FI116042B

FI116042B - Vaahdotusmekanismi ja -kenno

Info

Publication number: FI116042B
Application number: FI20011940A
Authority: FI
Inventors: Bror Goeran Nyman; Launo Leo Lilja; Heikki Tapani Oravainen
Original assignee: Outokumpu Oy
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2005-09-15
Also published as: CN1630560A; BR0213056A; PL368344A1; CA2462540A1; US20040245151A1; FI20011940A; MXPA04003191A; ZA200401968B; US6991111B2; PE20030384A1; CN1275698C; EA200400322A1; EA005546B1; WO2003035265A1; FI20011940A0; NZ531644A; EP1432520A1

Description

116042

VAAHDOTUSMEKANISMI JA-KENNO

Keksintö kohdistuu vaahdotuskennoon sijoitettuun vaahdotusmekanismiin, s joka on muodostettu kennon alaosaan ulottuvan onton akselin alapäähän ripustetusta suuntauselementistä ja suuntauselementtiin kiinnitetyistä pystysiivekkeistä, jotka ulottuvat suuntauselementin ylä- ja alapuolelle ja sivusuunnassa suuntauselementin ulkopuolelle. Suuntauselementin olennaisesti vaakasuora ympyrälevy on keskiosastaan kiinnitetty symmetrisesti ίο akselin ympärille ja keskilevyn ulkoreuna on taivutettu alaspäin ohjausosan muodostavaksi liepeeksi. Liepeen sisäpuolelle on sijoitettu kaasun ohjauslevy. Vaahdotuskenno on muodostettu lieriömäisestä alaosasta, sen yläpuolelle sijoitetusta katkaistun kartion muotoisesta, ylöspäin laajenevasta väliosasta ja tämän yläosaan kiinnitetystä lieriömäisestä yläosasta.

15

Vaahdotuskennot voivat olla yksittäisiä, sarjassa tai rinnan kytkettyjä sekoitusastioita. Ne voivat muodoltaan olla suorakaiteen muotoisia tai lieriömäisiä, makaavia tai pystyasennossa olevia. Kaasu johdetaan onton sekoitusakselin kautta pohjalla pyörivään, kooltaan useimmiten pienehköön 20 roottoriin. Roottori aiheuttaa pyöriessään voimakkaan imun, joka imee kaasun roottoritilaan. Roottoritilassa liete sekoittuu akselin kautta purkau-;;· tuvaan ja dispergoituvaan kaasukuplastoon. Roottorin ympärille on useimmiten asennettu pystylevyistä rakennettu staattori, mikä edesauttaa kaasun dispergoitumista ja jarruttaa lietteen pyörimistä. Staattorista 25 kaasukupliin tarttuneet mineraalipartikkelit nousevat pinnan vaahtokerrok-*...· seen ja sieltä edelleen ulos kennosta vaahtoränneihin.

‘ ' Nykyään on yhä enemmän alettu käyttää pystykennoja, jotka ovat edelleen •; · ‘ lieriömäisiä ja normaalisti tasapohjaisia. Yhtenä vaahdotuskennojen pulmana 30 on hiekkaantuminen eli kiintoaines kasaantuu kennon pohjalle liikkumattomaksi kerrokseksi. Tämä johtuu lähinnä liian pienestä tai *';· tehottomasta roottorista, koska tällöin roottorin sekoitusalue ei ulotu riittävän 2 116042 kauas. Toinen usein esiintyvä vaikeus on, että kaasukupliin jo tarttuneita mineraalipartikkeleita ei saada ulos vaahdotuskennosta, koska kennoon ja erityisesti sen pinnalle ja yläosaan muodostuvat virtaukset ovat väärin suuntautuneita tai liian heikkoja eli ne eivät kykene siirtämään vaahdottuneita s kaasukuplia ulos kennosta.

Ennestään tunnetaan mm. US patentin 4078026 mukainen vaahdotus-menetelmä, missä dispergoitava kaasu johdetaan onton akselin kautta akselin varassa pyörivän roottorin sisälle. Roottori on muotoiltu siten, että ίο hydrostaattisen ja dynaamisen paineen välillä säilyy tasapaino eli roottorin pystyleikkaus on alaspäin kaarevasti kapeneva kartio. Roottorissa on erilliset lietesolat lietteelle ja kaasulle.

EP-patentista 844 911 tunnetaan ns. Svedala-mekanismi, joka käsittää 15 pystyakseliin kiinnitetyn sekoittimen kaasun ja lietteen sekoittamiseksi. Sekoittimessa on useita pystysuoria levyjä säteittäisesti akselin ympärillä ja levyjen välissä on akselin ympärillä vaakasuora välilevy, jonka leveys on noin puolet kunkin levyn leveydestä. Kaasu johdetaan välilevyn alapuolelle. Välilevyn yläpuoliset sekoittimen osat aiheuttavat ensin alaspäin ja välilevyn 20 kohdalta ulospäin kääntyvän virtauksen ja vastaavasti välilevyn alapuoliset ”·, osat ensin ylöspäin ja sitten ulospäin suuntautuvan virtauksen, kuten ko.

