PL196308B1 - Napędzany wirnik pompy zwłaszcza do pompy odśrodkowej i pompa odśrodkowa do spienionych albo lepkich płynów - Google Patents

Abstract

1. Napedzany wirnik zwlaszcza do pompy odsrodkowej i pompa odsrodkowa do spienionych albo lepkich plynów, posiadajaca komore pompy i wlot pompy oraz napedzany wirnik zainstalowany w pompowej komorze do spienionych albo lepkich plynów, która zamontowana jest obrotowo do obracania sie wokól osi symetrii, ponadto zawiera glówna czesc korpusu, która posiada liczne glówne lopatki pompu- jace albo skrzydelka, z których kazda posiada swobodna czolowa krawedz, znamienny tym, ze jedna lub wiecej glównych lopatek lub skrzydelek pompujacych (16) jest sprzezona z lopatka lub skrzydelkiem (20) wywolujaca przeplyw wyprowadzajacy jest zamocowana do (albo sta- nowi integralna calosc ze) swobodnej czolowej krawedzi (17) i rozciaga sie poza swobodna czolowa krawedz (17) glównej lopatki lub skrzydelka pompujacego (16) w kierunku osi obrotu (X-X), przy czym ta i kazda lopatka lub skrzydelko (20) wywo- lujace przeplyw ma powierzchnie czolowa (21), która jest czesciowo spiralnie uksztaltowana i w zainstalowanym polozeniu wchodzi do wlotu pompy (56) tak, zeby wywolany przeplyw tworzyc czerpaniem. 8. Pompa odsrodkowa do spienionych albo lepkich plynów zawierajaca napedzany wirnik okreslony zastrz. 1, zawierajaca komore pompy i wlot pompy, znamienna tym, ze napedzany wirnik (10) jest zamontowany obrotowo wewnatrz komory pompujacej (54) i obraca sie wokól srodkowej osi obrotu (X-X). PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest napędzany wirnik pompy i pompa odśrodkowa do spienionych albo lepkich płynów. Wynalazek ten odnosi się do urządzeń służących do pompowania płynów, a w szczególności odnosi się do napędzanego wirnika pompy, który jest przeznaczony do stosowania go przy pompowaniu spienionych płynów, takich jak koncentrat flotacyjny. Taki spieniony płyn może typowo być mieszaniną wody, powietrza, oraz drobin minerału, i może on powstawać przy flotacji minerałów w górniczych zakładach przetwórczych. Jednakże, z następującego dalej opisu może się okazać, że wynalazek mógłby być też odpowiedni do wykorzystywania go przy innych zastosowaniach. Na przykład, pompa może być nadająca się do użytku przy pompowaniu lepkich zawiesin.

Górnicze zakłady przetwórcze często wykorzystują proces technologiczny, znany jako proces flotacyjny, do oddzielania pożądanego minerału od skały płonnej. Jest to osiągane w zbiorniku flotacyjnym lub w wannie flotacyjnej, w której jest umieszczana zawiesina i są do niej dodawane odczynniki, oraz powietrze w postaci drobnych pęcherzyków. Zawartość zbiornika jest następnie mieszana i w wyniku tego piana, która narasta i wychodzi na wierzch wanny, ma w sobie drobne cząstki pożądanego minerału przywierające do pęcherzy piany. Gromadzenie się piany stwarza wtedy warunki do gromadzenia się pożądanego minerału, odciąganego w procesie technologicznym.

Piana z procesu flotacyjnego zawiera w sobie pożądany minerał i normalnie musi być przepompowywana, żeby przeszła do następnego etapu przetwarzania. W zależności od rozmiarów drobin w partii materiału poddawanego flotacji, od typu i ilości odczynników, oraz od ilości i rozmiaru pęcherzyków powietrznych, są wytwarzane różne rodzaje piany. Proces wytwarzania piany jest procesem ciągłym, ale dotychczas nie było w handlu wyposażenia, które może redukować zawartość powietrza w pianie, i powietrze to nie jest praktycznie uwalniane z piany przed pompowaniem piany, dopóki nie oddzieli się samo.

