專利名稱：塑料粒料慣性淘析器及其淘析工藝和用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于塑料等粒料的生產技術領域，更明確地說涉及塑料粒料慣性 淘析器及其淘析工藝和用途的改進和創(chuàng)新。
背景技術：
慣性淘析器是一種顆粒分級設備，主要用于顆粒產品中微小晶粒和纖維 粉塵的分離.其工作原理是利用各區(qū)域氣固兩相存在的速度差，使附著在 粒料表面的細粉塵在氣體對固體表面的剪切作用下脫落。氣流突然加速、減 速或改變方向，繞過粒料表面的氣流邊界層需重新建立，此時氣流對粒料表 面的剪切力成倍增大。操作時，進入器內的固體粒料經過加速減速階段，在 氣流的剪切作用下，使粗細顆粒分離，成品粒料下落至料倉，細粉塵隨氣流
排出器外，以此達到淘析潔凈的目的。200520030469.6號名稱為《固體顆粒 分離料斗》的專利申請就是這種結構。
對于任何分級方法而言，要想取得較好的分級效果，關鍵是如何提高 分級物料的分散性和選擇合適的分離方法。
現有的淘析器存在的問題是
(1) 粒料在器內的停留時間短，淘析不充分?，F有淘析器的特點之一是 處理量大，有的處理量為27000kg/h,即7. 5kg/s。粒料的下落高度大約為 3. 5m。粒料從加料區(qū)至錐體與氣體接觸的距離大約為2. 0m,接觸時間僅2s 左右。在此期間，粒料先與氣體并流，后轉為逆流，進入循環(huán)區(qū)后為氣體橫 向吹過垂直下落的固相流，淘析過程時間短，且過于簡單，故淘析不充分， 出料中顆粒表面仍附著少量粉塵。
(2) 出氣中有少量粒料帶出。在對流區(qū)，下降氣流與上升氣流相遇后， 轉為橫向流動，直接流出器外。由于出口無遮擋措施，靠近邊壁的顆粒遇到 局部高速橫向氣流時，會隨氣流進入環(huán)形排氣室，并與氣體和細粉塵一起排 出器外，導致跑料。
傳統淘析器的流場主要存在三個方面的問題加速段氣流徑向速度梯度 過大，這將導致粒料加速不均勻；對流段內套筒以上和以下區(qū)域均與環(huán)隙相 通，從加料段來的氣固兩相流中的部分氣體在套簡上端面以上區(qū)域，會突然轉為橫向流動進入環(huán)隙，氣體連同淘析器底部進氣在套簡下端面以下區(qū)域相 迂后，轉為橫向流動進入環(huán)隙，，由上下轉向的兩股流體徑向速度就會將部 分進入對流段的大顆粒帶出；淘析后的粒料產品上仍附著有細粉塵，導致產 品質量不達標。
總之，在傳統的聚乙稀等塑料粒料的生產中，由于氣固兩相流動的復雜 性以及實驗的不足，慣性淘析器的淘析方法及其結構設計仍不夠合理。因此， 產品粒料中夾帶塑料粉塵，既影響了產品質量又影響了巿場銷售。與此同時， 少量粒料隨氣流溢出，又造成了物料的跑損。出現上述問題的主要原因是由 于目前的慣性粒料淘析器沒有將粒料中的細粉塵淘析潔凈。這些問題亟待加 以解決。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的，就在于克服上述缺點和不足，提供一種塑料粒料慣性淘 析器及其淘析工藝和用途。它根據淘析流場內顆粒的運動規(guī)律及其影響因 素，利用氣固兩相相對速度的周期變化強化淘析過程，進而加強氣流對顆粒 表面的剪切作用和淘析圓筒體的氣流湍動，抑制有害的循環(huán)渦。從而改進淘 析器內的機械結構和湍流流場結構，提供優(yōu)化的工藝參數，以便清除粒料中 的塑料細粉塵、提高淘析器分離效率。同時大大減少粒料隨氣流的溢出，大 大減輕環(huán)境的污染?？蓮V泛應用于塑料粒料生產的粗細顆粒分級和淘析中。
