и мелких продуктов.

Оценка характеристик

Коэффициент эффективности разделения определяется уравнением:^[15]

${\displaystyle Efficiency\;Factor={\frac {m_{o}\;M_{o}}{C\;(1-m_{o})}}}$

(1)

куда ${\displaystyle m_{\text{o}}}$ - доля меньшего размера в негабаритном и ${\displaystyle M_{\text{o}}}$ масса крупногабаритного корма.

Однако коэффициент поправочного коэффициента должен быть включен в случае использования нескольких колод, как указано в таблице.^[15] ниже.

Положение колоды	Фактор коррекции
Верхняя палуба	1.0
2-я колода	0.9
3-я колода	0.8
4-я колода	0.7

Это связано с ошибкой, перенесенной для каждой колоды. Коэффициент эффективности умножается на коэффициент коррекции, чтобы получить более точную оценку.

Степень снятия влажных отростков ниже, чем их сухих аналогов, что объясняется изменением физико-механических свойств организма.

Взаимосвязь между содержанием влаги и эффективностью разделения^[16]

Тенденция кривой показывает, что сырье с влажностью выше 70% больше подходит для вращательного грохочения.

И верхний, и нижний эксцентриковые грузы играют большую роль при сортировке грубых и мелких продуктов. Кинетический момент, создаваемый дополнительными эксцентриковыми грузами, изменяет размах колебаний, таким образом, производя выходные сигналы различной скорости и состава. Увеличение верхнего эксцентрикового веса способствует разгрузке грубого материала. Увеличение нижнего эксцентрикового веса максимизирует количество, выгружаемое ниже. Взаимосвязи показаны в таблице ниже для фиксированного дизайна:

Кинетический момент (кг · см)	Выход (вверху: внизу)	Кинетический момент (кг · см)	Выход (вверху: внизу)
0	1.00	0	1.00
0.37	1.23	0.37	0.589
0.80	1.41	0.80	0.430
1.05	1.53	1.05	0.386
1.39	1.73	-	-
1.74	1.85	-	-

Кинетический момент связан с эксцентрическими грузами уравнениями:^[17]

${\displaystyle F_{u}(\theta )={\begin{bmatrix}{cos[(\theta (t)+\phi ){\frac {d}{D_{u}}}]}\;m_{u}\;r_{u}\;({\frac {dN\pi }{30D_{u}}})^{2}\;\eta _{x}\\{sin[(\theta (t)+\phi ){\frac {d}{D_{u}}}]}\;m_{u}\;r_{u}\;({\frac {dN\pi }{30D_{u}}})^{2}\;\eta _{y}\\-m_{u}\;g\;\eta _{z}\end{bmatrix}}}$

(2)

${\displaystyle F_{n}(\theta )={\begin{bmatrix}{cos[-(\theta (t)-\phi ){\frac {d}{D_{n}}}]}\;m_{n}\;r_{n}\;({\frac {dN\pi }{30D_{n}}})^{2}\;\eta _{x}\\{sin[-(\theta (t)-\phi ){\frac {d}{D_{n}}}]}\;m_{n}\;r_{n}\;({\frac {dN\pi }{30D_{n}}})^{2}\;\eta _{y}\\-m_{n}\;g\;\eta _{z}\end{bmatrix}}}$

(3)

${\displaystyle F_{s}(\theta )=\vert F_{u}(\theta )+F_{1}(\theta )+\cdots +F_{n}(\theta )\vert }$

(4)

куда ${\displaystyle \theta }$ это нижнее или верхнее положение колеса (рад), ${\displaystyle \phi }$ - фазовый угол (рад), ${\displaystyle m}$ масса колеса, ${\displaystyle N}$ - частота вращения входного вала двигателя (об / мин) и ${\displaystyle \eta }$ - коэффициент передачи силы.

Гираторное оборудование недействительно только в том случае, если два или более материала, подлежащих разделению, мельче 4мкм, который зависит от размера машины. Предлагаемое значение 4 мкм было рассчитано с использованием размеров самой большой доступной модели с максимально возможным радиусом вращения. Критическая скорость, которая не может быть превышена материалами, иначе операция не удастся, определяется уравнением:^[5][18][19]

${\displaystyle v_{c}=(D_{a}-{\frac {d_{p}}{2}}){\sqrt {\frac {g}{2D_{a}}}}}$

(5)

куда ${\displaystyle D_{\text{a}}}$ длина стороны апертуры и ${\displaystyle d_{\text{p}}}$ диаметр частицы.

Формулы инерции вращения позволяют проводить расчеты для разных моделей с разными размерами.