···. patentin kuvasta 3 nähdään. Sekoittimen siivet ovat yläosasta ulkoreunalta ,...: suorat, mutta alaosassa sisäänpäin koveromaisesti kapenevat. Sekoittimen ....: ympärillä on staattori.

·"·. 25 • · US patentti 5240327 kuvaa menetelmää eri faasien sekoittamiseksi ·:··: erityisesti valmennuskennossa. Menetelmän yhteydessä on kuvattu reaktoriin muodostuvia vyöhykkeitä ja hallittua virtausdynamiikkaa vyöhyke-.*··. jaon aikaansaamiseksi. Patentissa kuvataan lieriömäinen tasapohjainen 30 pystyreaktori, missä on pystyvirtaushaitat lietteen pyörimisen hillitsemiseksi.

’. Lisäksi reaktorissa on rengasmainen vaakahaitta (imukuvio-ohjain) pystyvirtausten ohjaamiseksi, ja reaktiotilan jakamiseksi kahteen osaan.

3 116042

Patentissa on vielä kuvattu erikoissekoitin, jonka avulla saadaan haluttu virtausdynamiikka. Laitteiston avulla saadaan siis vaakaohjaimen ja sekoittimen yhteisvaikutuksen ansiosta vaakaohjaimen alapuoliseen osaan kaksoistoroidi, jossa reaktorin alaosaan syötettävä liete pyörii ensin 5 alemmassa pohjatoroidissa ja siirtyy sitten vähitellen ylätoroidiin. Tästä hyvin sekoittunut dispersio nousee vaakaohjaimen yläpuolella sijaitsevaan rauhallisen ja hallitun virtauksen vyöhykkeeseen ja poistuu ylivuotoaukon kautta. Patentissa kuvattu kaksivyöhykemalli soveltuu normaaleihin kemiallisiin reaktioihin ja erityisesti mineraalirikasteiden vaahdotukseen ja ίο valmennukseen.

US patentista 5219467 tunnetaan mineraalilietteiden valmennus-vaahdotus-kenno, joka on tavallaan jatkokehitys em. patentissa kuvatusta menetelmästä ja laitteistosta. Laitteisto muodostuu kolonnimaisesta is reaktorista, jossa rikastus tapahtuu kolmessa eri vyöhykkeessä. Reaktori on varustettu pystysuorilla virtausohjaimilla, vaakasuoralla virtausvaimentimella ja sekoittimella. Kaasu johdetaan onttojen tukivarsien kautta sekoittimen dispergointisiipien taakse. Vaahdotusreaktiot saadaan aikaan pohjavyöhyk-keessä, josta kaasukuplat ja niitten mukanaan kuljettamat mineraaiipartikkelit 20 ohjataan laitteiston pintaan. Laitteisto on muotoiltu siten, että pohjavyö-hykkeessä voidaan käyttää voimakasta sekoitusta ilman, että se vaikuttaa •: ·. haitallisesti vaahdon erottumiseen laitteiston yläosassa.

·;··; Nyt on kehitetty uusi ja parannettu vaahdotusmekanismi, joka aikaansaa

25 erittäin voimakkaan sekoituksen (suuri teholuku) sekoittimen koko vaikutusalueella. Teholuku Np on tunnetusti sekoittimeen ja joskus myös •: · · i kennorakenteeseen liittyvä dimensioton luku. Sekoittimen ottamaan tehoon P

,,/ vaikuttavat paitsi em. teholuku Np myös sekoitettavan lietteen tiheys p, kierrosluku n ja sekoittimen halkaisija d (P = Np p n3 d5). Mitä suurempi •: * ·: 30 sekoittimen teholuku, sitä suurempi turbulenssiaste saadaan aikaan ja samalla tietenkin mm. vaahdotuksen vaatima energiatiheys nousee. .···. Mekanismi eli sekoitin dispergoi pystysiivekkeittensä vaikutuksesta

« I I

4 116042 vaahdotuskaasun erittäin hienoksi kuplastoksi, mikä on ennustettavissa jo teholuvustakin.

