CN114602662B - 一种定子结构及大型充气自吸浆浮选机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定子结构及大型充气自吸浆浮选机，涉及浮选机技术领域，本发明提供的定子结构包括第一配合部以及连接于第一配合部底端的第二配合部，第一配合部内缘的下延轨迹不同于第二配合部内缘的下延轨迹，第一配合部的内缘形状以及第二配合部的内缘形状均用于与转子的外缘形状相适配。本发明提供的定子结构其内缘形状与转子外缘形状的匹配性较好，转子转动时能够形成更大的剪切速度梯度，更利于微小气泡形成，发挥定子的作用，更适用于大型充气自吸浆浮选机产生更好的流体和浮选动力学性能。

Description

一种定子结构及大型充气自吸浆浮选机

技术领域

本发明涉及浮选机技术领域，尤其是涉及一种定子结构及大型充气自吸浆浮选机。

背景技术

在浮选机技术领域中，矿浆有效流动和充分混合是进行高效浮选的前提，对于尺寸较小(＜50m³)的浮选机，如KYF-50直流槽浮选机和XCF-50吸浆槽浮选机，主要采用多槽体水平方式进行布置，通过吸浆槽浮选机的自吸浆功能实现矿浆的流动。

对于大型浮选机(＞50m³)，如果也进行水平布置，则在相似放大的过程中，为保证良好的吸浆和分选功能，充气自吸浆浮选机能耗会越来越大，不够经济，还会因为浮选机搅拌过强烈导致液位不稳定难以有效分选。因此，大部分的布置方式变成阶梯式，使得矿浆发生自流，实现矿浆在浮选流程中的流动。但是这种阶梯布置将导致浮选机系统必须通过增加泵送系统输送矿浆，使得系统整体尺寸变大，设备变多，管路复杂，大幅增加建设成本。

另外，传统的浮选机定子结构通常围设形成一倒圆台形腔或圆柱形腔，例如申请号为CN200520000494.X的发明专利，保护一种浮选机的叶轮和定子的组合构造，定子的定子叶片的形状为梯形，梯形的定子叶片的内侧与多边形的叶轮叶片的外侧形成近似互补的结构。因此，传统浮选机定子结构在与充气自吸浆浮选机匹配时，定子与叶轮配合不佳，不能很好发挥定子将周向流转变为径向流以及通过叶轮和定子间间隙形成高速度梯度生成微小气泡的作用。随着充气自吸浆浮选机的大型化，叶轮结构设计变化，定子不匹配的问题更为严重，影响了浮选机的高效分选。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定子结构及大型充气自吸浆浮选机，具有较好的吸浆效果，避免整体能耗较大。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种定子结构，包括第一配合部以及连接于所述第一配合部底端的第二配合部，所述第一配合部内缘的下延轨迹不同于所述第二配合部内缘的下延轨迹，所述第一配合部的内缘形状以及所述第二配合部的内缘形状均用于与转子的外缘形状相适配。

进一步地，所述第一配合部内缘的下延轨迹呈直线型或弧型；

所述第二配合部内缘的下延轨迹呈直线型或弧型。

进一步地，所述第一配合部内缘的下延轨迹呈直线型且平行于所述第一配合部的高度方向；

所述第二配合部内缘的下延轨迹呈直线型且与所述第二配合部的高度方向之间呈夹角。

进一步地，所述第一配合部的高度为定子总高40％-60％，所述第二配合部内缘的下延轨迹与所述第二配合部的高度方向之间的夹角为5°-15°。

进一步地，还包括连接于所述第二配合部底端的进浆部，所述进浆部围设形成进料腔。

进一步地，所述第一配合部上部设有环形加固环，所述环形加固环连接加固所述定子结构内的各定子叶片。

进一步地，还包括连接于所述进浆部底端的假底，所述假底用于在浮选机内形成矿浆从底部进入所述进料腔的通道。

第二方面，本发明还提供一种大型充气自吸浆浮选机，包括转子以及上述方案所述的定子结构，所述第一配合部的内缘形状以及所述第二配合部的内缘形状均与所述转子的外缘形状相适配。