為了達到上述目的，本發(fā)明包括淘析圓簡體、安裝在淘析圓簡體中部的
進氣口 N3、進料口和出氣口。淘析圓簡體的底部為錐體，錐體的下面帶有 出料口 N4。進氣口 N3焊接在淘析圓簡體的中部側面。淘析圓簡體的上部 為直徑縮小的錐筒，錐簡頂端焊接著對流分離簡。對流分離簡的直徑小于淘 析圓簡體。對流分離簡的中部側面焊接有出氣口 N2。對流分離簡的頂端中 間焊接著加速內簡，加速內簡大部分插入對流分離簡中留有環(huán)隙且其上端高 出對流分離簡上端。加速內簡的頂端焊接著加速簡。加速筒的頂端焊接著小 錐簡，小錐簡的上端焊接著進氣簡。進氣簡的上部側面焊接有進氣口 N5， 進氣簡上沿中間套焊著插入進氣簡中的加料簡二者之間留有環(huán)隙。加料簡上 端為進料口 Nl。
加速內筒為長錐形，其上端與加速簡連接且直徑相等，然后口徑逐漸擴 大。連接加速簡和漸擴口徑的加速內簡后，有效地消除了對流段頂部環(huán)隙的短路流和死旋渦，避免了對沖氣流的相互擾動，更有利于物料的分散。
淘析圓簡體中的上部固定有兩層格柵。格柵的傾角為30。 60° ,間距
為30~100mm。這些獨特的內構件設計使氣相流場更加勻稱規(guī)整，增大了氣 流對粒料的剪切作用，延長了停留時間。同時粒料到達格柵時，會與格柵碰 撞并滑落，幾乎所有的顆粒均與金屬格柵接觸，金屬格柵能將粒料相互摩擦 產生的靜電消除。消除了靜電的優(yōu)點在于粒料帶靜電進入料倉和包裝系統 后發(fā)生著火等危險，某廠的LDPE裝置已有這方面的教訓，消除了靜電后， 使系統的安全性大大提高；粒料帶靜電會與帶相反電荷的粉塵相吸，難以使 粉塵脫離粒料表面，造成淘洗效果不好。消除了靜電后，加之粒料與格柵相 撞后的彈跳、抖落，淘洗效果可大為改善?？傊痈駯偶认税踩[患 又大幅度提高了綜合分級效率。
加速簡的長度為600~12OOmm，其管徑與加料簡相同，對流分離簡的長 度為200 500mm。這一尺寸范圍的效果最好。
按照上述塑料粒料顆粒慣性淘析器的淘析工藝，上部進氣口 N5的風速 為10~20m/s,下部進氣口 N3的風速為10 15m/s,進料口 Nl的進料速度小 于800g/s。加速內簡和對流分離簡環(huán)隙中的風速小于15m/s。
上述工藝條件極為合理，延長了處理時間，使物料有明顯的光澤感，最 大優(yōu)點體現在對貼附粉塵的處理上，潔凈無粉塵。
本淘析器及其淘析工藝用于塑料粒料及其它粒料的生產中，使粗、細顆 粒分離，潔凈成品粒料下落至料倉，微小晶粒和纖維粉塵隨氣流排出器外。
本發(fā)明根據淘析流場內顆粒的運動規(guī)律及其影響因素，利用氣固兩相相 對速度的周期變化強化淘析過程，進而加強氣流對顆粒表面的剪切作用和淘 析圓筒體的氣流湍動，抑制有害的循環(huán)渦。從而改進淘析器內的機械結構和 湍流流場結構，提供優(yōu)化的工藝參數，以便清除粒料中的塑料細粉塵、提高 淘析器分離效率。同時大大減少粒料隨氣流的溢出，大大減輕環(huán)境的污染。 它可廣泛應用于各種塑料粒料以及其它粒料的生產分級、潔凈中。


圖1為本發(fā)明淘析器的結構示意剖面圖。 圖2為格柵的示意圖。
具體實施方式
實施例1。
一種聚乙烯粒料慣性淘析器，如圖1 圖2所示。 它包括淘析圓簡體l、安裝在淘析圓簡體1中部的進氣口 N3、進料口