Vaahdotusmekanismi muodostuu suuntauselementistä, pystysiivekkeistä ja 5 kaasun levityselementistä. Suuntauselementti on symmetrinen ja se on keskeltä kiinnitetty mekanismin onton akselin alaosaan. Kaasun levitys-elementti on sijoitettu suuntauselementin alapuolelle ja sen tehtävänä on levittää vaahdotusmekanismin akselin kautta syötetty kaasu ja kääntää sen suunta radiaaliseksi ennen kuin kaasu sekoitetaan lietesuspensioon. ίο Lieriömäisesti ulkolaidalta taitetun suuntauselementin ansiosta sekoitin suuntaa muodostuneen kaasu-liete-suspension alaviistoon kennon alaosan sisäseinää kohti. Pystysiivekkeet ulottuvat sivusuunnassa selvästi suuntaus-elementin ulkopuolelle sekä suuntauselementin ylä- ja alapuolelle. Sekoitin imee lietettä sekä ylä- että alakautta ja sekoittaa sen tehokkaasti 15 muodostuneeseen kaasukuplastoon. Keksinnön mukainen vaahdotusmekanismi toteuttaa esimerkiksi edellä tekniikan tasossa kuvatuille mekanismeille esitetyt vaatimukset. Niiden lisäksi sekoitin on paitsi tehokas, myös rakenteeltaan edelleen tasapainoinen, luja ja nimenomaan vielä yksinkertainen.

20

Vaahdotuskennoa, joka soveltuu hyvin käytettäväksi keksinnön mukaisen :*. vaahdotusmekanismin kanssa, voidaan kutsua muotonsa perusteella ’’vaasikennoksi” (DTR). Kenno muodostuu tyypillisesti sylinterimäisestä alaosasta, siitä kartiomaisesti ylöspäin levenevästä väliosasta ja 25 sylinterimäisestä yläosasta. Kennon alaosassa, sekoitusosassa, käytetään suurin osa sekoittimen aiheuttamasta energiasta kemiallisiin reaktioihin ja ·:··: pohjan pitämiseen puhtaana kiintoainepartikkeleista. Loppuenergia käyte- tään kaasukuplien myötävaikutuksella suuntaamaan kaasukupliin tarttu-.··*. neiden mineraalipartikkelien virta kennon keskeltä ylöspäin kohti 30 vaahtopintaa. Luonnollista on, että tämä ylöspäin suuntautuva virtaus pyrkii kaasukuplien yhdistymistaipumuksen takia kuroutumaan, mutta oikein valitulla laajenevan väliosan ja laajemman yläosan korkeudella virtaus »»» 5 116042 saadaan kuitenkin optimileveyteen ja aiheuttamaan halutun suuntaisen pintavirtauksen, kennon keskeltä laidalle päin. Lieriömäisen alaosan korkeus on edullisesti % - 2/4 koko korkeudesta. Tehokkaalla roottorilla ja alaosan pystyvirtaushaitoilla aikaansaadaan toivottu vaahdotusreaktioiden vaatima 5 energiatiheys/turbulenttisuus. Kun keksinnön mukainen vaahdotusmekanismi sijoitetaan kyseiseen vaahdotuskennoon, saadaan siihen oikea virtauskuvio ja korkea teholuku, vaikka kennossa ei ole vaakaohjainta tai staattoria. On muutamia tapauksia, jotka nimenomaan reaktioiden onnistumiseksi vaativat suuren energiatehokkuuden.

10

Keksinnölle tunnusomaiset piirteet käyvät esille patenttivaatimuksista.

Tavanomaisessa sylinterimäisessä kennossa vaadittava tehokkuus saavutetaan tietenkin lähellä sekoitinta. Energia-alueen ulottuvuus on usein kuiten-is kin rajoitettu, jolloin kennon pohjalle, sen reuna-alueelle, alkaa muodostua malmilietteen kasautumista, hiekkaantumista. Esimerkiksi yli 100 m3:n kennoissa kennon halkaisijaksi tulee helposti yli 5 metriä. Tällöin tehokkaan pohjanpuhdistuksen vaatimuksena on sekoitin, jonka halkaisijan pitäisi olla 2 metrin luokkaa, mikä heikentää sekoittimen lujuuskestävyyttä. Vaahdotus-20 kenno, jonka alaosan tilavuus ja siten myös halkaisija on olennaisesti pienempi kuin kennon yläosa, on selvästi käyttökelpoisempi erityisesti tilanteissa, joissa vaahdotus suoritetaan suurissa kennoissa. Se tarkoittaa, että suuren teholuvun omaavan roottorin koko jää kohtuulliseksi. Normaalisti vaahdotuksessa mekanismin halkaisija on suuruusluokkaa 25% kennon .··*. 25 halkaisijasta.

t»· ·:>·: Keksinnön mukaista vaahdotusmekanismia voidaan kutsua nimellä L3+.

