FI57705B - Hydraulisk klassificerare - Google Patents

Description

raSF^l [B] (11)KUU.LUTUS,ULKA,SU

flgiA lj l ' UTLÄGGN I NGSSKMFT

^45) Patentti myönnetty 10 10 1980 AWi3 Patent meddelat ^ y ^ (51) K»Jk?/H«t.CU3 B 03 B 3/32 SUOMI —FINLAND (21) Ημ«**ΙΙ*Ιμιτιμ· — PKaMUMBIciilng 3339/71* (¾¾) H»fc»ml«p>Wi — Araefcnlngudtg 19.11.7^

(23) ΑΙΙαιρβΜ—GIMthMad·! 19.11.7U

(41) Tullut JulklMk·) — Blhrtt offwttllg 20.05. 76 PMMitti- ]m rekisterihallitut (44) NÄtMWpemw,.

Patent· oeh registerstyrelsen 7 AmMcm «hgd oeh uti^krtftuo puMinrad 30.06.dO

(32)(33)(31) Pyydetty utuelk«i·—Wglrd prtorlut (71) Larox Oy, Pallonkatu 10, 53101 Lappeenranta 10, Suomi-Finland(FI) (72) Risto Tapani Hukki, Espoo, Suomi-Finland(FI) (7U) Oy Heinänen Ab (5U) Hydraulinen luokitin - Hydraulisk klassificerare Tämän keksinnön kohteena on hydraulinen luokitin, joka on tarkoitettu hiukkasmateriaalin, varsinkin epäpuhtaan hiekkatuotteen, jatkuvatoimiseksi puhdistamiseksi tiettyä erotusrajaa hienommasta aineksesta.

Teollisuusmittakaavaiseen hydrauliseen luokitukseen käytetään nykyisin laitteita, jotka kuuluvat ns. kartioluokittimiin, raappa- tai spiraali-luokittimiin, tai sykloniluokittimiin. Kaikille näille laitteille on ominaista, että erottuva hiekkatuote sisältää vielä runsaasti hienoa ainesta, jonka olisi pitänyt joutua vastaavaan hienotuotteeseen, mutta puutteellisen erotusterävyyden johdosta näin ei ole tapahtunut. Vaikka sanotun hiekkatuotteen puhtausasteen korottaminen on keskeisiä ongelmia mineraaliteollisuuden eri aloilla, tähän mennessä suoritetut yritykset ongelman ratkaisemiseksi eivät ole minkään mainitun laiteryhmän osalta johtaneet tyydyttävään tulokseen.

Toisena keskeisenä samaan aiheeseen liittyvänä ongelmana on hiekkamaisen aineksen poiston automaattinen säätö. Teoksessa Handbook of Mineral Dressing, John Wiley & Sons, 1945, sivu Θ-36, A. F. Taggart toteaa.

2 57705 että pelkästään painovoiman avulla on täysin mahdotonta ylläpitää tasaista hiekkamassan purkautumista alaspäin, esim. kartiomaisesta astiasta sen kärjessä olevan aukon kautta. Vaikka lukuisia ehdotuksia on tehty sanotun probleeman ratkaisemiseksi eri tavoin, on todettava, että yksinkertaista, todella käyttövarmaa, automaattisesti toimivaa hiekan-poistomenetelmää ja vastaavaa laitetta ei ole tähän mennessä kehitetty.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa hiukkasmateriaalin puhdistukseen tarkoitettu hydraulinen luokitin, joka on periaatteeltaan erittäin yksinkertainen ja toimintatavaltaan tehokas ja luotettava. Tunnusomaista keksinnön mukaiselle luokittimelle on se, että se käsittää (a) alaspäin kapenevan astian, jossa on elimet hienojakoisimman aineen poistamiseksi astian yläosasta sekä poistoaukolla varustettu pohja, (b) astiaan sijoitetun roottorin, johon kuuluu varsi, jonka akseli on pystysuorassa, käyttölaitteet varren saattamiseksi kiertoliikkeeseen akselinsa ympäri, kartiomaisesti ylöspäin suppeneva, ontto elin, joka on asennettu varteen poistoaukon yläpuolelle ja jossa on rengasmainen alempi suuaukko sekä rengasmainen ylempi suuaukko, joka on mainittua alempaa suuaukkoa pienempi, nousuputki, joka on kiinnitetty varteen ja järjestetty .vastaanottamaan mainitusta ylemmästä suuaukosta purkautuvan, ylöspäin virtaavan nesteen, sekoituslaitteet, jotka ulkonevat säteet-täisesti nousuputkesta mainitun kartiomaisen elimen yläpuolella, sekä varteen kartiomaisen elimen alapuolelle kiinnitetyt elimet, joilla puhdistettu hiukkastuote on pakotettavissa siirtymään poistoaukon läpi, (c) astiaan ..liitetyt pesulaitteet, joilla pesuneste on suunnattavissa säteettäisesti sisäänpäin kartiomaista elintä vasten sen suuaukkojen välillä niin, että pesuneste ohjautuu nousuputkeen ja vetää lisäksi mukanaan nestettä ylemmästä suuaukosta, sekä (d) syöttölaitteet luokitettavan hiukkasmateriaalin syöttämiseksi nousuputken yläpuolella olevaan astian osaan ja että nousuputki, kartiomainen elin ja varren alaosa sekä näitä ympäröivä astia rajoittavat väliinsä rengasmaisen kanavan, jota myöten nesteen ja kiinteiden hiukkasten muodostama suspensio siirtyy alaspäin ja jossa mainitut sekoituslaitteet sijaitsevat.

