центробежный воздушный виброконцентратор

Формула изобретения

Центробежный воздушный виброконцентратор, включающий дозатор, загрузочное и разгрузочное приспособления, концентратоприемник, вибровозбудитель, вентилятор, установленную с возможностью вращения на вертикальном валу коническую чашу с износостойким в виде ребристого покрытия концентрационным элементом, выполненным в форме усеченного конуса с ребрами на внутренней поверхности, имеющими уклон вниз и наклон в загрузочную сторону, с возможным изменением их количества, высоты и угла наклона, коническая чаша с концентрационным элементом имеют возможность изменения частоты и амплитуды вибрации, воздушную систему, соосно размещенную с конусообразным зазором внутри концентрационного элемента и выполненную в виде двух коаксиально расположенных друг в друге усеченных конусов с внутренней полостью, сообщенной со стороны нижних оснований с внутренней полостью конусообразного зазора, в верхней части воздушная система снабжена входным патрубком, сообщенным посредством воздуховодов с внутренней ее полостью, а через конусообразный зазор - с внутренней полостью разгрузочного приспособления, выполненного в виде кольцеобразного желоба с наклонным днищем, снабженного в нижней части патрубком для вывода легкой фракции, а в верхней части - патрубком для отвода воздуха, на контакте подвижной части конической чаши с неподвижной торцевой кромкой разгрузочного приспособления имеется уплотняющая эластичная манжета, загрузочное приспособление имеет в нижней части выход на диск с осевым стержнем в виде винта, вибровозбудитель выполнен в виде поворотного эксцентрикового сочленения вала конической чаши с приводным валом подшипникового узла, отличающийся тем, что он имеет расположенный в верхней части конической чаши кольцеобразный регулируемый проход, соединяющий межреберные впадины ребристого покрытия с внутренней полостью разгрузочного приспособления, экранированный сверху подвижно закрепленным за торец конической чаши кольцеобразным диском с изменяемым внутренним диаметром и с обращенной вниз обечайкой, закрепленной по внешнему его краю, внутри разгрузочного приспособления, непосредственно под обечайкой кольцеобразного диска, размещен сообщенный с внутренней полостью кольцеобразного прохода конусообразный приемник, снабженный в нижней части патрубком для вывода тяжелой фракции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение может быть использовано в горнодобывающей, строительной промышленности, в сельском хозяйстве и других отраслях для сепарации сыпучих материалов по плотности, крупности, форме частиц.

Известен центробежный воздушный виброконцентратор, включающий установленную с возможностью вращения на вертикальном валу коническую чашу с концентрационным элементом в виде ребристого покрытия, дозатор, загрузочное и разгрузочное приспособления, концентратоприемник, вибровозбудитель, вентилятор, коническая чаша с концентрационным элементом имеют возможность изменения частоты и амплитуды вибрации, концентрационный элемент выполнен в форме усеченного конуса с ребрами на внутренней поверхности, ребра имеют уклон вниз и наклон в загрузочную сторону, причем возможно изменение количества ребер, их высоты и углов наклона, концентрационный элемент и его ребристое покрытие выполнены износостойкими, виброконцентратор снабжен воздушной системой, размещенной соосно внутри конической чаши с конусообразным зазором по отношению к ее внутренней поверхности и выполненной в виде двух коаксиально расположенных друг в друге усеченных конусов с зазором между собой и с вертикальными ребрами на их внешней поверхности, при этом образуемая между этими усеченными конусами внутренняя полость сообщена со стороны малых нижних их оснований посредством кольцеобразного прохода с внутренней полостью конусообразного зазора, в верхней части воздушная система снабжена входным патрубком, сообщенным посредством воздуховодов с внутренней ее полостью, а через конусообразный зазор внутренняя полость воздушной системы сообщена с внутренней полостью разгрузочного приспособления, выполненного в виде кольцеобразного желоба с наклонным днищем, снабженного в нижней части патрубком для вывода легкой фракции, а в верхней части экранированным со стороны внутренней полости патрубком для отвода воздуха, при этом на контакте подвижной части конической чаши с неподвижной торцевой кромкой разгрузочного приспособления имеется уплотняющая эластичная манжета, загрузочное приспособление выполнено в виде воронки, соосно расположенной внутри воздушной системы, и имеет в нижней части осевой выход на диск, закрепленный с зазором за днище конической чаши посредством спиралеобразных ребер, по оси к диску прикреплен стержень в виде винта с острием, направленным внутрь воронки, а по периметру диска закреплена конусообразная обечайка, вибровозбудитель выполнен в виде поворотного эксцентрикового сочленения вертикального полого вала конической чаши с приводным валом подшипникового узла, полый вал конической чаши через зазор под диском сообщается с внутренней полостью чаши, в межреберных впадинах концентрационного элемента размещены щеточные ролики, концы которых закреплены в конических кольцах с возможностью свободного вращения вокруг своей оси, при этом верхнее кольцо подвижно закреплено в кольцевом пазу верхней кромки конической чаши, а нижнее кольцо с радиальным зазором свободно соприкасается с поверхностью концентрационного элемента [1].