Эвристика дизайна

Типичное вращательное оборудование вращается вокруг эксцентрикового веса и экранных рам. Материалы распределяются по поверхности экрана, и материалы меньшего размера могут проникать через экран. Для обеспечения высокой эффективности разделения и бесперебойной работы необходимо следовать практическому правилу:

• Угол наклона экрана: 10–12 ° выбирается для максимальной эффективности разделения при желаемой производительности грохочения, как показано в таблице.^[6] ниже.

Угол наклона (°)	Производительность [тонн / (ч · м^2)]	Эффективность разделения (%)
2	20.20	86
4	22.35	92
6	24.21	95
8	28.40	97
10	35.12	98
12	46.02	98
14	53.60	96
16	66.55	92

• Площадь экрана: Большая область экрана указывает на более высокую пропускную способность. Наибольшая доступная площадь составляет примерно 25000 см.², большая площадь вызовет сильное неравномерное распределение материала по поверхности экрана.

Связь между площадью и производительностью^[6]

• Количество слоев экрана: Для смесей с материалами близких размеров требуется больше слоев просеивания. Экран бывает разных типов, размеров и материалов.^[20] Меньшее количество колод желательно для поддержания качества продукции (<4).
• Материал каркасов: Деревянные рамы предназначены для экономичных операций с простотой обращения. Углеродистая сталь или нержавеющая сталь выбираются для тяжелых операций с мелкими продуктами.^[21]
• Рабочая частота: Более высокое число оборотов в минуту указывает на более высокую скорость отделения за счет увеличения требуемой энергии, которая обеспечивается двигателем.
• Точки подачи: Один порт подачи предпочтительнее, чем несколько портов подачи, поскольку требуется гораздо более сложное управление, несмотря на более высокий коэффициент разделения.^[7]
• Предварительные процедуры: Рекомендуется предварительно просеивать негабаритные материалы, размер апертуры которых превышает 5 мм, чтобы предотвратить повреждение оборудования.^[22] Для просеивания материалов такого размера достаточно простого просеивающего оборудования.

Последующая обработка и производство отходов

Лечение после

Скрининг может проводиться на сухой или влажной основе. Влажный грохочение часто требует дополнительной обработки, сушки в качестве подготовки к последующему процессу. В большинстве случаев сушка часто используется на заключительной стадии процесса, однако она может варьироваться в зависимости от необходимости процесса. Процесс сушки включает удаление воды или других растворенных веществ, при этом большая часть процесса выполняется путем испарения с помощью подачи тепла. Таким образом, эффективность оборудования для подачи тепла играет важную роль в оптимизации процесса сушки.

Кроме того, эта обработка может применяться к потоку отходов перед утилизацией. Сушка значительно снижает общую объемную массу твердых отходов, что упрощает процесс обработки и снижает затраты на транспортировку.

В списке ниже приведены примеры сушилок, доступных для промышленных процессов:^[23]

• Ротационные сушилки
• Туннельные сушилки
• Сушилки для лотков или полок
• Барабанные сушилки
• Распылительные сушилки

Отходы производства

Гираторный просеиватель отделяет твердые частицы от жидкости или других сухих твердых частиц в зависимости от размера частиц. Скрининг является одним из важнейших этапов предварительной обработки в нескольких отраслях промышленности, таких как химическая, пищевая, горнодобывающая, фармацевтическая и переработка отходов.^[8]

заявка	Поток отходов
Порошковое моющее средство	Крупногабаритные гранулы
Цитрусовый сок[24]	Целлюлоза Семена Пилинг мембраны
Переработка железной руды	Негабаритные частицы железной руды
Антибиотик	Нерастворенные частицы Мелкий порошок
Сточные Воды[21]	Крупные твердые частицы: крупные не поддающиеся биологическому разложению и плавающие твердые частицы (контейнеры, древесина, пластмассы и т. Д.) Мелкие твердые частицы: взвешенные твердые частицы (ворсинки, грязь и т. Д.)

В таблице выше представлены потоки отходов для нескольких процессов, которые обычно используются в различных отраслях промышленности. Примером для химической промышленности является производство порошковых моющих средств, в котором вращающийся просеиватель используется для фильтрации крупногабаритных гранул, обнаруживаемых в конечном продукте, для улучшения внешнего вида продукта и скорости растворения. Производство цитрусовых соков - это образец пищевой промышленности. Гираторный грохот, доступный в многослойных плоскостях, удаляет все отходы в несколько этапов. Мешочки для сока являются желательным элементом для производства сока цитрусовых. Просеивание в пищевой промышленности значительно повышает качество продукции. При переработке руды вращающийся грохот используется после дробления для фильтрации крупногабаритных частиц руды. Эти неблагоприятные частицы можно рассматривать как отходы или возвращать в технологический процесс. Точно так же в фармацевтической промышленности вращающийся просеиватель удаляет нерастворенные частицы из жидких фармацевтических препаратов или мелкодисперсного порошка, которые прилипают к поверхности капсулы, чтобы облегчить печать капсулы. Что касается очистки сточных вод, удаление крупных твердых отходов из потока сточных вод осуществляется исключительно для защиты оборудования, расположенного ниже по потоку, от повреждений. Удаление мелких твердых отходов является предварительной обработкой процесса, а точнее первичным осветлением. Общий процесс грохочения повышает производительность системы, сводит к минимуму стоимость и снижает потребность в очистке фильтра в другом оборудовании.^[24]