Eräälle keksinnön edullselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että roottorin varren muodostaa ontto putki, jonka alapäähän on sijoitettu vertikaalinen suutin, jolloin hiukkastuotteen poisto on säädettävissä varren kautta johdetun, poistoaukkoon suunnatun väliainesuihkun avulla. Suspensiota alaspäin siirtävään kanavaan sekoitus laitteiden yläpuolelle voidaan edelleen sijoittaa hiukkasmassan aiheuttaman impulssin vastaanottava anturi, joka ohjaa varren kautta poistoaukkoon 3 57705 johdettavaa väliainevirtausta. Puhdistetun hiukkastuotteen poisto perustuu tällöin kiertoliikkeeseen saatetun puhdistamattoman hiukkas-massan vääntömomenttiin, ja anturi voidaan kytkeä Bsim. venttiili laitteistoon, joka säätää roottorin onton varren kautta poistoaukkoon johdetun vesi- tai ilmasuihkun virtausnopeutta, mikä puolestaan säätää automaattisesti poistuvan hiukkastuotteen määrää.

Tämän keksinnön mukaisen hydraulisen luokittimen rakenne ja toimintaperiaate selviävät yksityiskohtaisemmin kuvasta 1, joka esittää ske-maattista pysty leikkausta eräästä sen sovellutusmuodosta, joka on tarkoitettu hiekkamaisen aineen puhdistukseen.

Kuvan 1 esittämässä tapauksessa käsittää hydraulisen luokittimen runko-osa sylinterimäisen yläosan 1 ja kartiomaisen alaosan 2. Sylinterimäi-seen yläosaan on asennettu keskusputki 3, jonka ulkoseinälle on kiinnitetty tasavälein suuri lukumäärä radiaalisia levyjä 4. Yläosaan kuuluu edelleen ylitereuna 5 ja hienoluokitteen keräysränni 6.

Luokittimen keskiviivalle on asennettu pystysuora roottori, jonka nopeus on esim. 60 kierrosta minuutissa ja johon olennaises.ti kuuluu putkimainen ontto varsi 7, roottoria kannattava laakeritukki Θ ja hihna-pyörä 9. Varteen 7 on kiinnitetty ylöspäin suppeneva kartio 10, suoja-putki 11, nousuputki 12, jakolevyt 13 ja 14, levyjen välissä sarja pystyjä radiaalisia siipiä 15, tankomainen sekoituselin 16, siivillä varustettu sekoituselin 17 sekä alapäässä vertikaalinen suutin 1Θ. Nou-suputken 12 alaosaan sen ulkoseinälle on asennettu pystyjä siipiä käsittävä siipivyö 19. Runkokartion 2 alapuolelle on kartion 10 tasolle asennettu kiinteä pesurengas 20, johon johtaa vesiputki 21. Renkaan 20 sisäpinnalla on suuri lukumäärä, esim. 100 kpl radiaalisia reikiä. Renkaan 20 alapuolelle on sijoitettu puhdistetun hiekan keräyskartio 22, jonka alapäässä on poistoaukko 23.