Недостаток центробежного воздушного виброконцентратора [1] заключается в отсутствии в нем необходимых технических элементов (деталей, узлов) и конструктивных решений, позволяющих непрерывно выводить из аппарата продукты разделения и тем существенно повысить его удельную производительность при разделении частиц сыпучих материалов в потоке воздуха.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является центробежный воздушный виброконцентратор, включающий установленную с возможностью вращения на вертикальном валу коническую чашу с концентрационным элементом в виде ребристого покрытия, дозатор, загрузочное и разгрузочное приспособления, концентратоприемник, вибровозбудитель, вентилятор, коническая чаша с концентрационным элементом имеют возможность изменения частоты и амплитуды вибрации, концентрационный элемент выполнен в форме усеченного конуса с ребрами на внутренней поверхности, ребра имеют уклон вниз и наклон в загрузочную сторону, причем возможно изменение количества ребер, их высоты и углов наклона, концентрационный элемент и его ребристое покрытие выполнены износостойкими, виброконцентратор снабжен воздушной системой, размещенной соосно внутри конической чаши с конусообразным зазором по отношению к ее внутренней поверхности и выполненной в виде двух коаксиально расположенных друг в друге усеченных конусов с зазором между собой и с вертикальными ребрами на их внешней поверхности, при этом образуемая между этими усеченными конусами внутренняя полость сообщена со стороны малых нижних их оснований посредством кольцеобразного прохода с внутренней полостью конусообразного зазора, в верхней части воздушная система снабжена входным патрубком, сообщенным посредством воздуховодов с внутренней ее полостью, а через конусообразный зазор внутренняя полость воздушной системы сообщена с внутренней полостью разгрузочного приспособления, выполненного в виде кольцеобразного желоба с наклонным днищем, снабженного в нижней части патрубком для вывода легкой фракции, а в верхней части экранированным со стороны внутренней полости патрубком для отвода воздуха, при этом на контакте подвижной части конической чаши с неподвижной торцевой кромкой разгрузочного приспособления имеется уплотняющая эластичная манжета, загрузочное приспособление выполнено в виде воронки, соосно расположенной внутри воздушной системы, и имеет в нижней части осевой выход на диск, закрепленный с зазором за днище конической чаши посредством спиралеобразных ребер, по оси к диску прикреплен стержень в виде винта с острием, направленным внутрь воронки, а по периметру диска закреплена конусообразная обечайка, вибровозбудитель выполнен в виде поворотного эксцентрикового сочленения вертикального полого вала конической чаши с приводным валом подшипникового узла, полый вал конической чаши через зазор под диском сообщается с внутренней полостью чаши [2].

Недостатком центробежного воздушного виброконцентратора [2] также является отсутствие в нем необходимых технических элементов (деталей, узлов) и конструктивных решений, позволяющих непрерывно выводить из аппарата продукты разделения и тем существенно повысить его удельную производительность при разделении частиц сыпучих материалов.

Целью изобретения является обеспечение непрерывного вывода продуктов разделения из аппарата и повышение его удельной производительности при разделении частиц сыпучих материалов в потоке воздуха.