Отходы обычно проходят через разгрузочный желоб для захоронения в зависимости от конструкции вращательного грохота. На каждую палубу грохота будет по крайней мере один выход.^[25]

Рекомендации

1. Суэйн, Р. К. (2011). Механические операции. Тата Макгроу-Хилл Образование. С. 128–137.
2. Тернквист, П. К. (1965). Классификация гранулированных частиц по размеру в системе вибрационного грохочения (Кандидат наук). Государственный университет Оклахомы.
3. Сингх Р. (январь – февраль 2004 г.). «Вибрационные сепараторы по-прежнему используются для просеивания сыпучих порошков». Фильтрация и разделение. 41 (1): 20–21.
4. Патил, К. Д. (2007). Основные принципы и приложения механических операций (2-е изд.). Нирали Пракашан.
5. Вольф, Э. Р. (сентябрь 1954 г.). «Принципы отбора и приложения». Промышленная и инженерная химия. 46 (9): 1778–1784. Дои:10.1021 / ie50537a024.
6. Соболев Г. П. (июнь 1963 г.). «Влияние параметров вращательно-колебательного (гирационного) грохота на его работоспособность». Стекло и керамика. 20 (6): 323–327. Дои:10.1007 / bf00673176.
7. Он, X .; Лю, К. (июль 2009 г.). «Динамика и экранирующие характеристики вибросита с переменным эллиптическим следом». Горная наука и технологии. 19 (4): 508–513. Дои:10.1016 / с 1674-5264 (09) 60095-8.
8. "Приложения". SWECO. Получено 15 октября 2013.
9. Риклефс, Р. Д. (2013). «Выбор сифтера для скальпирования, снятия штрафов или сортировки». Порошковая и сыпучая инженерия. 1 (3): 14–16.
10. Олбрайт, Л.Ф., изд. (2008). Справочник Олбрайт по химической инженерии. CRC Press. С. 1720–1726.
11. Самбамурти, К. (2007). Фармацевтическая инженерия. New Age International. С. 361–364.
12. "ОПЦИИ / УЛУЧШЕНИЯ VIBROSCREEN®". Кейсон. Архивировано из оригинал 29 октября 2013 г.. Получено 15 октября 2013.
13. «ROTEX® представляет новый кулачок без инструментов для APEX ™» (Пресс-релиз). РОТЕКС. 2 августа 2013 г. Архивировано с оригинал 12 октября 2013 г.. Получено 15 октября 2013.
14. «Гираторный экран». Компания Electro Flux Equipments Pvt. ООО. Получено 15 октября 2013.
15. Колман, К. Г. (1985). Вайс Н. Л. (ред.). Справочник по переработке полезных ископаемых. SME / AIME. стр. 3E 13–19.
16. Порядкова, З. С .; Мороз И. И. (август 1970 г.). «Характер поломки пластин в эксплуатации». Стекло и керамика. 27 (8): 475–478. Дои:10.1007 / bf00675574.
17. Снелл, Л. Д. (2008). Силовой и моментный анализ многослойной системы противовращения эксцентрикового вала вибросистемы с энергетическим колесом. ProQuest.
18. Онешти, П. Г. (1965). Механизм сбора частиц на цилиндрическом вращающемся экране (БЫТЬ.). Сиднейский университет.
19. Улард, Э. С. (1916). «Сортировочные отрасли». Встретились. Chem. Англ.. 14: 191.
20. «Отверстия для экранов технических данных для корзинных фильтров» (PDF) (Пресс-релиз). Элементы управления потоком Islip. Получено 15 октября 2013.
21. "Гираторные грохоты Andritz Feed & Biofuel Roto-Shaker ™". Andritz Feed & Biofuel. Архивировано из оригинал 3 мая 2009 г.. Получено 15 октября 2013.
22. Уиллс, Б.А. (2006). Технология переработки полезных ископаемых Уиллса (7-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. С. 195–196.
23. Richardson, J. F .; Harker, J. H .; Бакхерст, Дж. Р. (2002). Том 2 Коулсона и Ричардсона "Химическая инженерия" (5-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. С. 901–964.
24. «Скрининг». GAH Global. Получено 15 октября 2013.
25. «Шейкер-грохот с баком из нержавеющей стали». Midwestern Industries, Inc. Архивировано с оригинал 23 февраля 2015 г.. Получено 15 октября 2013.