Automaattisen säätöpiirin olennaisiin osiin kuuluu anturi 24, venttiili-laitteisto 25 ja putkisto 26, joka laakeritukin Θ välityksellä ja ylä-päästään suljettuun putkimaiseen varteen 7 porattujen reikien 27 kautta muodostaa virtaustien suuttimeen 1Θ. Anturin muodostaa horisontaalinen akseli 28, sitä kannattava laakeri 29 sekä yhdestä tai useammasta levystä muodostuva, akselin 26 mukana kiertyvä siipi 30, joka asennetaan siipivyön 19 siipien yläpuolelle siten, että niiden väliin jää sopivaksi mitoitettava rako. Akselin 28 ulkopäähän kiinnitetään sinänsä tunnettuja elimiä, jotka operatiivisesti yhdistävät anturin 24 venttiili laitteistoon 25.

4 57705

Luokitin toimii seuraavasti:

Kun roottori on saatettu pyörimisliikkeeseen, syöttö aloitetaan ja tasapainotila saavutetaan nopeasti. Luokitettava liete etenee keskus-putken 3 kautta porrastetuille jakolevyille 13 ja 14, leviää näiden yläpuolella 360 asteen kulma-alueella lietekerrokseksi, jonka ylempi, hienoa ainesta sisältävä suspensio-osa purkautuu levyjen 4 välisissä solissa ylöspäin ja virtaa lopuksi reunan 5 yli hienotuotteen keräys-ränniin 6 sieltä lopullisena hienotuotteena poistettavaksi.

Se osa syötteeseen sisältyvästä kiintoaineksesta, joka ei ko. olosuhteissa pysty seuraamaan ylöspäin nousevaa lietevirtaa, etenee laattana levyjen 13 ja 14 yläpuolella ulospäin ja vajoaa levyn 14 ulkoreunan ja luokittimen seinämän välisen rengasmaisen solan 31 kautta kartioon 2, missä se vajoaa painovoiman vaikutuksesta edelleen alaspäin ja joutuu samalla siipivyön 19 pakottamana tasaiseen jatkuvaan kiertoliikkeeseen. Näin menetellen estetään häiriöitä aiheuttavien hiekkapatjojen syntyminen kartion 2 sisäseinälle. Koko hiekkamassa saadaan elävään fluidiin tilaan.

A

Alaspäin vajoava ja kiertoliikkeessä oleva puhdistamaton hiekka joutuu tämän jälkeen pesuvyöhykkeeseen, missä renkaasta 20 purkautuvat radi-aaliset vesisuihkut puhdistavat sitä sanotun renkaan sisäpinnan ja kartion 1C alkopinan välisessä tilassa tehokkaasti. Kun vesisuihkut ja niiden mukana kulkeutuva pääasiassa hieno kiintoaines törmäävät kartion 10 pintaan, ne saavat voimakkaan ylsöpäin pakottavan liikekom-ponentin. Nousua ylöspäin suosii kanaali, jonka muodostavat suojaputki 11 ja nousuputki 12. Nousua vahvistaa edelleen se imuvaikutus, jonka roottorin kiertoliikkeeseen perustuen jakolevyt 13 ja 14 sekä niiden väliseen kapeaan tilaan asennetut radiaaliset siivekkeet 15 saavat aikaan. Sanotusta yhdistelmästä syntyy pumpun juoksupyörä, johon putki 12 muodostaa syöttöputken. Toisaalta karkeimmat rakeet, jotka suojaputkessa 11 vaikuttavan nopean virtauksen vaikutuksesta saattavat joutua putkeen 12, jossa virtausnopeus ylöspäin on alhaisempi, pääsevät vajoamaan takaisin oikotietäkin putkien 11 ja 12 välisen tilan kautta. Jakolevyjen 13 ja 14 välisistä solista purkautuva, pääasiassa hienoa kiintoainesta sisältävä liete toimii purkautuessaan perusprosessissa erottuvan hiekkalaatan läpi sanotun hiekkatuotteen alustavana puhdistuväliaineena. Joutuessaan takaisin varsinaiseen luokitusvyöhykkeeseen, lietteen sisältämällä hienoaineksella on uudelleen tilaisuus päästä siihen hienotuotteeseen johon se kuuluu.

5 57705

Edellä esitetystä selviää, että näin toteutettu puhdistus saa aikaan pääasiassa kartioon 2 rajoittuvassa tilassa sisäisen kiertoliikkeen, jonka voimakkuus riippuu olennaisesti renkaan 20 kautta pesuvetenä käytettävän veden määrästä suhteessa käsiteltävän hiekan määrään.