Keksinnön mukaisen laitteiston tarkoituksena on dispergoida vaahdotus-kaasu pieniksi ja lietteeseen tasan jakautuneiksi kupliksi, hienojakoiseksi ....: 30 kuplastoksi, kehittää sekoittimen välittömään vaikutuspiiriin voimakas turbulenttisuus eli sekoitustehokkuus ja estää samalla karkeiden laskeutu-t minen vaahdotuskennon pohjalle. Sekoitustehokkuus on useita kilowatteja 6 116042 per lietekuutio. Vaahdotuskennoa ei ole varustettu vaakaohjaimella, mutta valitun kennorakenteen ja tehokkaan mekanismin ansiosta ohjattu keskivirtaus nostaa mineraalipartikkelit pinnalla olevaan vaahtokerrokseen. Vaahtokerroksesta mineraalipartikkelit ohjautuvat edelleen radiaalisesti 5 vaahdon mukana yläosan vaahtoreunan yli ulos kennosta ns. vaahtoränniin. Vaakarenkaan haittana on, että se saattaa kerätä materiaalia päälleen.

Keksinnön mukainen kenno muodostuu kolmesta osakokonaisuudesta: alinna olevasta lieriön muotoisesta sekoitusosasta, sen yläpuolella 10 sijaitsevasta akselinsuuntaisen nousuvirtauksen muodostumisosasta eli ylöspäin laajenevasta, lähinnä katkaistusta kartio-osasta ja ylinnä sijaitsevasta rauhallisen mineraalien nousun antavasta, alaosaa laajemmasta lieriöosasta. Väliosan katkaistun kartion kulma on pystyakselin suhteen edullisesti 30 - 60°. Kenno sisältää erityisesti alaosan sekoitukseen 15 soveltuvat vähintään neljä, mutta edullisesti kahdeksan pystyvirtaushaittaa. Haitat eivät sivusuunnassa edullisesti ulotu alaosan halkaisijan muodostaman kehän ulkopuolelle.

Kuten edellä todettiin, keksinnön mukainen vaahdotusmekanismi muodostuu 20 kolmesta osakokonaisuudesta: suuntauselementistä, levityselementistä ja ’*!. pystysiivekkeistä. Suuntauselementti on symmetrinen ja se on keskeltä kiinnitetty mekanismin onton akselin alapäähän. Suuntauselementin keskiosa eli akselista ulospäin suuntautuva osa on vaakasuora ympyrälevy, joka on ulkoreunoiltaan taivutettu alaspäin katkaistun kartion muotoiseksi.

" ; 25 Alaspäin taivutettu ulkoreuna muodostaa vaakatason kanssa kulman, joka on edullisesti 30 - 60° ja tämän suuntauselementin ulkolieve muodostaa : · i varsinaisen ohjauselimen.

! * .*·. Suuntauselementtiin on kiinnitetty pystysuorat siivekkeet, joiden lukumäärä 30 on vähintään neljä, edullisesti kuusi kappaletta. Pystysiivekkeet ulottuvat ylä-ja alapuolelle ja sivusuunnassa edullisesti suuntauselementin uloimman reunan ulkopuolelle. Pystysiivekkeiden leveys on edullisesti suurempi kuin

* » I

7 116042 suuntauselementin kartiomaisen liepeen leveys ja siten pystysiiven sisäreuna ulottuu vaakalevyn puolelle. Pystysiiveke ulottuu suuntauselementin ulkopuolelle matkan, joka on edullisesti 1/3 - 2/3 suuntauselementin liepeen leveydestä. Suuntauselementin alapuolella on akselin alapäästä purkautuvan 5 kaasun suunnan kääntämiseen radiaaliseksi ja levittämiseksi tarkoitettu levityselementti, mikä edullisesti on sopivalla etäisyydellä suuntauselementin vaakalevystä ja muodoltaan samoin levymäinen.

Vaahdotusmekanismin pystysiivekkeen ulkoreuna on oleellisesti pystysuora ίο ja koska se ulottuu suuntauselementin ulkoreunan ulkopuolelle, pysty-siivekkeen vaahdotuskaasua dispergoivaa ominaisuutta saadaan mahdollisimman tehokkaasti käytettyä hyväksi eli siivekkeiden taakse muodostetaan maksimi alipaine ja suuntauselementin ulkopuolelle ulottuvalla osalla laajennetaan siivekkeen dispergointipiiriä. Siivekkeen sisäreuna on 15 yläosastaan pystysuora, mutta alaosastaan kaarevasti kapeneva, jolloin vähennetään turhaa energiahukkaa. Alaspäin kapenevan siivekkeen etu on myös se, että mekanismi on helppo käynnistää pysäytyksen jälkeen sen ympärille mahdollisesti laskeutuneesta lietteestä huolimatta.

’ . 20 Keksinnön mukainen sekä kenno että mekanismi toimivat monesta vaahdotusmekanismista poiketen nimenomaan ilman hintavaa ja helposti . . kuluvaa staattoria.