进一步地，所述转子包括上叶片和下叶片，所述第一配合部的内缘形状与所述上叶片的外缘相适配，所述第二配合部的内缘形状与所述下叶片的至少部分外缘相适配。

进一步地，所述第一配合部的内缘与所述上叶片的外缘之间的距离处处相等，所述第二配合部的内缘与所述下叶片的外缘之间的距离处处相等。

进一步地，所述第一配合部的内缘与所述上叶片的外缘之间的距离与叶轮直径之比为5％-10％，所述第二配合部的内缘与所述下叶片的外缘之间的距离与叶轮直径之比为5％-10％。

本发明提供的定子结构及大型充气自吸浆浮选机能产生如下有益效果：

上述定子结构中，第一配合部内缘的下延轨迹不同于第二配合部内缘的下延轨迹，即第一配合部内缘与第二配合部内缘形成了两个形状不同的腔体，第一配合部内缘与第二配合部分别与转子外缘的不同高度处配合。相对于现有技术来说，本发明第一方面提供的定子结构其内缘形状与转子外缘形状的匹配性较好，有利于浮选机获得更佳的分选效果。浮选机转子旋转带动矿浆和充入浮选机的空气运动，被转子周向甩出的矿浆需在定子的作用下转变为径向流。原有的充气自吸浆浮选机定子叶片内缘与转子匹配度差,特别是下叶片下部，使得定子的稳流作用不佳(如图3)。第二方面，更为重要的是，矿浆流和空气在转子和定子的间隙间，形成高的速度梯度区域，使得空气剪切为小气泡，与矿物颗粒高效碰撞，以达到较好的分选效果。转子和定子间隙不规则不利于小气泡生成以及气泡与颗粒的碰撞矿化。当转子和定子间隙过大，速度梯度变小，而如果过小，则磨损过大，无法长期稳定使用。如图1和图2，随着充气自吸浆浮选机的大型化，为保持优异分选性能，转子结构实现了优化设计，如定子仍按原有方式，转子和定子的匹配度进一步恶化，定子的稳流作用和剪切成泡作用更差，不利于大型充气自吸浆浮选机浮选矿物。

相对于现有技术来说，本发明提供的大型充气自吸浆浮选机包括转子以及与转子外缘形状相适配的定子结构，二者配合能更好稳流流场，促进气泡在转子和定子间形成微小气泡，从而提高分选效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种大型充气自吸浆浮选机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种定子结构与转子配合的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种定子结构的三维结构示意图；

图4为现有技术中小型充气自吸浆浮选机的叶轮和定子结构。

图标：1-第一配合部；2-第二配合部；3-进浆部；31-进料腔；4-假底；5-转子；51-上叶片；52-下叶片；53-支撑盘；6-盖板；7-中心筒；8-转轴；9-空气分散装置；10-环形加固环。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明第一方面的实施例在于提供一种定子结构，如图1、图2和图3所示，包括第一配合部1以及连接于第一配合部1底端的第二配合部2，第一配合部1内缘的下延轨迹不同于第二配合部2内缘的下延轨迹，第一配合部1的内缘形状以及第二配合部2的内缘形状均用于与转子5的外缘形状相适配。在一种优选的实施例中，第一配合部1上部设有环形加固环10，环形加固环10连接加固定子结构内的各定子叶片。

可以理解的是，上述各个定子叶片沿着环形加固环10的周向均匀间隔分布，从而构成了定子结构的第一配合部1和第二配合部2。

本发明第一方面的实施例所提供的定子结构，通过改变定子结构的内缘形状，增加定子结构与转子的适配度，不需要在定子结构上加装其他的结构，从而令转子在转动过程中，使矿浆周向流更好转变为径向流，转子和定子间隙间强化速度梯度剪切空气形成气泡，满足大型充气自吸浆浮选机更高效分选矿物的需要。加装环形加固环10后，可使定子叶片形成框架结构，优化受力，大幅强化定子的结构强度，解决大型浮选机定子叶片高度较高，受力较大，容易在根部疲劳折断的工程技术难题。

需要说明的是，上述第一配合部1内缘的下延轨迹不同于第二配合部2内缘的下延轨迹中，轨迹不同所指代的是轨迹形状不同。上述第一配合部1的内缘位于第一配合部1面向转子5的一侧，上述内缘的下延轨迹所指代的是第一配合部1面向转子5的一侧沿垂直于第一配合部1高度的方向投影所形成的边缘线。第二配合部2的内缘以及其下延轨迹的解释同理。