N1和出氣口N2。淘析圓簡體1的底部為錐體2，錐體2的下面帶有出料口 N4。進氣口 N3焊接在淘析圓簡體l的中部側面。淘析圓簡體l的上部為直 徑縮小的錐簡3，錐簡3頂端焊接著對流分離簡4。對流分離筒4的直徑小 于淘析圓簡體1。對流分離簡4的中部側面焊接有出氣口 N2。對流分離簡4 的頂端中間焊接著加速內簡5,加速內簡5大部分插入對流分離筒4中留有 環(huán)隙6且其上端高出對流分離簡4上端。加速內簡5的頂端焊接著加速簡7。 加速簡7的頂端焊接著小錐筒8，小錐筒8的上端焊接著進氣筒9。進氣筒 9的上部側面焊接有進氣口 N5，進氣簡9上沿中間套焊著插入進氣簡9中 的加料簡10, 二者之間留有環(huán)隙。加料簡IO上端為進料口 Nl。
加速內簡5為長錐形，其上端與加速簡7連接且直徑相等，然后口徑逐 漸擴大。連接加速簡7和漸擴口徑的加速內簡5后，有效地消除了對流段頂 部環(huán)隙的短路流和死旋渦，避免了對沖氣流的相互擾動，更有利于物料的分 散。淘析圓簡體l中的上部固定有兩層格柵ll。格柵ll的傾角為45。，間 距為50mm。加速筒7的長度為800 mm,其管徑與加料筒IO相同，對流分 離簡4的長度為300 mm。
如圖l所示，通過對加料段、加速段I和加速段II、對流分離段和淘析 區(qū)的優(yōu)化，效果明顯。連接加速段和漸擴口徑的內簡后，有效地消除了對流 段頂部環(huán)隙的短路流和死旋渦，避免了對沖氣流的相互擾動，更有利于物料 的分散。通過調整分離段的長度和直徑，增大了氣流對顆粒的剪切力，增加 了粒料的停留時間。在淘析區(qū)，通過下移進氣位置并加入兩層格柵，該區(qū)域 氣流更加勻稱規(guī)整，格柵導流整流效果明顯，加強了氣流對粒料的淘析作用。
本淘析器結構如圖l所示。粒料從N1加入，靠重力下落。在加料段下 部，被從N5進入加料段環(huán)隙的氣體加速，向下經加速段流入對流分離段。 在對流段，并流向下流動的顆粒和氣體與從循環(huán)區(qū)N3入口流入的上升氣流 相遇，兩股氣流均轉為向上流動，顆粒表面附著的細粉塵大部分在此區(qū)域脫 離粒料表面進入氣相，被從N2排出的氣體帶出器外。粒料靠重力和慣性繼 續(xù)下落，在對流區(qū)下段與上升氣流逆流流動，粒料表面的細粉塵被進一步淘 析后落入循環(huán)區(qū)。在循環(huán)區(qū)，由N3進入的氣體橫向穿過持續(xù)下落的粒料，部分返轉向上進入對流區(qū)，部分返轉向下。在空氣噴嘴噴入的高速氣流帶動 下形成環(huán)流，粒料再次被淘析，潔凈的粒料落入錐體，從N4由輸送機送出 器外。
實際上，在各區(qū)內氣固兩相均存在速度差，附著在粒料表面的細粉塵受
氣體對固體表面的剪切而脫落。該剪切力Fd可由stokes公式的奧森修正式 近似計算
Re 3
式中u為氣固間的滑移速度，D為粒料直徑，Re為氣相雷諾數。 氣固兩相相對速度越大，粒料表面所受剪切力越大，越有利于細粉塵從 粒料表面脫落。但氣流突然加速、減速或改變方向，繞過粒料表面的氣流邊 界層需重新建立，此時可使氣流對粒料表面的剪切力成倍增大，更有利于細 粉塵的淘析。操作時，進入器內的固體顆粒一直下落，而氣流在不斷改變方 向和速度，以達到淘析潔凈的目的。
加速段管徑和長度對流場的影響如下按分級力場分類，淘析器是一種 慣性分離設備，粒料需加速到一定的速度才能獲得足夠的慣性力。加速段的 作用非常關鍵。加速段管徑大，粒料分散性好，但氣速過低會導致顆粒不能
獲得足夠的速度，反之亦然。本發(fā)明因此設計了合理的加速段尺寸。
對流段結構形式對流場的影響如下對流段分為內簡體空間和環(huán)隙，在 內簡空間，氣流和總粒料向下流動，在環(huán)隙，總氣流和細粉塵向上流動，簡 壁使兩股氣流不相互擾動。同時，對流段有擴壓的作用，使下沖氣流速度降 低，靜壓增大。本發(fā)明因此設計出能同時滿足隔離氣流和擴壓要求的新型結 構。