Поставленная цель достигается тем, что в центробежном воздушном виброконцентраторе, включающем дозатор, загрузочное и разгрузочное приспособления, концентратоприемник, вибровозбудитель, вентилятор, установленную с возможностью вращения на вертикальном валу коническую чашу с износостойким в виде ребристого покрытия концентрационным элементом, выполненным в форме усеченного конуса с ребрами на внутренней поверхности, имеющими уклон вниз и наклон в загрузочную сторону, с возможным изменением их количества, высоты и угла наклона, коническая чаша с концентрационным элементом имеют возможность изменения частоты и амплитуды вибрации, воздушную систему, соосно размещенную с конусообразным зазором внутри концентрационного элемента и выполненную в виде двух коаксиально расположенных друг в друге усеченных конусов с внутренней полостью, сообщенной со стороны нижних оснований с внутренней полостью конусообразного зазора, в верхней части воздушная система снабжена входным патрубком, сообщенным посредством воздуховодов с внутренней ее полостью, а через конусообразный зазор с внутренней полостью разгрузочного приспособления, выполненного в виде кольцеобразного желоба с наклонным днищем, снабженного в нижней части патрубком для вывода легкой фракции, а в верхней части патрубком для отвода воздуха, на контакте подвижной части конической чаши с неподвижной торцевой кромкой разгрузочного приспособления имеется уплотняющая эластичная манжета, загрузочное приспособление имеет в нижней части выход на диск с осевым стержнем в виде винта, вибровозбудитель выполнен в виде поворотного эксцентрикового сочленения вала конической чаши с приводным валом подшипникового узла, виброконцентратор имеет расположенный в верхней части конической чаши кольцеобразный регулируемый проход, соединяющий межреберные впадины ребристого покрытия с внутренней полостью разгрузочного приспособления, экранированный сверху подвижно закрепленным за торец конической чаши кольцеобразным диском с изменяемым внутренним диаметром и с обращенной вниз обечайкой, закрепленной по внешнему его краю, внутри разгрузочного приспособления, непосредственно под обечайкой кольцеобразного диска, размещен сообщенный с внутренней полостью кольцеобразного прохода конусообразный приемник, снабженный в нижней части патрубком для вывода тяжелой фракции.

При создании изобретения авторы исходили из следующего.

При вибрациях слоя обогащаемого материала минералы, обладающие повышенной плотностью по отношению к минералам пустой породы, стремятся занять наиболее низкий уровень в этом слое, а в центробежном поле они стремятся занять периферийное положение по отношению к концентрически расположенному слою материала. В центробежном поле процесс разделения частиц идет более эффективно за счет увеличения ускорения частиц (g) во много раз по сравнению с условиями свободного падения. Поэтому целесообразно процесс разделения частиц в центробежном поле совмещать с наложением вибраций на слой разделяемого материала. При этих условиях можно достичь высокой удельной производительности аппаратов и их эффективности.

Для реализации такого совмещенного гравитационного способа разделения частиц в воздушной среде необходимо учитывать, что разделение частиц сыпучих материалов с использованием потока воздуха происходит более эффективно и производительно при обеспечении ламинарности движения потока воздуха, оптимальных аэродинамических условий ввода частиц сепарируемого материала в воздушный поток и их скоростного режима движения как при вводе частиц в поток воздуха, так и непосредственно в самом потоке.

Обеспечить необходимые условия центробежного вибрационного обогащения в воздушном потоке при непрерывном выводе из аппарата продуктов разделения возможно в предлагаемом центробежном воздушном виброконцентраторе.

Такие условия концентрации приемлемы ко многим видам минерального сырья. Эффективность обогащения при этом возрастает, когда плотность зерен полезного компонента более высокая по отношению к плотности зерен пустой породы, например при обогащении золотосодержащих руд и песков, при обогащении редкометалльного сырья, оловянных руд и многих других, аналогичных и близких по разделительному признаку, видов сырья.

Изобретение поясняется чертежом, где показан общий вид центробежного воздушного виброконцентратора с показом отдельных деталей.