Keksintöä kuvataan vielä tarkemmin oheisten kuvien avulla, joissa 25 kuvassa 1 on keksinnön mukaisen sekoittimen muodostama virtauskuvio . ·. : ylöspäin levenevässä vaahdotuskennossa, kuva 2 on osittain auki leikattu vinoaksonometrinen kuva ylöspäin levenevästä vaahdotuskennosta, ja kuva 3 on pystyleikkaus keksinnön mukaisesta L3-sekoitusmekanismista.

: 30 ; Kuvassa 1 on vaahdotuskennoon 1 muodostuvat eri vyöhykkeet merkitty ‘ ' roomalaisilla numeroilla. Vyöhyke I on suuren energiatiheyden omaava 8 116042 sekoitusvyöhyke, joka muodostetaan lieriömäiseen alaosaan 2, jonka halkaisija on välillä 1/3 - 2/3 vaahdotuskennon ylemmän osan halkaisijasta. Vyöhyke II on nousuvirtauksen muodostumisvyöhyke, joka muodostetaan laajenevan, lähinnä katkaistun kartion muotoiseen väliosaan 3. Vyöhyke III 5 on nousuvirtauksen purkamis- ja rauhoitusvyöhyke, joka muodostetaan vaahdotuskennon lieriömäiseen yläosaan 4, jossa kennon halkaisija on suurimmillaan. Vyöhyke IV on vaahtovyöhyke.

Kaasu 5 johdetaan lähinnä pystyasennossa olevaan lieriömäiseen kennoon ίο 1 onton akselin 6 läpi keksinnön mukaisen vaahdotusmekanismin 7 kautta, mikä mekanismi on sijoitettu kennon alaosaan 2 lähelle kennon pohjaa. Kun sekoitin 7 pyörii mainitun akselin 6 alapäässä, se aiheuttaa tehokkaan kaasun dispergoinnin pieneksi kuplastoksi, joka sekoittuu sekoittimen ulkopuolelta sekä ala- että yläkautta viilaavaan lietesuspensioon. 15 Sekoittimen tehokkaan ohjauksen vaikutuksesta tämä kaasu-neste-kiinto-ainesuspensio suuntautuu kohti kennon sivuseinämää. Keksinnön mukaisen sekoittimen suuri teho ja keskittyminen juuri sekoitusvyöhykkeelle I on ·; edellytys tehokkaalle kaasun dispergoinnille, ja lietteen ja kaasun sekoitukselle. Lisäksi sekoittimen suuri teho sekoitusvyöhykkeellä on 20 edellytys myös vaahdotukseen liittyville reaktioille ja etenkin reaktioiden . kinetiikalle. Lähellä kennon seinää virtaus jakaantuu kahteen toroidimaiseen virtaukseen; joista alapyörre 8 kiertää kennon pohjan läheisyydessä palautuen sekoittimen alapuolelta sen keskiosaan ja toinen vastaavasti kiertää yläkautta sekoittimeen palautuvana yläpyörteenä 9.

25 : Osa yläpyörteestä 9 haarautuu ylöspäin nousevaksi osavirraksi 10 nousuvirtauksen muodostumisvyöhykkeeseen II. Tämä aikaansaadaan paitsi sekoittimen voimakkaan suuntaamisvaikutuksen avulla, myös ylöspäin laajenevan kennorakenteen avulla. Nousuvirtauksen muodostumisvyöhyk-.· ; 30 keellä II saadaan koko ylöspäin suuntautuva ja kaasukupliin kiinnittyneitä ; mineraalihiukkasia sisältävä suspensiovirtaus koottua ja keskitettyä kennon keskiakselialueelle 11. Tällä menettelyllä varmistetaan, että jäljellä oleva 9 116042 virtausvoima käytetään hyväksi niin, että purkamis- ja rauhoitusvyöhykkeellä III eli lieriömäisessä yläosassa 4 syntyy riittävä virtaus kennon keskeltä laidalle päin, jotta myöskin vaahtokerroksessa 12 eli vyöhykkeessä IV säilyy kyseinen suunta. Rauhoitusvyöhyke, jossa virtausvoima rauhoitetaan, on 5 tarpeellinen myöskin siksi, että vaahtokerrokseen siirtyisi nimenomaan kuplien mukana nouseva rikaste eikä voimakkaan sekoituksen liikkeelle saama muu liete. Vaahtokerrokseen nousseet mineraalihiukkaset siirtyvät kennoa ympäröivään vaahdon keräysränniin 13. Vaahdonsiirron tehokkuus ja sekoituksen oikea suuntaus näkyy vaahtokerroksen kohoamisena 14 ίο akselin läheisyydessä.