Dla osiągania dobrych wyników odzysku wymaga się żeby minerał był miałki, z bardzo drobnymi rozmiarami drobin (w pewnych przypadkach mniejszymi niż 10 mikronów). Dla osiągania dobrych wyników odzysku, stosowanie odczynników musi również odbywać się pod kontrolą, ale dość często to, w połączeniu z ilością pęcherzyków powietrza niezbędną do prowadzenia procesu, skutkuje w efekcie tworzeniem się bardzo stabilnej spoistej piany. Te piany o zwartej strukturze, kiedy są pozostawione w pojemniku, potrzebowałyby zwykle od 12 do 24 godzin na dojście do stanu, w którym zamienia się tylko w wodę i materiał stały, to jest, rozpraszanie pęcherzy powietrza postępowałoby niezwykle wolno.

Pompy stosowane do pompowania piany w sposób ciągły, są pompami budowanymi w układzie pionowym i/lub poziomym. Pompy pionowe są tak instalowane żeby wlot do pompy był usytuowany pionowo, a pompy poziome są instalowane z wlotem do pompy usytuowanym poziomo. Były demonstrowane pionowe pompy do piany, służące do pompowania bardzo spoistej piany, ale nierzadko były one fizycznie duże i w rzeczywistości musiało być to uwzględniane od początku projektowania zakładu przetwórstwa minerałów. Pompy poziome były wprawdzie używane do pompowania piany, ale nie zawsze zapewniały sukces przy spoistych pianach. Obmyślane pompy poziome, z zastosowaniem ich do piany, były tradycyjnie nadwymiarowe. Większe urządzenia pompujące oznaczają, że one mogą być nieefektywne w warunkach niskiego przepływu i wysokiego porywania powietrza, wskutek występowania piany w obszernej pompie. Przy niestabilnym pompowaniu może powstawać problem uszkodzeń mechanicznych. Piana jest wypełniona powietrzem, ale powietrze w postaci pęcherzyków o bardzo małych rozmiarach ma mniejszy wpływ na pompowanie niż ta sama ilość powietrza w postaci dużych pęcherzy. Występuje jednak punkt, przy którym tolerowana skuteczność pompowania piany będzie spadać wskutek oddziaływań powietrza. Tolerancja zawartości powietrza w pompie jest również odnoszona do charakterystyki ciśnienia na ssaniu (NPSH, czyli: net positive suction head), to jest, obniżanie się wynikowego ciśnienia uzyskiwanego na wejściu do pompy, daje prawdopodobieństwo, że z wydajnością będzie się działo to samo.

Patent USA nr 3.644.056 ujawnia pompę odśrodkową z komorą pompującą i wlotem pompy oraz z napędzanym wirnikiem zamontowanym do obracania się wewnątrz komory pompującej wokół osi symetrii głównej części korpusu, który zawiera wiele głównych łopatek albo skrzydełek pompujących, z których każde ma swobodną czołową krawędź. Każde skrzydełko napędzanego wirnika rozciąga się na „mniejszej średnicy dla wytworzenia bardziej osiowej krawędzi prowadzącej i wyjścia do skrzydełka napędzanego wirnika z możliwością modyfikowania charakterystyki pompy i ulepszenia osiągów kawitacyjnych pompy.

PL 196 308 B1

Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie ulepszonego napędzanego wirnika, który jest odpowiedni do stosowania go w pompach do piany, i który polepsza ich wydajność.

Napędzany wirnik zwłaszcza do pompy odśrodkowej i pompa odśrodkowa do spienionych albo lepkich płynów, posiadająca komorę pompy i wlot pompy oraz napędzany wirnik zainstalowany w pompowej komorze do spienionych albo lepkich płynów, która zamontowana jest obrotowo do obracania się wokół osi symetrii, ponadto zawiera główną część korpusu, która posiada liczne główne łopatki pompujące albo skrzydełka, z których każda posiada swobodną czołową krawędź, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jedna lub więcej głównych łopatek lub skrzydełek pompujących jest sprzężona z łopatką lub skrzydełkiem wywołująca przepływ wyprowadzający jest zamocowana do, (albo stanowi integralną całość ze) swobodnej czołowej krawędzi i rozciąga się poza swobodną czołową krawędź głównej łopatki lub skrzydełka pompującego w kierunku osi obrotu, przy czym ta i każda łopatka lub skrzydełko wywołujące przepływ ma powierzchnię czołową, która jest częściowo spiralnie ukształtowana i w zainstalowanym położeniu wchodzi do wlotu pompy tak, żeby wywołany przepływ tworzyć czerpaniem.