分離段管徑和長度對流場的影響如下上下兩股進氣在分離段相撞，大 部分細粉塵也在分離段得到分離，分離段管徑決定上沖氣流氣速高低，其長 度決定氣固兩相的作用時間。本發(fā)明因此設計出合適的尺寸。
淘析區(qū)內部結構對流場的影響如下淘析區(qū)空間大，下部進氣氣速較高, 存在大大小小的旋渦，流型基本為弱旋流，穿越該區(qū)域的顆粒被反復淘析，貼附在顆粒上的細粉塵得到分離，大的旋渦把細粉塵卷揚起來，隨上升氣流 排出器外。本發(fā)明設計的內構件(格柵)，可抑制有害的回流旋渦，延長顆 粒的停留時間。
本發(fā)明通過調整分離段長度和直徑，增大了氣流對顆粒的剪切力，增加 了粒料的停留時間；在淘析區(qū)，則通過下移進氣位置并加入兩層格柵，該區(qū) 域氣流更加句稱規(guī)整，導流整流效果明顯，加強了氣流對粒料的淘析作用。
本實施例具有以下優(yōu)點在對流段加入內構件(加速內簡5),消除了 出口附近的短路流，防止了粒料逃逸。通過縮短加速段，加長對流段，增加 了粒料的停留時間，強化了氣流對粒料表面的剪切作用。在淘析區(qū)加入格柵, 規(guī)整了流場，消除了靜電吸附，同時使粒料表面的粉塵振動脫離，促進了細 粉塵的分離。
下表1和表2分別為傳統慣性淘析器和本實施例的性能實驗結果。
表l.傳統淘析器分級性能實驗結果
細粉塵大顆?？偽锪暇C合分級
工況168.4%99.5%98.7%68.9%
工況260.2%98.2%97.3%61.0%
工況367.5%99,0%98.2%68,5%
表2.本實施例淘析器分級性能實驗結果
細粉塵大顆?？偽锪暇C合分級
工況198.1%99.9%99.9%99.4%
工況296.6%99.7%99.7%99.2%
工況397.4%99.6%98.3%97.8%
上述實驗數據表明，本實施例淘析器綜合分級效率達97.8%，比傳統淘 析器高約28%。工況l、 2的數據表明，這主要是因為對大顆粒的分離效率 較低造成的，但工況3對大顆粒的分離效率較高，對細粉塵的分離效率也能 滿足工業(yè)生產的要求。工況亦即不同的操作條件。
8實施例2。
一種聚乙烯粒料慣性淘析器。其格柵的傾角為30。，間距為
100mm。加速簡的長度為600 mm，其管徑與加料簡相同，對流分離簡的長 度為500mm。其余同實施例l。
實施例3。 一種聚乙烯粒料慣性淘析器。其格柵的傾角為60。，間距為 30mm。加速簡的長度為1200 mm,其管徑與加料簡相同，對流分離簡的長 度為200mm。其余同實施例1。
實施例2和3可清除粒料中的細粉塵、大大減少粒料隨氣流的溢出，綜 合分級效率高?？蓮V泛應用于各種塑料粒料以及其它粒料的生產分級、潔凈 中。
實施例4。 一種塑料粒料慣性淘析器的淘析工藝。其上部進氣口N5的 風速為15m/s,下部進氣口 N3的風速為13m/s,進料口 Nl的進料速度小于 800g/s。加速內簡和對流分離簡環(huán)隙中的風速小于15m/s。環(huán)隙氣速低于 15m/s時，可延長物料的分離時間，效果很好。操作工藝主要就包括上下兩 個進氣口的進氣量和加料速度。
實施例5。 一種塑料粒料慣性淘析器的淘析工藝。其上部進氣口N5的 風速為10m/s,下部進氣口 N3的風速為15m/s,進料口 Nl的進料速度小于 800g/s。加速內簡和對流分離簡環(huán)隙中的風速小于15m/s。環(huán)隙氣速低于 15m/s時，可延長物料的分離時間，效果很好。操作工藝主要就包括上下兩 個進氣口的進氣量和加料速度。