i |

Lietteen vaakakierto ja mahdollinen vortex-muodostuma vaimennetaan levymäisillä pystyohjaimilla eli pystyhaitoilla 15, joita on vähintään 4, mutta edullisesti 8 kappaletta. Lisäksi haitat ovat edullisesti tavanomaisia 15 leveämmät ja tässä tapauksessa mitoitettu kennon alaosan 2 mukaan ja näin siis ulottuvat, paitsi alaosassa, nimenomaan yläosassa tavanomaista keskemmälle kennon sisällä. Käsiteltävä malmiliete 16 syötetään kennon alaosasta syöttöyhteen 17 kautta sekoittimen vaikutusalueelle. Jäte 18 poistetaan lll-vyöhykkeestä poistoyhteen 19 kautta. Vaahto 20 poistetaan 20 rännin alaosasta 21. On huomattava, että tärkeää on saada pidettyä jo kerran vaahdottuneet mineraalipartikkelit koko ajan virtauksessa ja poistettua ne kennosta ränniin. Tämä on mahdollista juuri em. virtausten dynamiikan hallinnalla ja sillä, että kennon yläosassa ei ole enää mitään törmäysesteitä eli kuplia särkeviä ja siten niiden kantokykyä heikentäviä kiinteitä 25 elementtejä.

Kuvassa 2 on esitetty tarkemmin vaahdotuskenno 1, joka on pystysuora, .··· käsittää kaksi lieriömäistä osaa; alaosan 2 ja sitä laajemman yläosan 4 ja ....· niitä yhdistävän laajenevan osan 3. Alaosa on tasapohjainen tai lievästi 30 alareunastaan 22 pyöristetty. Kuvassa näkyy vaahtoränni 13 ja sen . poistoaukko 23. Kuvassa näkyy myös jätteen poistoputki 19 ja pystyvirtaushaitat 15. Keksinnön mukainen vaahdotusmekanismi 7 on 10 116042 sijoitettu onton akselin 6 varassa kennon alaosaan 2, sekoitusvyöhyk-keeseen.

Kuvassa 3 on leikkauksena esitetty keksinnön mukainen vaahdotusmeka-5 nismi 7 kiinnitettynä onttoon akseliin 6, joka toimii kaasunsyöttöelimenä. Vaahdotusmekanismi muodostuu kolmesta osakokonaisuudesta; suuntaus-elementistä 24, pystysiivekkeistä 25 ja kaasun levityselementistä 26. Suuntauselementti 24 on symmetrinen ja se on keskeltä kiinnitetty mekanismin onton akselin 6 alaosaan. Suuntauselementin keskiosa eli ίο akselista ulospäin suuntautuva osa on vaakasuora ympyrälevy 27, joka on ulkoreunoiltaan taivutettu alaspäin katkaistun kartion muotoiseksi. Alaspäin taivutettu ulkoreuna muodostaa vaakatason kanssa kulman a, joka on edullisesti 30 - 60°, ja tämä suuntauselementin ulkolieve 28 muodostaa varsinaisen ohjausosan. Suuntauselementin liepeen 28 leveys on A - 1/6 15 kertaa koko suuntauselementin halkaisija.

Suuntauselementtiin 24 on kiinnitetty säteittäisesti pystysuorat siivekkeet 25, joiden lukumäärä on vähintään neljä, edullisesti kuusi kappaletta. Pystysiivekkeet ulottuvat pystysuunnassa suuntauselementin ylä- ja 20 alapuolelle ja sivusuunnassa teholuvun ja dispergointikyvyn parantamiseksi ”5. yli suuntauselementin ulkoreunan. Pystysiivekkeen 25 leveys on edullisesti sellainen, että sen sisäreuna 29 ulottuu suuntauselementin ympyrälevyn 27 puolelle eli ohi taivutetun liepeen 28 sisäreunan. Siivekkeen ulkoreuna 30 on oleellisesti pystysuora, jolloin saadaan aikaan mahdollisimman tehokas 25 vaahdotuskaasun dispergointi eli siivekkeen taakse muodostetaan maksimi tl· alipaine. Siivekkeen sisäreuna 29 on yläosastaan pystysuora, mutta :*·: alaosastaan 31 ulospäin kaarevasti kapeneva ja muodon tarkoituksena on minimoida turha hukkaenergia. Kaarevuus noudattaa edullisesti ympyräkaaren muotoa, jolloin ympyrän keskipiste 32 on ohjaimen liepeen 28 •:. · · 30 ulkoreunan ja pystysiivekkeen 25 leikkauspisteessä.

