Giáo trình Vật liệu xây dựng - Chương III: Các loại máy và thiết bị phân loại (Phần 1)

Nội dung text: Giáo trình Vật liệu xây dựng - Chương III: Các loại máy và thiết bị phân loại (Phần 1)

1. Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại CHƯƠNG III CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ PHÂN LOẠI Trang III- 1
2. Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại ‰ Sàng hạt nhỏ khỏi hạt lớn Theo sơ đồ hình (H.3.1) những hạt nhỏ φ15 sẽ đi qua lỗ sàng có kích thước nhỏ φ30 φ60 >φ60 trước, tiếp theo những hạt có kích thước trung bình lọt qua lỗ sàng trung bình, sau đó những hạt có kích thước lớn sẽ lọt qua lỗ sàng lớn. Cuối cùng những hạt lớn nhất nằm trên sàng đi ra ngoài. ƒ Ưu điểm - Đơn giản, sửa chữa dễ dàng 0-15 15- 30-60 - Các nhóm hạt rơi dễ dàng vào Hình 3.1 Sơ đồ sàng hạt nhỏ khỏi các phễu chứa tương ứng yêu cầu. ƒ Khuyết điểm: - Khối vật liệu ban đầu, trong đó có những hạt vật liệu lớn lại rơi ngay vào sàng có kích thước nhỏ nhất, có cấu tạo mảnh nhất, nên dễ dàng làm cho sàng mau hỏng. - Khi khối vật liệu rơi vào sàng nhỏ trước, những hạt có kích thước lớn hơn lỗ sàng sẽ che phủ 1 phần lớn lỗ, gây khó khăn cho các hạt nhỏ rơi qua sàng, do đó hiệu suất sàng kém. ‰ Sàng hạt lớn khỏi hạt nhỏ Theo sơ đồ sàng này, sàng trên cùng có kích thước lỗ lớn nhất, sàng dưới cùng có kích thước Ø60 lỗ nhỏ nhất. Sơ đồ này được dùng phổ biến Ø30 trong công nghiệp VLXD Ø>60 Ø15 Ø30−Ø6 ƒ Ưu điểm: Ø15−Ø30 - Khối vật liệu được rơi ngay vào sàng có kích thước lỗ lớn, do đó bảo đảm độ bền của sàng. - Những hạt vật liệu lớn và trung bình không ngăn cản sự tách các hạt nhỏ lọt qua sàng. Ø0−15 Hình 3.2 Sơ đồ sàng hạt lớn khỏi hạt nhỏ ƒ Khuyết điểm: - Cần có máng phụ để dẫn các nhóm hạt vào các bun ke tương ứng. Trang III- 3
3. Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại II.2 Máy sàng phẳng Sàng phẳng có thể phân thành các loại cơ bản sau: - Sàng ghi - Sàng lắc phẳng - Sàng lắc tròn - Sàng rung. II.2.1 Cấu tạo của mặt sàng Bộ phận làm việc chủ yếu của sàng là ghi hay lưới sàng. ‰ Ghi: có hai loại chính là ghi thanh và ghi tấm ƒ Ghi thanh: có cấu tạo bằng các thanh thép tròn đặt song song nhau, cách nhau 1 khoảng nào đó, tùy thuộc vào kích thước yêu cầu của sản phẩm dưới sàng. Sàng ghi thanh dùng để phân loại những vật liệu có kích thước lớn. ƒ Ghi tấm: là 1 tấm thép có đột lỗ tròn, ellip hay lỗ vuông Ghi tấm có lỗ tròn sản phẩm dưới sàng có kích thước đồng nhất hơn. Để vật liệu lọt dễ dàng qua lỗ sàng (không bị kẹt), bề dày của ghi nên < kích thước lỗ. Ghi tấm dùng để phân loại các vật liệu trung bình và vật liệu nhỏ. ‰ Lưới sàng: Được chế tạo bằng cách đan các sợi kim loại hay các sợi hữu