實施例6。 一種塑料粒料慣性淘析器的淘析工藝。其上部進氣口N5的 風速為20m/s,下部進氣口 N3的風速為10m/s，進料口 Nl的進料速度小于 800g/s。加速內簡和對流分離簡環(huán)隙中的風速小于15m/s。環(huán)隙氣速低于 15m/s時，可延長物料的分離時間，效果很好。搡作工藝主要就包括上下兩 個進氣口的進氣量和加料速度。
實施例4 6的工藝條件使處理的物料有明顯的光澤感，最大優(yōu)點體現在 對貼附粉塵的處理上，潔凈無粉塵?？蓮V泛應用于各種塑料粒料以及其它粒 料的生產分級、潔凈中。
權利要求
1. 一種塑料粒料慣性淘析器，包括淘析圓筒體、安裝在淘析圓筒體中部的進氣口N3、進料口和出氣口，淘析圓筒體的底部為錐體，錐體的下面帶有出料口N4，其特征在于進氣口N3焊接在淘析圓筒體的中部側面，淘析圓筒體的上部為直徑縮小的錐筒，錐筒頂端焊接著對流分離筒，對流分離筒的直徑小于淘析圓筒體，對流分離筒的中部側面焊接有出氣口N2，對流分離筒的頂端中間焊接著加速內筒，加速內筒大部分插入對流分離筒中二者之間留有環(huán)隙且其上端高出對流分離筒上端，加速內筒的頂端中間焊接著加速筒，加速筒的頂端焊接著小錐筒，小錐筒的上端焊接著進氣筒，進氣筒的上部側面焊接有進氣口N5，進氣筒上沿中間套焊著插入進氣筒中的加料筒且二者之間留有環(huán)隙，加料筒上端為進料口N1。
2. 按照權利要求1所述的塑料粒料慣性淘析器，其特征在于所說的加 速內簡為長錐形，其上端與加速筒連接且直徑相等，然后口徑逐漸擴大。
3. 按照權利要求1或2所述的塑料粒料慣性淘析器，其特征在于所說的淘析圓筒體中的上部固定有兩層格柵。
4. 按照權利要求3所述的塑料粒料慣性淘析器，其特征在于所說的格 柵的傾角為30。 60° ,間距為30 100mm。
5. 按照權利要求4所述的塑料粒料慣性淘析器，其特征在于所說的加 速簡的長度為600 1200 mm，其管徑與加料簡相同，對流分離簡的長度為 200~500 mm。
6. —種按照權利要求1所述的塑料粒料慣性淘析器的淘析工藝，其特 征在于上部進氣口 N5的風速為10~20m/s，下部進氣口 N3的風速為 10 15m/s,進料口 Nl的進料速度小于800g/s。
7. 按照權利要求6所述的淘析工藝，其特征在于加速內簡和對流分離 簡環(huán)隙中的風速小于15m/s。
8. —種按照權利要求1所述的塑料粒料慣性淘析器的用途，其特征在 于用于塑料粒料及其它粒料的生產中，使粗、細顆粒分離，潔凈成品粒料下 落至料倉，微小晶粒和纖維粉塵隨氣流排出器外。
全文摘要
一種塑料粒料慣性淘析器及其淘析工藝和用途，涉及塑料生產。淘析器包括淘析圓筒體、出料口N4。進氣口N3、對流分離筒、出氣口N2、加速內筒、加速筒、錐筒、進氣筒、進氣口N5和加料筒。加料筒上端為進料口下端插入進氣筒中。淘析圓筒體中固定兩層格柵，格柵傾角30°～60°、間距30～100mm。加速筒的長度為600～1200mm，其管徑與加料筒相同，對流分離筒的長度為300mm時效果最好。最佳工藝條件是進氣口N5的風速為10～20m/s，進氣口N3的風速為10～15m/s，進料口N1的進料速度小于800g/s，加速內筒和對流分離筒環(huán)隙中的風速小于15m/s。它可清除粒料中的細粉塵、大大減少粒料隨氣流的溢出。綜合分級效率達97.8％，提高28％。
文檔編號B07B7/00GK101486032SQ200810249628
公開日2009年7月22日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權日2008年12月25日
發(fā)明者臣 葉, 李建隆, 王偉文, 王立新, 陳光輝 申請人:青島科技大學