* · » 11 116042

Akselista 6 tulevan vaahdotuskaasun levittämiseksi ja kääntämiseksi oleellisesti radiaalisuuntaan tarkoitettu kaasun levityselementti 26 on asennettu suuntauselementin liepeen 28 sisäpuolelle. Levityselementti 26 voidaan kiinnittää pystysiivekkeisiin 25 tai ympyrälevyyn 27. Kaasun 5 levittäminen ja kääntäminen tapahtuu nuolen 33 mukaisesti ennen kuin kaasu dispergoidaan mineraalilietteeseen. Kaasumäärän kasvaessa ja/tai kaasun nopeuden kasvaessa syntyy vaahdotusmekanismeihin toisinaan painesykkeitä. Levityselementin avulla voidaan välttää nämä painesykkeet. Levityselementti 26 on yksinkertaisimmillaan levy, jonka halkaisija on ίο maksimissaan sama kuin ympyrälevyn 27 halkaisija ja minimissään kaasun tuloaukon eli akselin 6 sisähalkaisijan suuruinen. Levityselementin 26 etäisyys ympyrälevystä 27 on edullisesti välillä ΛΛ - 1/6 kertaa kaasun tuloaukon 6 halkaisija.

is Kun kaasu imetään/painetaan onttoa akselia pitkin alaspäin ja ohjataan suuntauselementin ympyrälevyn 27 alle, kaasu sekoittuu sekoittimen allaolevasta tilasta tulevaan ja sekoitinta kohti nousevaan lietevirtaukseen. Sekoittuneena kaasu-lietevirtaus kääntyy ympyrälevyn 27 suuntaisesti ulospäin leviten. Suuntauselementin alaspäin käännetyn ulkoliepeen 28 20 vaikutuksesta virtaus kääntyy edelleen vinosti halutusti alaspäin. Sekoittimen ' ·, pystysiivekkeiden 25 taakse muodostuneen voimakkaan alipaineen ansiosta ·:·. kaasu dispergoituu pieniksi kupliksi. Siivekkeet muodostavat sekoittimen I « · alapuolelle juohean kapean virtauskentän alhaalta tulevalle virtaukselle. Tähän edelläkin mainittuun ja siinä olevaan dispergoituneeseen kaasuun 25 yhtyy sekoittimen yläpuolelta tuleva lietevirtaus, mikä myöskin kääntyy suuntauselementin liepeen 28 ansiosta samaan suuntaan vinosti alaspäin. i Koko yhtynyt suspensiovirtaus virtaa näin ohjautuneena sekoittimesta * ’ ”: poispäin suuntautuvaksi suihkuksi.

* * • a · .. · · * 30 Keksintöä kuvataan lähinnä seuraavan esimerkin avulla.

stl

> I

t * * 1 1 6042 12

Esimerkki 1.

Verrataan kahta eri tapausta.

• gls-roottori eli patentin US 4548765 mukainen vaahdotusmekanismi ja vastaava kenno 5 · L3+ eli tämän keksinnön mukainen vaahdotusmekanismi ja vastaava kenno.

Taulukossa 1 on esitetty mitatut vertailuarvot. Vertailusekoittimeksi on otettu gls-roottori. Roottorit ovat ilman staattoria.

ίο Taulukko 1. Suhteelliset arvot mittaustuloksista

Kennorakenne Roottori Mitattu (sekoitin) suhteellinen teholuku 15 Np / Np(gls) US 4548765 BTR gls 1,0

Keksinnön muk. DTR L3+ 3,4 BTR = Tasahalkaisijainen ja tasapohjainen pystykenno, missä kahdeksan (8) 20 pystyvirtaushaittaa ja yksi (1) vaakahaitta. DTR = keksinnön mukainen ’’vaasikenno”, missä lieriömäinen alaosa on pienempi kuin lieriömäinen ;*, yläsosa ja missä kennossa on kahdeksan (8) pystyhaittaa eikä yhtään vaakahaittaa.

» t * ♦ * 25 gls-roottori toimi, mutta keskellä ylöspäin tapahtuva virtaus oli liiankin laajalle

1 I I

jakaantunut eli voimaltaan heikko, jolloin kennoissa ei aina saatukaan ;·: riittävän edullista keskivirtausta aikaan, koska kuplien nostevaikutus alkoi ’ t, ’: voittaa lietevirtauksen impulssivoiman.

I i * t i t t ·;· 30 Keksinnön mukainen L3+ roottori toimii kaikissa olosuhteissa halutulla tavalla: nostaa virtauksen keskeltä ylös pintaan ja siirtää vaahtoa kennoa ’,·«. kiertävään ränniin. Tämä näkyy tehoissa. Ensinnäkin tehonotto eli Np-luku on 13 116042 suurempi keksinnön mukaisella mekanismilla (L3+) kuin ensimmäisellä roottorilla. Toiseksi haluttu suuntaus tehostuu ja lisäenergiaa saadaan II-vyöhykkeelle, nousuvirtauksen keskittämisvyöhykkeelle. Kolmanneksi tämä lisäenergia eli nousun tehostuminen näkyy pystyvoimissa. Nostava vaikutus 5 kaksinkertaistuu. Myös kaasun dispergointi ja kiintoaineksen liikkeessä pitäminen on keksinnön mukaisella DTR-kennolla ja L3+ mekanismilla tehokkaampaa kuin vertailulaitteistolla.

