FI117326B - Vaahdotuskoneen roottori - Google Patents

Description

117326

VAAHDOTUSKONEEN ROOTTORI

Tämä keksintö kohdistuu vaahdotuskoneeseen, jota käytetään arvokkaiden ainesten talteen saamiseksi esimerkiksi mineraaleja sisältävästä lietteestä. 5 Erityisesti keksintö kohdistuu vaahdotuskoneen roottoriin, joka on järjestetty pyörimään siten, että se panee vaahdotuskennoon syötetyn lietteen liikkeeseen ja dispergoi lietteeseen ilmaa.

Arvokkaiden ainesten, kuten metallirikasteiden, talteen saamisessa käytetty 10 vaahdotuskone käsittää yleensä vaahdotuskennon, jossa on syöttöaukko lietteen syöttämiseksi kennoon ja poistoaukko vaahdottumattoman aineksen eli mineraalijätteen poistamiseksi kennosta. Vaahdon kehittämiseen tarvittava ilma syötetään roottoriin roottorin akseliin järjestetyn yhteen kautta. Roottorin pyöriessä lietteeseen syötetään ilmaa, ja ilmakuplia dispergoituu sen sekaan. 15 Ilmakuplat nousevat ylöspäin ja päätyvät lietteen pintaan, missä ne muodostavat vaahtopatjan. Käänteinen vaahdotus puolestaan on prosessi, jossa arvottomat ainekset tehdään hydrofobisiksi ja arvokkaat ainekset jäävät vaahdottumatta ja poistetaan vaahdotuskoneesta mineraalijätteenä lähelle • * : '·· kennon pohjaa järjestetyn poistoaukon kautta.

«·· • I · 20 * * V·: Vaahdotuskoneen dispersiomekanismi käsittää roottorin ja staattorin.

* Esimerkiksi patenttijulkaisussa US 4078026 kuvataan vaahdotuskennoa, jossa • · ♦ ·;;; on pyörivä roottori ja kiinteä staattori, joka on järjestetty roottorin ympärille.

* » '*··* Onttoon, pystysuoraan akseliin kiinnitetty roottori pyörii lietteessä, ja ilmaa . 25 syötetään roottorin kautta välykseen, joka on järjestetty roottorin ja staattorin • · * väliin. Roottorissa on pystysuorat siivekkeet, jotka rajaavat vuorotellen toisiaan * · seuraavia ilmayhteitä ja lietekouruja.

• · «.

*4·· • · · • · **"* Patenttijulkaisussa WO 02/081093 kuvataan roottoria, joka käsittää pystysuoria • * · v : 30 ilmayhteitä ja pyöreän kansilevyn, johon ilmayhteet on kiinnitetty. Ilmayhteet ovat alapäästä avoimet, ja yläpäästä ne on suljettu kansilevyllä. Ilmayhteiden seinämät suuntautuvat säteittäisesti roottorin keskeltä laidoille ja muodostavat i 117326 2 roottoriin pystysuoria sekoitus- ja pumppaussiivekkeitä. Ilmayhteet on järjestetty olennaisesti saman etäisyyden päähän toisistaan. Ilmayhteet rajaavat lietteelle tilan roottorin siään, ja ilmayhteiden seinämien ulkopinta rajaa Eietekourut, jotka vuorotelevat ilmayhteiden kanssa. Ilmayhteiden seinämät ovat keskenään 5 erisuuntaiset ja suuntautuvat toisiinsa nähden roottorin keskeltä ulospäin. Ilmayhteiden ulkoreunat rajaavat roottorin reuna-alueen. Roottorin halkaisija edullisesti lyhenee kohti roottorin alapäätä. Ilmaa syötetään ilmayhteisiin roottorin akselissa sijaitsevien ilmakanavien kautta.