Центробежный воздушный виброконцентратор состоит (см. чертеж) из конической чаши 1, установленной с возможностью вращения на вертикальном валу 2, концентрационного элемента 3, выполненного в виде ребристого покрытия 4, дозатора 5, загрузочного 6 и разгрузочного 7 приспособлений, концентратоприемника 8, вибровозбудителя 9, вентилятора 10.

Коническая чаша 1 с концентрационным элементом 3 имеют возможность изменения частоты и амплитуды вибрации за счет того, что вибровозбудитель 9 выполнен в виде поворотного эксцентрикового сочленения вертикального вала 2 конической чаши 1 с приводным валом 11 подшипникового узла 12 с возможностью их фиксации в нужном положении.

Концентрационный элемент 3 с ребристым покрытием 4 выполнен в виде съемного усеченного конуса 13 с ребрами 14 на его внутренней поверхности, выполненными за одно с конусом 13. Ребра 14 имеют уклон вниз и наклон в загрузочную сторону, что призвано улучшить условия для выделения в чаше тяжелой фракции и последующей непрерывной ее выгрузки. В зависимости от характеристики обрабатываемого материала и его крупности возможно изменение количества ребер 14, их высоты и углов наклона путем замены одного концентрационного элемента на другой с иными конструктивными параметрами. Концентрационный элемент 3 и его ребристое покрытие 4 выполнены износостойкими.

Центробежный воздушный виброконцентратор снабжен воздушной системой 15, размещенной соосно внутри конической чаши 1 с конусообразным зазором 16 по отношению к ее внутренней поверхности.

Воздушная система 15 выполнена в виде двух коаксиально расположенных друг в друге усеченных конусов 17 и 18 с зазором 19 между собой и с вертикальными ребрами 20 и 21 на их внешней поверхности.

Образуемая усеченными конусами 17 и 18 внутренняя полость 22 сообщена со стороны малых нижних их оснований посредством кольцеобразного прохода 23 с внутренней полостью конусообразного зазора 16.

В верхней своей части воздушная система 15 снабжена входным патрубком 24, сообщенным посредством воздуховодов 25 с внутренней ее полостью 22. Через конусообразный зазор 16 внутренняя полость 22 воздушной системы 15 сообщена с внутренней полостью 26 разгрузочного приспособления 7.

Разгрузочное приспособление 7 выполнено в виде кольцеобразного желоба 27 с наклонным днищем 28. В нижней части кольцеобразного желоба 27 имеется патрубок 29 для вывода легкой фракции, а в верхней части патрубок 30 для отвода воздуха, экранированный на входе пластиной 31.

На контакте подвижных частей конической чаши 1 и ее элементов с неподвижными кромками разгрузочного приспособления 7 имеются закрепленные за кромки уплотняющие эластичные манжеты 32.

Загрузочное приспособление 6 выполнено в виде воронки 34, соосно размещенной внутри воздушной системы 15, и имеет в нижней части осевой выход 35 на диск 36, закрепленный с зазором 37 за днище конической чаши 1 посредством спиралевидных ребер 38. По оси к диску 36 прикреплен стержень 39 в виде винта с острием, направленным внутрь воронки 34. По периметру диска 36 закреплена конусообразная обечайка 40.

Вал 2 конической чаши 1 выполнен полым. Его осевое отверстие через зазор 37 под диском 36 сообщено с внутренней полостью чаши 1.