cơ. cỡ sợi tùy thuộc vào loại sàng. Sàng lưới dùng để sàng những vật liệu nhỏ và mịn, có thể đạt từ 2,5mm - 40µm.Tiết diện sống của lỗ sàng lớn, chiếm 70% tổng diện tích của sàng. Kích thước của sàng được đặt trưng theo 3 hệ: - Hệ liên Xô: đặc trưng bằng kích thước lỗ (µm) Ví dụ: Sàng No 009 tương ứng kích thước lỗ 90 µm. - Hệ Đức: đặc trưng bằng số lỗ/cm hay số lỗ /cm2. Ví dụ: sàng No70 có nghĩa là 70 lỗ/cm hay 4900 lỗ/cm2 - Hệ Anh: đặc trưng bằng Mecso /dium Mecso số lỗ, dium: tấc anh = 25,4mm Ví dụ Số Mecso 180 có nghĩa là 180lỗ/25,4mm tương đương 72 lỗ/cm hay ≈ 4900 lỗ/cm2. Trang III- 5
4. Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại e dmax esinα D esinα v Dcosα α Hình 3.5 Sơ đồ xác định vận tốc hạt trên sàng nghiêng Kích thước hạt lớn nhất đi qua lỗ sàng đặt nghiêng xác định theo công thức dDcos-esin=α α (3.5) v2,36=αα Dcos-esin [m/sec] (3.6) II.2.3 Sàng lắc phẳng Nguyên tắc làm việc của sàng lắc phẳng cơ bản dựa vào tác dụng của trọng lực, sức ì (lực quán tính) và lực ma sát. Sàng lắc phẳng được phân làm 2 loại: - Sàng lắc dọc: + Sàng lắc dọc theo mặt phẳng nghiêng lưới sàng + Sàng lắc dọc theo 1 góc α đối với mặt phẳng nghiêng của lưới sàng. - Sàng lắc tròn Trong công nghiệp VLXD chủ yếu là sử dụng sàng lắc dọc. ‰ Sàng lắc dọc theo mặt phẳng nghiêng của lưới sàng 2 a1 = ω .r r 4 3 2 a2 = ω .r 5 f = (0.3 – 0.45) tgϕ Pu G.sinα 2 F G.cosα α G 1 Hình 3.4. Sơ đồ sàng lắc dọc theo mặt phẳng nghiêng của lưới sàng Trang III- 7
5. Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại fcosα −α sin n30≥ (3.13) r fcosα +α sin Mặt khác ta thấy, khi n30< vật liệu cũng chuyển động đi xuống,vậy r điều kiện để hạt vật liệu chuyển động đi xuống theo sàng fcosα+ sin α fcos α− sin α 30≥≥ N 30 (v/ph) (3.14) rr Để đánh giá sự trượt của vật liệu trên mặt sàng yêu cầu độ dốc α của sàng phải nhỏ hơn góc ma sát ϕ của vật liệu: ϕ <α (3.15) ‰ Sàng lắc dọc theo một góc α so với mặt phẳng nghiêng của lưới sàng 3 a 4 Pusinα 1 Pu G.cosα Pucosα α G G.sinα Hình 3.5a Sàng lắc dọc theo một góc α đối với mặt phẳng nghiêng của lưới sàng ƒ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Cấu tạo: của lưới sàng này tương tự như sàng lắc dọc theo mặt phẳng nghiêng, chỉ khác đối với loại sàng này là lực quán tính Pu không hướng dọc theo lưới sàng mà hướng theo phương tạo với mặt phẳng nghiêng của lưới sàng một góc α. Phân tích Pu theo 2 thành phần : Thành phần vuông góc và song song với mặt phẳng nghiêng lưới sàng :  PPsinu1= u α  (3.16) PPcosu2= u α Trang III- 9
6. Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại Như vậy, điều kiện để vật liệu chuyển động đi xuống theo sàng: tg(ϕ+α ) tg( ϕ−α ) 30>> n 30 [v/ph] (3.23) rr Từ hình (H.3.5b) ta thấy điều kiện để hạt vật liệu tung lên khỏi sàng khi Psinu α> Gcos α (3.24) Gn2 r Thay P = ta xác định được điều kiện vật liệu bị tung lên khi số vòng quay của u 900 trục: 30 n > [v/ph] (3.25) rtgα Thực tế số vòng quay của trục lệch tâm luôn luôn nhỏ hơn số vòng quay tính toán vì hạt vật liệu không bị tung lên. Tuy nhiên lực Pusinα cũng làm chấn động vật liệu, làm cho quá trình sàng tốt hơn. ‰ Xác định công suất của sàng lắc phẳng Công suất tiêu hao cần thiết khi sàng làm việc gồm: - Công suất tiêu hao để lắc toàn khối - Công suất tiêu hao để khắc phục các lực cản khác. Theo lý thuyết, đối với sàng lắc phẳng công suất tiêu hao ở ½ chu kỳ đầu làm việc sẽ được hoàn lại trong ½ chu kỳ làm việc sau. Nhưng thực nghiệm cho thấy vì có sự phân tán lực và có sự tiêu hao năng lượng để khắc phục các lực cản khác, cho nên khi tính toán có thể không tính đến việc hoàn lại năng lượng động học trong ½ chu kì làm việc sau: 2 mv22222 Gπ n r Gr n A2== = [kG.m] (3.26) 2 900g 900 Khi trục lệch tâm quay n vòng trong 1 phút, công suất tiêu hao An Gr23 n N == [ml] (3.27) 60× 75 4050000 Đối với sàng lắc phẳng hệ số tác dụng hữu ích η= 0,7, công suất của động cơ: Gr23 n N = [ml] (3.28) dc 2.800.000 trong đó: G - trọng lượng của vật liệu [KG] r - độ lệch tâm [m] Trang III- 11
7. Chương III. Các loại máy và thiết bị phân loại Biểu đồ dao động của sàng phụ thuộc vào phụ tải không cân bằng của trục lệch tâm, vào độ cứng của hệ thống lò xo và vào cách bố trí lò xo. Lực ly tâm quán tính Pu có thể phân thành 2 thành phần theo phương nằm ngang và thẳng đứng:  PPsinu1= u α  (3.29) PPcosu2= u α α: góc tạo bởi phương của lực ly tâm với trục thẳng đứng. Dưới tác dụng của lực ly tâm quán tính sàng chấn động, các điểm của sàng vạch thành quỹ đạo ô-van.Sàng được đặt nghiêng một góc 5-15o ‰ Xác định năng suất của sàng rung Sàng rung thường được dùng để sàng cát, sỏi, đá dăm có hàm ẩm tương đối thấp W = 3÷5%. Sàng thường có kích thước lỗ vuông 5÷100mm Năng suất của sàng rung được xác định bằng những công thức thực nghiệm sau: Bảng 3.1. Năng suất của các loại sàng rung Vị trí sàng và vật liệu sàng Công thức [m3/h] Sàng rung đặt nằm ngang, sàng hỗn hợp cát sỏi V0,8F.q.k.k= 12 Sàng rung đặt nằm ngang, sàng vật liệu đập V0,65F.q.k.k= 12 Sàng rung đặt nghiêng, sàng hỗn hợp cát sỏi V0,5F.q.k.k= 12 Sàng rung đặt nghiêng, sàng vật liệu đập V0,4F.q.k.k= 12 Trong đó: F: tiết diện của sàng [m2] q: năng suất riêng đối với 1m2 tiết diện sàng [m3/h], tra bảng. k1: hệ số phụ thuộc vào hàm lượng % sản phẩm dưới sàng có trong vật liệu ban đầu. k2: hệ số phụ thuộc vào hàm lượng % sản phẩm dưới sàng có kích thước nhỏ hơn ½ kích thước của lỗ sàng. Trang III- 13