10 Nyt esillä oleva keksintö koskee parannettua roottoria käytettäväksi vaahdotuskoneen kaasun dispersiomekanismissa. Keksinnön mukainen roottori ehkäisee tehokkaasti sakkautumista vaahdotuskoneen pohjalla ja mahdollistaa kaasun tehokkaan dispersion, joka saattaa hydrofobiset partikkelit ja dispergoituneet Ilmakuplat yhteyteen keskenään. Nyt esillä olevan keksinnön 15 tavoitteena on parantaa tekniikan tason mukaisen, patenttijulkaisussa WO 02/081093 kuvatun roottorin suorituskykyä. Keksinnön mukainen roottori vähentää ristivirtausiImiötä, jota on havaittu tekniikan tason mukaisen roottorin toiminnassa. Ristivirtausilmiö tarkoittaa, että ilmastettu liete palaa : **· dispersiomekanismiin heti sieltä poistuttuaan. Keksinnön olennaiset • · · : 20 tunnusmerkit käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista.

• * « · » • ♦♦ ♦ ·

Nyt esillä oleva keksintö on vaahdotuskoneessa käytettäväksi tarkoitettu kaasun dispersiomekanismin roottori, jossa on pyörivään akseliin järjestetty • · pyöreä kansilevy, ilmayhteet jotka on järjestetty työntymään kansilevystä . 25 alaspäin, siten että ne rajaavat lietteelle tilan roottorin sisältä. Ilmayhteiden * · * seinämät ulottuvat roottorin sisältä roottorin laidoille ja muodostavat näin • · *" roottorin sekoitus- ja pumppaussiivekkeet. Lietekourut rajautuvat ilmayhteiden ··j seinämien ulkopintoihin ja ovat nesteyhteydessä lietetilaan. Lisäksi on • · ·;·* järjestetty ilmakanavat ilman ohjaamiseksi ilmayhteisiin. Roottorin sisälle on 30 järjestetty holkki, joka ympäröi osan lietetilasta ja ohjaa lietevirtausta roottorin sisälle estääkseen ristivirtausilmiön.

117326 3

Holkki on edullisesti järjestetty ilmayhteiden alapäähän. Holkki on sovitettu roottoriin siten, että se pyörii samaan tahtiin roottorin kanssa. Holkki, joka on rakenteeltaan jäykkä ja sovitettu ilmayhteisiin, tukee ilmayhteitä ja lujittaa roottorin rakennetta.

5

Pyörivä akseli on tyypillisesti ontto, jolloin se muodostaa kanavan jota pitkin dispersioilma pääsee virtaamaan roottoriin. Ilmayhteet ovat usein olennaisen pystysuoria, ja ne on järjestetty olennaisesti yhtä pitkä matkan päähän toisistaan. Erään keksinnön suoritusmuodon mukaisesti ilmayhteet ovat 10 alapäästään avoimia, ja yläpäästä ne on suljettu kansilevyllä.

Erään keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan kansilevyyn järjestettyjen ja toisistaan yhtä suuren etäisyyden päähän sijoitettujen ilmayhteiden lukumäärä on kuusi tai suurempi, ja ilmayhteiden korkeus on 40 - 60 % kansilevyn 15 säteestä. Ilmayhteiden seinämät ovat edullisesti keskenään erisuuntaiset ja suuntautuvat edullisesti kohti roottorin akselin keskusta, jolloin seinämien jatkolinjat leikkaavat toisensa roottorin keskipisteessä. Näin ollen ilmayhteiden seinämät muodostavat edullisesti kulman, jonka suuruus on 15-30 astetta.

: **· Lisäksi ilmayhteiden muotoilulla edullisesti varmistetaan, että ilmayhteiden : 20 poistopinta lietteen suhteen ulottuu olennaisen tasaisena kansilevystä aina • · roottorin pohjaan saakka. Näin ollen ilmaa voidaan syöttää ilmayhteiden kautta * lietteeseen olennaisesti roottorin koko korkeudelta.

• m » ·*φ· “ Roottorin ilmayhteiden ja ilmayhteiden seinämien rajaamat lietekö urut ja 25 sisäinen lietetila täyttävät roottorista olennaisesti koko muun, jäljelle jäävän • · · tilan.