Część główna korpusu wirnika zawiera osłonę na jednej stronie głównych łopatek albo skrzydełek pompujących, przy czym osłona, jest oddalona od wlotu pompy kiedy wirnik znajduje się w pozycji zainstalowanej.

Główne łopatki albo skrzydełka pompujące wystają z osłony przy czym każda swobodna czołowa krawędź, przylega do boku komory pompującej zawierającego wlot pompy kiedy wirnik jest zainstalowany.

Każda łopatka albo skrzydełko pompujące jest sprzężona z łopatką lub skrzydełkiem wywołującą przepływ wyprowadzający.

Część główna korpusu wirnika zawiera dwie osłony rozstawione na pewną odległość, z łopatkami pompującymi znajdującymi się między nimi.

Łopatki albo skrzydełka pompujące albo każda z łopatek albo skrzydełek wywołujących przepływ wyprowadzający, wystaje z osłony przylegającej do boku komory pompującej zawierającego wlot pompy, i wchodzi do wlotu pompy.

Łopatki albo skrzydełka pompujące lub każda z łopatek albo skrzydełek wywołujących przepływ wyprowadzający, ma krawędź, która jest zamocowana do swobodnej czołowej krawędzi łopatki albo skrzydełka pompującego, albo jest integralną częścią tej łopatki albo skrzydełka pompującego.

Pompa odśrodkowa do spienionych albo lepkich płynów zawierająca napędzany wirnik określony zastrz. 1, zawierająca komorę pompy i wlot pompy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że napędzany wirnik jest zamontowany obrotowo wewnątrz komory pompującej i obraca się wokół środkowej osi obrotu (X-X).

Napędzany wirnik ma po jednej stronie głównych łopatek albo skrzydełek pompujących, osłonę przy czym osłona, po zainstalowaniu, jest oddalona od wlotu pompy, główne łopatki albo skrzydełka pompujące, swobodna czołowa krawędź, przylegającą do boku komory pompującej zawierającego wlot pompy, przy czym główne łopatki lub skrzydełka pompujące albo każda łopatka albo skrzydełko wywołujące przepływ wyprowadzający, jest zamocowana do (albo stanowi integralną całość ze) swobodnej krawędzi jednej lub więcej pompujących łopatek i wchodzi do wlotu pompy.

Główny korpus zawiera dwie osłony rozstawione na pewną odległość, z łopatkami albo skrzydełkami pompującymi znajdującymi się między nimi, przy czym, główne łopatki albo skrzydełka pompujące albo łopatka lub skrzydełko wystaje z osłony przylegającej do boku komory pompującej zawierającego wlot pompy, i wchodzi do wlotu pompy.

Kształt łopatek wywołujących przepływ wyprowadzający i ich położenie, wtedy gdy są w pozycji zainstalowanej, zapewniają dodatkowe wprowadzanie w ruch obrotowy piany, zanim ona wejdzie do pompy i jednocześnie zapewniają lepszy i łagodniejszy wlot prowadzący do głównego przejścia, dla piany w wirniku. Działanie łopatek wywołujących przepływ wyprowadzający obniża także wymagane graniczne wynikowe ciśnienia ssania, uzyskiwane na wejściu do pompy, które jest potrzebne przy odbywającym się prawidłowo pompowaniu, na przykład spoistych pian.

Spoiste piany mają wysoką zawartość powietrza, tak że trudno jest wywierać jakiś rodzaj siły, lub przykładać ciśnienie, na pianę, jeśli siły te nie są przenoszone przez spienioną masę. Skutkiem tego piana nie będzie łatwo wchodzić do wlotu w pompie lub w wirniku pompy. Jak wirnik pompy zwiększa przekazywaną energię do płynu, lub do piany, to następuje wypompowywanie jej, i można zauważyć, że jest wtedy konieczna potrzeba pozwolenia na wchodzenie piany do wirnika w możliwie najłatwiejszy sposób. Niniejszy wynalazek zarówno obniża wymagania dotyczące NPSH przy wlocie,

PL 196 308 B1 jak i pozwala na wchodzenie do wlotu pompy łopatek lub skrzydeł, oraz zapewnia dużo bardziej rozszerzony udoskonalony wlot do wirnika, który jest mniej przewężony i mniej niepewny u wejścia. Gdyby wirnik został wprowadzony w ruch wirujący, skrzydła w praktyce „obierałyby lub „wybierałyby warstwami spoistą pianę. Przez takie działanie piana będzie łatwiej wciągana do wirnika przy pompowaniu.