Для обеспечения непрерывного вывода тяжелой фракции из работающего аппарата виброконцентратор имеет расположенный в верхней части конической чаши 1 кольцеобразный регулируемый проход 41, соединяющий межреберные впадины 42 ребристого покрытия 4 с внутренней полостью разгрузочного приспособления 7. Сверху кольцеобразный регулируемый проход 41 экранирован закрепленным за торец конической чаши 1 кольцеобразным диском 43 с изменяемым внутренним диаметром. По внешнему краю кольцеобразного диска 43 закреплена обращенная вниз обечайка 44, призванная изменить траекторию движения частиц тяжелой фракции. Кольцеобразный диск 43 закреплен подвижно посредством резьбовых соединений 45 через упругоэластичные втулки или пружины 46, что призвано обеспечить плавную регулировку кольцеобразного прохода 41 для изменения выхода продукта с тяжелой фракцией. Диск 43 выполнен с утоньшением по направлению к внешнему его краю, с тем чтобы исключить забивание кольцеобразного прохода 41 частицами материала. Внутренний диаметр кольцеобразного диска 43 может изменяться, например, посредством сменных колец 47, что призвано обеспечить регулирование толщины слоя обогащаемого материала на ребристом покрытии 4 при работе виброконцентратора.

Внутри разгрузочного приспособления 7, непосредственно под обечайкой 44 кольцеобразного диска 43, помещен конусообразный приемник 48 для продукта с тяжелой фракцией. Приемник 48 сообщен с внутренней полостью кольцеобразного прохода 41 и снабжен в нижней части патрубком 49 для вывода продукта.

Центробежный воздушный виброконцентратор работает следующим образом.

Приводят во вращение посредством привода (на чертеже не показан) приводной вал 11 подшипникового узла 12. Предварительно устанавливают посредством поворотного эксцентрикового сочленения вертикального вала 2 конической чаши 1 с приводным валом 11 подшипникового узла 12 необходимую величину амплитуды вибрации вибровозбудителя 9 и, соответственно, конической чаши 1. Штифтом или шпонкой фиксируют и закрепляют это положение валов. Коническая чаша 1 при этом при своем вращении будет одновременно совершать эллипсовидное движение вокруг осевой линии приводного вала 11 с частотой, соответствующей числу оборотов приводного вала 11 и, соответственно, конической чаши 1.

Включают вентилятор 10 для создания воздушного потока в конусообразном зазоре 16 рабочей зоны разделения частиц. При этом воздухозабор осуществляется через входной патрубок 24 воздушной системы 15, в которой воздушный поток от входного патрубка 24 к зазору 16 движется по воздуховодам 25, внутренней полости 22, кольцеобразному проходу 23. Вертикальные ребра 20 и 21, установленные на внешней поверхности усеченных конусов 17 и 18 воздушной системы 15, обеспечивают при этом ламинарное движение воздушного потока. Посредством дросселирования устанавливают заданную скорость воздушного потока в рабочей зоне аппарата.

Пускают в работу дозатор 5, подающий материал с заданной производительностью в процесс концентрации. С дозатора 5 частицы материала падают в воронку 34 загрузочного приспособления 6, а затем через осевой выход 35 поступают на диск 36, закрепленный посредством спиралевидных ребер 38 за днище конической чаши 1. Стержень 39 в виде винта с острием, направленным внутрь воронки 34, прикрепленный к диску 36, при своем вращении вместе с диском 36 предотвращает забивание осевого выхода 35 частицами материала и способствует быстрому их прохождению через осевой выход 35 на диск 36. Вращаясь вместе с чашей 1, диск 36 равномерно по всему периметру разбрасывает частицы материала на внутреннюю ее поверхность, на которой размещен концентрационный элемент 3, выполненный в виде ребристого покрытия 4. Лучшему распределению частиц материала по поверхности концентрационного элемента 3 способствует конусообразная обечайка 40, закрепленная по периметру диска 36.

При поступлении на ребристое покрытие 4 концентрационного элемента 3 частицы материала за счет вибраций чаши 1 и действия центробежных сил расслаиваются в концентрическом слое материала в зависимости от их плотности и крупности. Более тяжелые и крупные частицы занимают периферийное положение в этом слое, а более легкие и мелкие частицы располагаются на поверхности этого слоя. Потоком воздуха, поступающего в конусообразный зазор 16 и движущегося в направлении перемещения частиц материала по концентрационному элементу 3, легкие и мелкие частицы материала транспортируются к разгрузочному приспособлению 7, выполненному в виде кольцеобразного желоба 27 с наклонным днищем 28. Через расположенный в нижней его части патрубок 29 легкая и мелкая фракция материала выводится из аппарата.