• · • * • * · « -ΙΓ Pyöriessään nyt esillä olevan keksinnön mukainen roottori synnyttää ··* :***: pumppausvaikutuksen, joka saa lietteen virtaamaan ilmayhteiden ja roottorin :T: 30 kansilevyn rajaamaan sisäiseen lietetilaan. Suurin osa lietevirtauksesta kulkee läpi hoikin, joka on järjestetty lietetilan ympärille. Holkki on edullisesti kiinnitetty ilmayhteiden seinämien alapäähän ja ulottuu roottorin sisätilaan kohti 117326 4 kansilevyä etäisyydellä, jonka pituus on edullisesti välillä puolesta yhteen kuudesosaan ilmayhteiden korkeudesta. Holkki voi ulottua kannen suuntaan pitemmällekin kuin ilmayhteiden korkeuden puoliväliin. Hoikin kokonaiskorkeus ei rajoitu roottorin tai ilmayhteiden korkeuteen, koska se voi jatkua roottorin 5 laidoilta ulospäin, kohti vaahdotuskennon pohjaa. Liete poistuu lietetilasta ilmayhteiden väliin jäävien lietekourujen kautta.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan roottorin sisäiset sekoitus- ja pumppaussiivekkeet on järjestetty kuhunkin ilmayhteeseen joka työntyy kohti 10 roottorin keskusta, eli kohti roottorin sisällä sijaitsevaa lietetilaa. Erään toisen keksinnön suoritusmuodon mukaan sisäinen sekoitus- ja pumppaussiiveke muodostaa olennaisen osan ilmayhdettä ja sijoittuu näin ollen ilmayhteen jatko-osaksi.

15 Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan ilmayhde on poikkileikkaukseltaan U-kirjaimen muotoinen, jolloin U-kirjaimen sakarat muodostavat ilmayhteen seinämän ja roottorin sekoitussiivekkeet.

: *** Erään toisen keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan ilmayhde on v : 20 poikkileikkaukseltaan kulmikas. Erään keksinnön suoritusmuodon mukaan taas • · ilmayhde on poikkileikkaukseltaan V-kirjaimen muotoinen.

+ • * * $9*

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin *···’ piirroksiin, joissa . 25 Kuvio 1 on kaaviokuva eräästä keksinnön edullisesta suoritusmuodosta • · ♦ alhaalta päin nähtynä, • · • ·

Kuvio 2 esittää kuvion 1 suoritusmuodon poikkileikkausta linjassa A-A, ·-· Kuvio 3 esittää perspektiivissä nähtyä räjäytyskuvaa kuvioiden 1 ja 2 • · *·"* suoritusmuodosta.

:l-*: 30

Kuvioissa 1 - 3 kuvattu roottori on kiinnitetty onttoon akseliin (ei esitetty kuvissa) kansilevyn 16 välityksellä, llmayhteet 20 on kiinnitetty kansilevyyn 16.

117326 5 llmayhteitä 20 rajaavat seinämät ulottuvat kansilevyä pitkin alkaen kansilevyn 16 ulkoreunasta säitettäin kohti kannen keskustaa etäisyydellä, joka on 50 % kansilevyn 16 säteen pituudesta.

5 llmayhteen seinämät ovat keskenään erisuuntaiset, ja seinämien jatkolinjat leikkaavat toisensa roottorin keskipisteessä. Ilmayhteiden seinämät poikkeavat toisistaan 20 asteen kulmassa.

Kansilevyn sisään on järjestetty kanvat ilman ohjaamiseksi ontosta akselista 10 iimayhteisiin. Ilmavirta työntyy ilmayhteisiin aukoista 12, jotka on järjestetty kansilevyyn 16. Aukko, josta ilma pääsee ilmayhteeseen, voi sijaita missä tahansa kohden ilmayhdettä rajaavaa seinämää. Erään toisen keksinnön suoritusmuodon mukaan ilma syötetään ilmayhteeseen kanavasta, joka on järjestetty ilmayhteen jatko-osan 13 sisään.

15 llmayhteen seinämän ulkopintaan rajautuvat lietekourut 18 ovat nesteyhteydessä lietetilaan 17, joka on järjestetty lietettä varten roottorin 10 keskiosaan.