在一些实施例中，第一配合部1内缘的下延轨迹呈直线型或弧型；第二配合部2内缘的下延轨迹呈直线型或弧型。

上述第一配合部1内缘和第二配合部2内缘的下延轨迹形状可随意匹配，例如：第一配合部1内缘的下延轨迹呈直线型，第二配合部2内缘的下延轨迹呈弧型，或者第一配合部1内缘和第二配合部2内缘的下延轨迹均呈直线型，等等。

第一配合部1内缘和第二配合部2内缘的下延轨迹形状与转子5外缘的形状有关。在至少一个实施例中，第一配合部1内缘和第二配合部2内缘的下延轨迹形状与转子5外缘的形状相一致。

以图2为例进行具体说明，第一配合部1内缘的下延轨迹呈直线型且平行于第一配合部1的高度方向；第二配合部2内缘的下延轨迹呈直线型且与第二配合部2的高度方向之间呈夹角。由下至上的方向，定子结构与转子5之间所形成的空间逐渐变大后保持固定，有利于矿浆的稳定外排。

在一些实施例中，如图2所示，设定第一配合部1的高度为H₁，第二配合部2的高度为H₂，H₁与H₂之和为定子总高H。为保证良好的稳流和分选效果，H₁为H的40％-60％，第二配合部2内缘的下延轨迹与第二配合部2的高度方向之间的夹角为5°-15°。

在一些实施例中，如图1所示，定子结构还包括连接于第二配合部2底端的进浆部3，进浆部3围设形成进料腔31。

在使用时，矿浆自给矿箱进入浮选机内再进入料腔31，在转子产生的负压的作用下被抽吸然后从转子排出至第一配合部1和第二配合部2所围设空间，随后外排至定子结构外部。进浆部3起到支撑第一配合部1和第二配合部2的作用，同时其自身形成的进料腔31可形成浮选机转子下方的封闭进料通道，类似于泵的进料作用，可以加大转子和定子系统的循环浮选机内矿浆的能力。

具体地，进浆部3与第二配合部2可以采用一体式结构，进浆部3与第二配合部2也可以通过螺钉等连接件可拆卸连接。

在一些实施例中，如图1所示，定子结构还包括连接于进浆部3底端的假底4，假底4用于将浮选机内矿浆引入进料腔31的通道。假底4的设置抬高了进浆部3，可适应底端位置较高的转子5，弥补由于转子5上移浮选机可能出现的底部搅拌强度变弱的问题，更利于矿浆的循环和粗重颗粒离底悬浮。

本发明第二方面的实施例在于提供一种大型充气自吸浆浮选机。本发明第二方面的实施例提供的大型充气自吸浆浮选机包括转子5以及上述定子结构，第一配合部1的内缘形状以及第二配合部2的内缘形状均与转子5的外缘形状相适配。

以下对转子5的结构进行具体说明：

在一些实施例中，如图2所示，转子5包括上叶片51和下叶片52，第一配合部1的内缘形状与上叶片51的外缘相适配，第二配合部2的内缘形状与下叶片52的至少部分外缘相适配。

转子5在转动时，上叶片51和下叶片52在定子结构内转动，分别产生负压，上叶片抽吸给矿或中矿，下叶片循环浮选机内矿浆，加快浮选效率。

具体地，上叶片51外缘的下延轨迹呈直线型且平行于自身回转轴线，下叶片52外缘上半部的下延轨迹呈直线型并与自身回转轴线具有第一夹角，下叶片52外缘下半部的下延轨迹呈直线型并与自身回转轴线具有第二夹角，第一夹角和第二夹角优选为锐角，且第一夹角小于第二夹角。

常规的浮选机中，上叶片51面积/下叶片52面积一般为50％-60％，其面积比大，由于上叶片51的尺寸较大，搅拌转速大，能耗高，但吸浆能力有限甚至无法同时满足吸浆和分选两大功能。

在至少一个实施例中，在竖直方向上，上叶片51面积/下叶片52面积为10-20％。在上述实施例中，减小上叶片51尺寸，加大下叶片52尺寸，使得上叶片51能够充分发挥吸浆作用，同时不影响浮选机的正常作业，提高转子5的搅拌性能，改善因常规充气自吸浆浮选机放大过程所引起的气液分散和分选效果有所下降的问题，进一步提升了吸浆动力，同时上叶片51的能耗显著降低。