' Sanottua sisäistä kiertoa voidaan vielä vahvistaa varustamalla alempi jakolevy 14 aukoilla 32, jolloin levyn 14 alapuolella erottuva lie-teosa pääsee suoraan sanotun levyn yläpuolelle edellä esitetyn pump-pausvaikutuksen perusteella. Kartion 10 alapuolella mahdollisesti erottuva pieni lietemäärä pääsee sekin nousemaan kartion 10 ja varren 7 välisen solan 33 kautta suojaputkeen 11 ja edelleen nousuputkeen 12.

Puhdistettu hiekka vajoaa kartiossa 22 painovoiman vaikutuksesta jatkuvasti alaspäin samalla kun hiekan kerrostuminen kartion 22 sisäseinälle ja oikoteiksi muodostuvien haitallisen purkautumiskanaalien syntyminen estetään pitämällä hiekka kiertoliikkeessä elimien 16 ja 17 avulla.

Puhdistetun hiekan automaattinen poistojärjestelmä toimii seuraavasti:

Roottorin kiertoliikkeeseen perustuen on siipivyö 19 jatkuvassa tasaisessa kiertoliikkeessä siinä väliaineessa, joka sitä ympäröi. Sanottu siipivyö vastaa periaatteessa esim. autoissa käytettävän hydraulisen kytkimen moottorin puoleista siipipyörää. Anturin 24 siipi 30 puolestaan vastoa osaa hydraulisen kytkimen vastakkaista siipipyörää. Se vääntömomentti, jonka siipivyö 19 aiheuttaa siipeen 30, riippuu tietyssä laitteistossa siipivälissä vaikuttavan väliainemassan viskositeetista. Sanottu vääntömomentti saa minimiarvonsa silloin kuin väliaineena on vettä ja maksimiarvonsa silloin, kun kartiossa 2 on ylimäärin hiekkaa. Näiden ääriarvojen välillä toteaa anturi 24 vääntömomentin vaihtelut portaattomasti. Tässä esitetty automaattinen poistojärjestelmä perustuu sanotun vääntömomentin hyväksikäyttöön. Sanottua impulssia voidaan soveltaa eräisiin hydraulisissa luokittimissa, esim. sykloneissa, jo ennestään käytettyihin hiekkatuotteen poistoa säätäviin laitteisiin. Yksinkertainen, kokonaan uudelle periaatteelle pohjautuva säätöpiiri voidaan toteuttaa seuraavasti:

Anturin 24 akselilta 2Θ siirrettävä vääntömomentti säätää putkistoon 26 liittyvää venttiililaitteistoa 25 siten, että sanotun momentin osoittaessa mainimiarvoa venttiili on joko kokonaan kiinni tai sallii väliaineelle tietyn minimivirtauksen. Momentin osoittaessa maksimiarvoa venttiili on auki ja sallii vastaavasti tietyn maksimivirtauksen. Sa- 57705 pottujen rajojen välialueella venttiili 25 säätää virtausta portaattomasti, esim. lineaarisesti. Venttiilin Kautta putkistoon 26 virtaava väliaine etenee putkimaisen varren 7 alapäässä sijaitsevaan suuttimeen 18, josta se purkautuu alaspäin poistoaukkoon 23. Suuri käytännöllinen etu saavutetaan sillä, että poistoaukko voidaan näin pitää vakiona kun taas aukon kautta purkautuvan puhdistetun hiekan määrää ohjataan automaattisesti poistoaukkoon suunnatun väliaineen, veden tai ilman määrän mukaan.

Edellä kuvatun luokittimen toiminta on roottorin kiertosuunnassa riippumatta sama. Kiertosuuntaa vaihtamalla voidaan roottorin osiin kohdistuvaa kulutusta tasoittaa. Luonnollista -on, että kulutukselle alttiit osat on valmistettava kulutusta hyvin kestävästä materiaalista.

Esitetyn luokittimen sovellutusmuodot eivät rajoitu vain edellä yksityiskohtaisesti kuvattuun esimerkkitapaukseen vaan voivat vaihdella seuraavien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (3)