• a a * a «a • «aa v ; 20 Roottori synnyttää pumppausvaikutuksen ja imun, joka vetää lietettä roottoriin.

a a

Lietevirta työntyy roottoriin hoikin 15 kautta, joka on järjestetty ympäröimään osaa lietetilasta 17. Holkki 15 on kiinnitetyt ilmayhteen seinämiin 11 seinämien a »;·· alapäästä, ja holkki 15 ulottuu roottorin 10 pohjasta kohti kansilevyä 16 a a “···* etäisyydelle, joka on 25 % ilmayhteiden 20 korkeudesta.

25 • β β V.’/ Kansilevyn 16 pohjaan on järjestetty lietteen virtausohjain 14 tehostamaan a a *:** lietteen poistumista roottorin 10 sisätilasta 17. Nuolet 19 osoittavat lietteen 0 päävirtauksen suunnan.

• aa a a a · a a a a v: 30 Sisäiset sekoitus- ja pumppaussiivekkeet 13 on järjestetty ulottumaan a ilmayhteistä kohti roottorin keskusta. Tässä suoritusmuodossa sisäiset sekoitus- ja pumppaussiivekkeet ovat kolmion muotoisia levyelementtejä, jotka 117326 6 on järjestetty ilmayhteen seinämien 11, kansilevyn pohjan ja lietteen vlrtausohjaimen 14 väliin.

Esimerkki 5 Keksinnön lukuisat edut käyvät ilmi oheisista koetuloksista. Kokeissa keksinnön mukaista roottoria testattiin yhdessä US-patentissa 4078026 kuvatun roottorin kanssa, jolla oli sama halkaisija ja sama pyörimisnopeus. Kokeissa seurattiin sakkautumista ja ilmanpidätyskykyä. Tässä yhteydessä sakkautumisella tarkoitetaan vaahdotuskennon pohjalle jääneiden kiintoainepartikkelien määrää, 10 ja yleensä sitä mitataan kiintoainekerroksen paksuutena. Mitä paksumpi kerros on, sitä pienempi on kennon tehokäyttöön jäävä tila. EpäaktiivisiHa partikkeleilla (sekä arvoaineilla että sivukivellä) on myös taipumus muodostaa kovaa liejua, joka vaikeuttaa huoltotöitä. Kovettunut materiaali voi irrota isoina lohkoina ja aiheuttaa toimintahäiriöitä vaahdotuskennon sekoittimiin ja venttiileihin.

15 llmanpidätyskyky tarkoittaa kennossa olevien ilmakuplien kokonaisvolyymiä.

Volyymi määritellään sekä määrän että koon perusteella. Yleensä volyymi ilmoitetaan prosentteina kennon kokonaistilavuudesta. Mitä suurempi llmanpidätyskyky on, sitä enemmän kennossa on tilaisuuksia ilmakuplien ja j **· partikkelien sitoutumiselle. Mitä pienempiä kuplat ovat, sitä suurempi on : 20 volyymi, syynä heikompi noste ja siitä johtuva hitaampi nousunopeus.

• * :Λ: Teoreettisesti ajatellen lopullisena päämääränä olisi siis dispergoida mahdollisimman suuri määrä ilmakuplia, jotka ovat juuri ja juuri riittävän suuria ..li* kannattelemaan partikkelin massaa.

··· • · • · ·«« 25 Sakkautuminen loppui tyysti samoissa olosuhteissa, joissa standardimallinen

• * V

*l\l roottori jätti 17 % sakasta säiliön pohjalle.

« * * » »

Ilman dispersion tehokkuus parani. Vedessä standardimallinen roottori kykeni :...! 11,5 %:n ilmanpidätyskykyyn, mutta samalla ilmavirralla keksinnön mukainen :T: 30 kehittyneempi roottori nosti ilmanpidätyskyvyn 22 %:iin. Parantuneen ilmanpidätyskyvyn syynä on, että kehittyneemmän roottorin synnyttämät ilmakuplat olivat pienempiä ja viipyivät näin ollen kennossa pitempään.