需要说明的是，上叶片51的面积指代的是在竖直方向上上叶片51的表面积。下叶片52的面积指代的是在竖直方向上下叶片52的表面积。

在上述实施例基础上，可选地，上叶片51和下叶片52通过支撑盘53连接，上叶片51位于支撑盘53的上方，下叶片52位于支撑盘53的下方，且上叶片51和下叶片52均配置为多个，多个上叶片51以及多个下叶片52均围绕支撑盘53的轴向均匀间隔分布。

具体地，如图2所示，第一配合部1围设于支撑盘53的外部。

在一些实施例中，如图2所示，多个下叶片52的中部设置有空气分散装置9。

在一些实施例中，如图2所示，上述浮选机还包括位于上叶片51上方的盖板6，盖板6与上叶片51之间形成抽吸通道，面向图2的方向，上述抽吸通道的高度尺寸固定。当上叶片51呈矩形板状结构时，盖板6对应地呈矩形板状结构；当上叶片51沿逐渐远离自身旋转轴线的方向高度逐渐降低时，盖板6沿逐渐远离自身旋转轴线的方向高度同步逐渐降低，上述设置方式可增加矿浆从上叶片51射出的流速，加强矿浆与气泡的剪切作用，促进颗粒与气泡的碰撞和矿化。

具体地，如图2所示，盖板6连接于中心筒7上，转子5通过转轴8与驱动装置连接，中心筒7套设于转轴8的外部，并与转轴8之间形成由上至下的进料空间。

在一些实施例中，如图2所示，第一配合部1的内缘与上叶片51的外缘之间的距离处处相等，第二配合部2的内缘与下叶片52的外缘之间的距离处处相等。

具体地，第二配合部2围设于下叶片52外缘的上半部，其与下叶片52外缘上半部之间的距离处处相等。

需要说明的是，上述距离所指代的是二者之间的垂直距离。

在一些实施例中，如图2所示，设定叶轮直径为D₁。第一配合部1的内缘与上叶片51的外缘之间的距离与D₁之比为5％-10％，第二配合部2的内缘与下叶片52的外缘之间的距离与D₁之比为5％-10％。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种大型充气自吸浆浮选机，其特征在于，包括转子（5）和定子结构，所述定子结构包括第一配合部（1）以及连接于所述第一配合部（1）底端的第二配合部（2），所述第一配合部（1）内缘的下延轨迹不同于所述第二配合部（2）内缘的下延轨迹，所述转子（5）包括上叶片（51）和下叶片（52），所述第一配合部（1）的内缘形状与所述上叶片（51）的外缘形状相适配，所述第二配合部（2）的内缘形状与所述下叶片（52）的至少部分外缘形状相适配；

所述第一配合部（1）的内缘与所述上叶片（51）的外缘之间的距离处处相等，所述第二配合部（2）的内缘与所述下叶片（52）的外缘之间的距离处处相等；

所述第一配合部（1）的内缘与所述上叶片（51）的外缘之间的距离与叶轮直径之比为5%-10%，所述第二配合部（2）的内缘与所述下叶片（52）的外缘之间的距离与叶轮直径之比为5%-10%；

所述第一配合部（1）上部设有环形加固环（10），所述环形加固环（10）连接加固所述定子结构内的各定子叶片，各个所述定子叶片沿着所述环形加固环（10）的周向均匀间隔分布。

2.根据权利要求1所述的大型充气自吸浆浮选机，其特征在于，所述第一配合部（1）内缘的下延轨迹呈直线型或弧型；

所述第二配合部（2）内缘的下延轨迹呈直线型或弧型。

3.根据权利要求2所述的大型充气自吸浆浮选机，其特征在于，所述第一配合部（1）内缘的下延轨迹呈直线型且平行于所述第一配合部（1）的高度方向；

所述第二配合部（2）内缘的下延轨迹呈直线型并与所述第二配合部（2）的高度方向之间具有夹角。

4.根据权利要求3所述的大型充气自吸浆浮选机，其特征在于，所述第一配合部（1）的高度为定子结构总高40%-60%，所述第二配合部（2）内缘的下延轨迹与所述第二配合部（2）的高度方向之间的夹角为5°-15°。

5.根据权利要求1所述的大型充气自吸浆浮选机，其特征在于，还包括连接于所述第二配合部（2）底端的进浆部（3），所述进浆部（3）围设形成进料腔（31）。

6.根据权利要求5所述的大型充气自吸浆浮选机，其特征在于，还包括连接于所述进浆部（3）底端的假底（4），所述假底（4）用于在浮选机内形成矿浆从底部进入所述进料腔的通道。