Более тяжелые и крупные частицы, занимающие периферийное положение в слое материала, накапливаются в межреберных впадинах 42 ребристого покрытия 4 концентрационного элемента 3. Их более эффективному накоплению способствует уклон ребер 14 вниз и наклон их в загрузочную сторону.

Непрерывный вывод тяжелой фракции из работающего аппарата обеспечивается через кольцеобразный регулируемый проход 41, соединяющий межреберные впадины 42 ребристого покрытия 4 с внутренней полостью разгрузочного приспособления 7. Для этого кольцеобразный регулируемый проход 41 экранирован сверху кольцеобразным диском 43 с изменяемым внутренним диаметром. Для изменения траектории движения частиц тяжелой фракции по внешнему краю кольцеобразного диска 43 закреплена обращенная вниз обечайка 44. Для изменения выхода продукта с тяжелой фракцией посредством плавной регулировки кольцеобразного прохода 41 кольцеобразный диск 43 закреплен за торец конической чаши 1 подвижно посредством резьбовых соединений 45 через упругоэластичные втулки или пружины 46. Для исключения забивания кольцеобразного прохода 41 частицами материала диск 43 выполнен с утоньшением по направлению к внешнему его краю. Для обеспечения регулирования толщины слоя обогащаемого материала на ребристом покрытии 4 при работе виброконцентратора внутренний диаметр кольцеобразного диска 43 может изменяться посредством сменных колец 47.

Продукт с тяжелой фракцией выгружается из аппарата через конусообразный приемник 48, сообщенный с внутренней полостью кольцеобразного прохода 41, и патрубок 49.

Накопившаяся в межреберном пространстве ребристого покрытия 4 тяжелая фракция может периодически разгружаться. Для этого останавливают вращение чаши 1 и подачу воздуха в воздушную систему 15 и включают реверсивное вращение чаши 1 при малых оборотах. По наклонно расположенным ребрам 14 и межреберным впадинам тяжелая фракция при этом поступает через зазор 37 под диском 36 в осевое отверстие полого вала 2, а затем в концентратоприемник 8.

Воздух из внутренней полости 26 разгрузочного приспособления 7 отводится вентилятором 10 через патрубок 30, расположенный в верхней части кольцеобразного желоба 27. При этом подсос воздуха через контакт подвижной части конической чаши 1 с неподвижной торцевой кромкой разгрузочного приспособления 7 предотвращается посредством уплотняющих эластичных манжет 32. Исключение возможности попадания частиц материала в поток отводимого воздуха обеспечивается экранированием патрубка 30 на его входе пластиной 31. После очистки воздуха от сверхтонкой пыли он может повторно многократно использоваться при подводе его посредством воздуховода и присоединения выходного конца воздуховода к патрубку 24 воздушной системы 15. Это позволяет сохранять тепло помещений, где эксплуатируется концентратор, а также обеспечить более благоприятные условия защиты от запыленности окружающего пространства.

Настройку и регулирование процесса концентрации осуществляют изменением величины и скорости подачи исходного питания, изменением амплитуды и частоты вибрации конической чаши 1, дросселированием потока воздуха в рабочей зоне концентратора, изменением конструктивных параметров концентрационного элемента 3, достигаемым использованием сменных комплектов с различными конструктивными элементами, в зависимости от характеристики обрабатываемого материала и его крупности, а также изменением сечения кольцеобразного прохода 41 и внутреннего диаметра кольцеобразного диска 43.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит за счет разработки технических элементов (деталей, узлов) и применения рациональных конструктивных решений обеспечить непрерывный вывод продуктов разделения из аппарата и тем существенно повысить его удельную производительность при разделении частиц сыпучих материалов в потоке воздуха.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации № 2297885 "Центробежный воздушный виброконцентратор", В07В 7/08, приоритет от 14.11.2005, 27.04.2007, Бюл. № 12.

2. Патент Российской Федерации № 2297884 "Центробежный воздушный виброконцентратор", В07В 7/08, приоритет от 07.11.2005, 27.04.2007, Бюл. № 12 (прототип).