117326 7

Teollisuusmittakaavan kokeessa, jossa kiintoainetta oli 40 painoprosenttia, keksinnön mukainen roottori kykeni dispergoimaan ilmaa 20 m3/min, kun standardiroottorilla tulos oli 14 m3/min.

5 • «9 • *« 19 9 9 * » 9 ♦ Ψ I · 9 • 99 • * « • · 999 9999 • 9 9 · 99 9 9 9 9 9 • · · ··· #99 • 9 9 · 999 9 m 999 9 9999 999 9 9 « · 999 9 999 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

Claims (13)

117326

1. Vaahdotuskoneessa käytettäväksi tarkoitettu kaasun dispersiomekanismin roottori, jossa on 5. pyörivään akseliin järjestetty kansilevy (16), - ilmayhteet (20), jotka on järjestetty työntymään kansilevystä (16) alaspäin siten, että ne rajaavat roottorin sisältä säiliötilan (17) lietteelle - ilmayhteiden seinämät (11), jotka ulottuvat roottorin sisätilasta (17) roottorin laidoille ja muodostavat näin roottorin sekoitus- ja pumppaussiivekkeet, 10. lietekourut (18), jotka rajoittuvat ilmayhteiden seinämien (11) ulkopintaan ja ovat nesteyhteydessä lietteelle tarkoitettuu säiliötilaan (17), ja - ilmakanavat ilman ohjaamiseksi ilmayhteisiin (20), tunnettu siitä, että - osaa lietetilasta (17) on järjestetty ympäröimään holkki (15), joka ohjaa 15 iietevirtauksen (19) roottorin sisään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottori, tunnettu siitä, että holkki (15) on järjestetty ilmayhteiden alapäähän. • « »tl • » » Y j 20

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen roottori, tunnettu siitä, että holkki (15) » i « * ’! suuntautuu roottorin pohjalinjasta ylöspäin etäisyydellä, jonka pituus asettuu välille puolesta yhteen kuudesosaan ilmayhteiden (20) korkeudesta. ·*·» ·«» • · «

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen roottori, tunnettu siitä, että holkki . .·. 25 suuntautuu roottorin laidoilta ulospäin, kohti vaahdotuskennon pohjaa. *·!·* »•I • » • 9 • « · mmU

5. Patenttivaatimuksen 1 2, 3 tai 4 mukainen roottori, tunnettu siitä, että holkki (15) on muodoltaan lieriö. • * ··· » « » v ! 30

6. Patenttivaatimuksen 1 2, 3 tai 4 mukainen roottori, tunnettu siitä, että holkki • ••tl (15) on muodoltaan katkaistu kartio. 117326

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottori, tunnettu siitä, että ilmayhteiden (20) korkeus on 40 - 60% kansilevyn (16) säteen pituudesta.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottori, tunnettu siitä, että ilmayhteiden 5 (20) seinämät (11) ovat keskenään erisuuntaiset ja poikkeavat toisistaan kulmassa, jonka suuruus on 15 - 30 astetta.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottori, tunnettu siitä, että ilmayhteiden seinämien (11) jatkolinjat leikkaavat toisensa roottorin (10) keskiosassa. 10

10. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen roottori, tunnettu siitä, että kansilevyssä (16) on kanavat, joista roottorin akselin kautta syötetty ilma saadaan virtaamaan ilmayhteisiin (20).

11. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen roottori, tunnettu siitä, että ilmayhteiden (20) lukumäärä on vähintään kuusi.

12. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen roottori, tunnettu siitä, 0 0 : *** että siinä on myös sisäpuoliset sekoitussiivekkeet (13), jotka työntyvät ··* : 20 kustakin ilmayhteestä (20) kohti roottorin keskiosaa. » 0 t « f 0 00 0 · 0

13. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen roottori, tunnettu siitä, **· että ilmakanavat ilman ohjaamiseksi ontosta akselista ilmayhteisiin (20) on **··* järjestetty ilmayhteiden jatko-osien (13) sisään. 25 • 0 0 0 0 0 000 000 0 0 0 0 • 0# 0 • 000 0 0000 000 0 0 0 0 000 0 0 00 «00 0 0 0 0 0 0 · 117326 1 o