» ♦ *

Claims

116042

1. Vaahdotuskennossa käytettävä vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että vaahdotusmekanismi (7) on muodostettu kennon 5 alaosaan (2) ulottuvan onton akselin (6) alapäähän ripustetusta suuntauselementistä (24) ja suuntauselementtiin kiinnitetyistä pystysiivekkeistä (25), jotka ulottuvat suuntauselementin ylä- ja alapuolelle ja sivusuunnassa suuntauselementin ulkopuolelle, ja että suuntauselementin (24) olennaisesti vaakasuora ympyrälevy ίο (27) on keskiosastaan kiinnitetty symmetrisesti akselin (6) ympärille ja keskilevyn ulkoreuna on taivutettu alaspäin ohjausosan muodostavaksi liepeeksi (28) ja suuntauselementin liepeen (28) sisäpuolelle on sijoitettu kaasun levityselementti (26).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että pystysiivekkeet (25) ulottuvat suuntauselementin (24) ,···_ ulkopuolelle matkan, joka on 1/3 - 2/3 suuntauselementin liepeen (28) leveydestä. ....: 20

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että suuntauselementin alaspäin taivutettu lieve (28) muodostaa vaakatason kanssa 30 - 60 0 kulman.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu 25 siitä, että suuntauselementin liepeen (28) halkaisija on V* - 1/6 .*·; kertaa koko suuntauselementin halkaisija.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu ·:*! siitä, että pystysiivekkeiden (25) leveys on suurempi kuin X · 30 suuntauselementin liepeen (28) leveys. 116042

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että pystysiivekkeet (25) on kiinnitetty säteittäisesti suuntauselementin ympyrälevyyn (27).

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että pystysiivekkeen ulkoreuna (30) on pystysuora ja sisäreuna (29) on yläosastaan pystysuora ja alaosastaan (31) ulospäin kaarevasti kapeneva.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että pystysiivekkeen sisäreunan alaosan (31) kaarevuus noudattaa ympyränkaaren muotoa, jolloin ympyrän keskipiste (33) on ohjaimen liepeen (28) ulkoreunan ja pystysiivekkeen (25) leikkauskohdassa.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että kaasun levityselementti (26) on ympyrälevy. :'j·.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu • ;.·· 20 siitä, että kaasun levityselementin (26) halkaisija on välillä ympyrälevyn (27) halkaisija - sekoitusmekanismin akselin (6) : ’ ’ halkaisija.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu 25 siitä, että kaasun levityselementin (26) etäisyys ympyrälevystä (27) :‘ ‘ on välillä 1/2 -1 /6 kertaa sekoitusmekanismin akselin (6) halkaisija.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu ·:··.’ siitä, että vaahdotusmekanismin (7) ontto akseli (6) toimii .·. · 30 kaasunsyöttöelimenä. 116042

13. Vaahdotuskenno mineraalilietteen vaahdottamiseksi ja vaahdotus-kennoon sijoitettu vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että ylöspäin levenevä vaahdotuskenno (1) on muodostettu lieriömäisestä alaosasta (2), sen yläpuolelle sijoitetusta katkaistun kartion s muotoisesta väliosasta (3) ja tämän yläosaan kiinnitetystä lieriö mäisestä yläosasta (4), jolloin lieriömäisen alaosan halkaisija on 1/3 - 2/3 lieriömäisen yläosan (4) halkaisijasta, ja vaahdotuskenno (1) on varustettu virtauksen pystyohjaimilla (15), jotka ulottuvat kennon alaosasta (2) kennon yläosaan (4); vaahdotuskennoon ίο sijoitettu vaahdotusmekanismi (7) on muodostettu kennon alaosaan (2) ulottuvan onton akselin (6) alapäähän ripustetusta suuntauselementistä (24) ja suuntauselementtiin kiinnitetyistä pystysiivekkeistä (25), jotka ulottuvat suuntauselementin ylä- ja alapuolelle, ja että suuntauselementin (24) olennaisesti 15 vaakasuora ympyrälevy (27) on keskiosastaan kiinnitetty symmet risesti akselin (6) ympärille ja keskilevyn ulkoreuna on taivutettu *·. alaspäin ohjausosan muodostavaksi liepeeksi (28), ja suuntaus- elementin liepeen (28) sisäpuolelle on sijoitettu kaasun levitys-elementti (26). .... 20

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen vaahdotuskenno, tunnettu siitä, ' että väliosan (3) katkaistun kartio muodostaa 30 - 60 0 kulman pystyakselin suhteen. 25 116042