Wynalazek mógłby normalnie być zastosowany do jakiejkolwiek istniejącej pompy, ale w szczególności jest on odpowiedni do stosowania przy poziomych pompach do zawiesiny, oraz przy pompach do zawiesiny z wlotem, który jest większy niż jest to normalnie wymagane. Mógłby on być także stosowany znacznie łatwiej do otwartych wirników. To jest do wirników, które nie mają przedniej osłony, takiej jak była opisywana, jednakże nie ma żadnych przeciwwskazań do stosowania wynalazku przy pompach standardowych, albo przy wirnikach zamkniętych.

Ponadto, wirnik według wynalazku mógłby być odpowiedni do stosowania przy pompowaniu każdej trudno się pompującej zawiesiny lub płynu, takich jak wysoko zagęszczone muły, a więc nie jest szczególnie ograniczone jego stosowanie do pompowania pian.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny perspektywiczny widok jednej z postaci wirnika, według niniejszego wynalazku, fig. 2 - schematyczny perspektywiczny widok wirnika pompy i sekcji wlotu pompy, fig. 3 - schematyczny widok pionowy z boku, przedstawiający wirnik z figur 1i 2 zainstalowany wewnątrz komory pompy, fig. 4 - widok pionowy z przodu, wirnika pompy przedstawionego na figurach od 1do 3.

Na fig. 3, jest przedstawiona, częściowo w przekroju, w widoku pionowym z boku, część pompy odśrodkowej oznaczona odnośnikiem liczbowym 50 zawierająca obudowę 51 pompy, z wkładaną w razie potrzeby wkładką pompy, która ma komorę pompującą 54, oraz wlot 56 pompy. Dalej jest pokazany wirnik 10, który jest zamontowany w komorze pompującej 54 z możliwością ruchu obrotowego wokół osi obrotu X-X.

W przedstawionym przykładzie wirnik 10 zawiera główną część korpusu 12 posiadającą tylną osłonę 14 mającą, na tylnej powierzchni czołowej, łopatki odpędzacza 18 i szereg łopatek pompujących 16 odchodzących od nich, wystających w kierunku wylotu 56 pompy. Jak przedstawiono na fig. 2, materiał wchodzi do wirnika w kierunku strzałki D i wychodzi z niego w kierunku strzałki E.

Jak pokazano na fig. 3, kiedy wirnik 10 jest zainstalowany w pompie 50, główna część korpusu 12 wirnika jest umieszczona w komorze 54 pompy, a we wlocie 56 pompy rozciągają się łopatki 20 wywołujące przepływ wyprowadzający. Wlot pompy 56 jest umieszczony w pobliżu osi obrotu X-X i tak ułożony, że dochodzący płyn wchodzi do komory pompy dwoma składowymi strumieniami przepływu, osiowym i promieniowym. Płyn jest wtedy pompowany przez skrzydła pompujące i od tego miejsca znajduje się na obrzeżu wirnika.

Łopatki pompujące 16 mają kształt tradycyjny i posiadają swobodną główną krawędź 17 złopatkami 20 wywołującymi przepływ wyprowadzający, wystającymi z części tej krawędzi. Każda łopatka 20 wywołująca przepływ wyprowadzający zawiera powierzchnię czołową 21, która odchodzi od łopatek pompujących, ogólnie częściowo po spirali. Każda łopatka 20 wywołująca przepływ wyprowadzający jest zamocowana do boku swobodnej krawędzi 17 odpowiedniej łopatki pompującej 16 lub jest uformowana jako integralna jego część. Jak pokazano, są tam cztery łopatki pompujące i cztery skojarzone z nimi łopatki wywołujące przepływ wyprowadzający.

Rozmaite odmiany, modyfikacje i/lub dodatki, mogą być włączane do rozmaitych konstrukcji części i ich układów, bez wychodzenia poza ducha lub dziedzinę wynalazku.