57705 7

1. Hydraulinen luokitin, jossa on elimet hiukkastuotteen erottamiseksi, tunnettu siitä, että luokitin käsittää a) alaspäin kapenevan astian (1,2), jossa on elimet hienojakoisimman aineen poistamiseksi astian yläosasta sekä poistoaukolla (23) varustettu pohja, b) astiaan sijoitetun roottorin, johon kuuluu (I) varsi (7), jonka akseli on pystysuorassa, (II) käyttölaitteet varren saattamiseksi kiertoliikkeeseen akselinsa ympäri, „ (III) kartiomaisesti ylöspäin suppeneva, ontto elin (19), joka on asennettu varteen poistoaukon yläpuolelle ja jossa on rengasmainen alempi suuaukko sekä rengasmainen ylempi suuaukko, joka on mainittua alempaa suuaukkoa pienempi, (IV) nousuputki (12), joka on kiinnitetty varteen ja järjestetty vastaanottamaan mainitusta ylemmästä suuaukosta purkautuvan, ylöspäin virtaavan nesteen, (V) sekoituslaitteet (19), jotka ulkonevat säteettäisesti nousu-putkesta mainitun kartiomaisen elimen (10) yläpuolella, sekä (VI) varteen kartiomaisen elimen alapuolelle kiinnitetyt elimet (16,17), joilla puhdistettu hiukkastuote on pakotettavissa siirtymään poistoaukon läpi, c) astiaan liitetyt pesulaitteet (20,21), joilla pesuneste on suunnattavissa säteettäisesti sisäänpäin kartiomaista elintä vasten sen suu-aukkojen välillä niin, että pesuneste ohjautuu nousuputkeen ja vetää lisäksi mukanaan nestettä ylemmästä suuaukosta, sekä d) syöttölaitteet (3) luokitettavan hiukkasmateriaalin syöttämiseksi nousuputken yläpuolella olevaan astian osaan ja että nousuputki (12), kartiomainen elin (10) ja varren (7) alaosa - sekä näitä ympäröivä astia (2) rajoittavat väliinsä rengasmaisen kanavan, jota myöten nesteen ja kiinteiden hiukkasten muodostama suspensio siirtyy alaspäin ja jossa mainitut sekoituslaitteet (19) sijaitsevat.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen luokitin, tunnettu siitä, että roottorin varren (7) muodostaa ontto putki, jonka alapäähän on sijoitettu vertikaalinen suutin (1Θ), jolloin hiukkastuotteen poisto on säädettävissä varren kautta johdetun, poistoaukkoon (23) suunnatun väliainesuihkun avulla.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen luokitin, tunnettu siitä. 6 57705 että suspensiota alaspäin siirtävään kanavaan sekoituslaitteiden (19) yläpuolelle on sijoitettu hiukkasmassan aiheuttaman impulssin vastaanottava anturi (26-30), joka on järjestetty ohjaamaan varren (7) kautta poistoaukkoon (23) johdettavaa väliainevirtausta. Hydraulisk klassificerare, i vilken finns organ för separering av en partikelprodukt, kännetecknad därav, att klassifice-raren omfattar a) ett nedät avsmalnande kärl (1,2), i vilket finns organ för avlägs-nandet av det finkornigaste ämnet frän kärlets övre del samt en med utloppsöppning (23) försedd botten, b) en i kärlet placerad rotor, till vilken hör (I) ett skaft (7), vars axel är i vertikalläge, (II) en driftsanordning för att bringa skaftet i en rotations-rörelse runtom sin axel, (III) ett koniskt uppät avsmalnande ihäligt organ (10), som är anordnat pä skaftet ovanför utloppsöppningen och i vilket finns en ringformad nedre munsöppning samt en ringformad övre munsöpp-ning, som är mindre än den nämnda nedre munsöppningen, (IV) ett uppstigningsrör (12), som är fäst vid skaftet och som är anordnad att mottaga den frän den nämnda övre munsöppningen flödande, uppät strömmande vätskan, (V) blandningsanordningar, vilka utskjuter radiellt frän uppstig-ningsröret ovanför det nämnda konformiga organet (10), samt (VI) vid skaftet under det konformiga organet fästa organ (16-17), med vilka den renade partikelprodukten tvingas att förflytta sig genom utloppsöppningen c) vid kärlet anslutna tvättanordningar (20,21), med vilka tvättlös-ningen är riktbar radiellt inät mot det koniska organet mellan dess munsöppningar, sä att tvättlösningen styrs in i uppstigningsrÖret och drar dessutom med sig vätska frän den övre munsöppningen, samt d) mataranordningar (3) för matandet av det partikelmaterial som skall klassificeras in i den ovanför uppstigningsrÖret befintliga kärldelen och att uppstigningsrÖret (12), det koniska organet (10) och skaftets (7) nedre del samt det dessa omringande kärlet (2) begränsar mellan sig en ringformad kanal, längs vilken den av vätskan och de fasta par-tiklarna utgjorda suspensionen förflyttar sig nedät och i vilken de nämnda blandningsanordningarna (19) är belägna.