Claims (10)

1. Napędzany wirnik zwłaszcza do pompy odśrodkowej i pompa odśrodkowa do spienionych albo lepkich płynów, posiadająca komorę pompy i wlot pompy oraz napędzany wirnik zainstalowany w pompowej komorze do spienionych albo lepkich płynów, która zamontowana jest obrotowo do obracania się wokół osi symetrii, ponadto zawiera główną część korpusu, która posiada liczne główne łopatki pompujące albo skrzydełka, z których każda posiada swobodną czołową krawędź, znamienny tym, że jedna lub więcej głównych łopatek lub skrzydełek pompujących (16) jest sprzężona z łopatką lub skrzydełkiem (20) wywołująca przepływ wyprowadzający jest zamocowana do (albo stanowi integralną całość ze) swobodnej czołowej krawędzi (17) i rozciąga się poza swobodną czołową krawędź (17) głównej łopatki lub skrzydełka pompującego (16) w kierunku osi obrotu (X-X), przy czym ta i każda łopatka lub skrzydełko (20) wywołujące przepływ ma powierzchnię czołową (21), która jest częściowo

PL 196 308 B1 spiralnie ukształtowana i w zainstalowanym położeniu wchodzi do wlotu pompy (56) tak, żeby wywołany przepływ tworzyć czerpaniem.

2. Wirnik według zastrz. 1, znamienny tym, że część główna korpusu (12) wirnika (10) zawiera osłonę (14) na jednej stronie głównych łopatek albo skrzydełek pompujących (16), przy czym osłona (14), jest oddalona od wlotu pompy (56) kiedy wirnik (10) znajduje się w pozycji zainstalowanej.

3. Wirnik według zastrz. 2, znamienny tym, że główne łopatki albo skrzydełka pompujące (16) wystają z osłony (14) przy czym każda swobodna czołowa krawędź (17), przylega do boku komory pompującej (54) zawierającego wlot pompy (56) kiedy wirnik (10) jest zainstalowany.

4. Wirnik według zastrz. 3, znamienny tym, że każda łopatka albo skrzydełko pompujące (16) jest sprzężona z łopatką lub skrzydełkiem (20) wywołującą przepływ wyprowadzający.

5. Wirnik według zastrz. 1, znamienny tym, że część główna korpusu (12) wirnika (10) zawiera dwie osłony rozstawione na pewną odległość, z łopatkami pompującymi znajdującymi się między nimi.

6. Wirnik według zastrz. 5, znamienny tym, że łopatki albo skrzydełka pompujące (16) albo każda z łopatek albo skrzydełek (20) wywołujących przepływ wyprowadzający, wystaje z osłony przylegającej do boku komory pompującej (54) zawierającego wlot pompy (56), i wchodzi do wlotu pompy (56).

7. Wirnik według zastrz. 1albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znamienny tym, że łopatki albo skrzydełka pompujące (16) lub każda z łopatek albo skrzydełek (20) wywołujących przepływ wyprowadzający, ma krawędź, która jest zamocowana do swobodnej czołowej krawędzi (17) łopatki albo skrzydełka pompującego (16), albo jest integralną częścią tej łopatki albo skrzydełka pompującego (16).

8. Pompa odśrodkowa do spienionych albo lepkich płynów zawierająca napędzany wirnik określony zastrz. 1, zawierająca komorę pompy i wlot pompy, znamienna tym, że napędzany wirnik (10) jest zamontowany obrotowo wewnątrz komory pompującej (54) i obraca się wokół środkowej osi obrotu (X-X).

9. Pompa według zastrz. 8, znamienna tym, że napędzany wirnik (10) ma po jednej stronie głównych łopatek albo skrzydełek pompujących (16) osłonę (14), przy czym osłona (14), po zainstalowaniu, jest oddalona od wlotu pompy (56), główne łopatki albo skrzydełka pompujące (16), swobodna czołowa krawędź (17), przylegającą do boku komory pompującej (54) zawierającego wlot pompy (56), przy czym główne łopatki lub skrzydełka pompujące (16) albo każda łopatka albo skrzydełko (20) wywołujące przepływ wyprowadzający, jest zamocowana do (albo stanowi integralną całość ze) swobodnej krawędzi (17) jednej lub więcej pompujących łopatek i wchodzi do wlotu pompy (56).

10. Pompa według zastrz. 8, znamienna tym, że główny korpus zawiera dwie osłony rozstawione na pewną odległość, z łopatkami albo skrzydełkami pompującymi (16) znajdującymi się między nimi, przy czym, główne łopatki albo skrzydełka pompujące (16) albo łopatka lub skrzydełko (20) wystaje z osłony (14) przylegającej do boku komory pompującej zawierającego wlot pompy (56), i wcho-