PL211092B1

PL211092B1 - Method and vibratory centrifuge for grain mixture dehydration

Info

Publication number: PL211092B1
Application number: PL382440A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Semeniuk; Józef Grund; Zbigniew Potoczny; Mariusz Osoba
Original assignee: Inst Techniki Gorniczej Komag
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2012-04-30
Also published as: PL382440A1

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 211092 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 382440 ^{(51) Int.Cl.} (12) PATENT DESCRIPTION (19) PL (11) 211092 (13) B1 (21) Application number: 382440 ^{(51) Int.Cl.}

B04B 3/06 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 17.05.2007 (54) Wirówka wibracyjna do odwadniania mieszaniny ziarenB04B 3/06 (2006.01) (22) Reported on: 17.05.2007 (54) Vibrating centrifuge for dewatering a mixture of grains

(73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT TECHNIKI GÓRNICZEJ KOMAG, Gliwice, PL (73) The right holder of the patent: KOMAG MINING TECHNOLOGY INSTITUTE, Gliwice, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: 24.11.2008 BUP 24/08 (43) Application was announced: 24/11/2008 BUP 24/08 (72) Twórca(y) wynalazku: (72) Inventor (s): (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (45) The grant of the patent was announced: ANDRZEJ SEMENIUK, Gliwice, PL JÓZEF GRUND, Gliwice, PL ZBIGNIEW POTOCZNY, Gliwice, PL MARIUSZ OSOBA, Gliwice, PL ANDRZEJ SEMENIUK, Gliwice, PL JÓZEF GRUND, Gliwice, PL ZBIGNIEW POTOCZNY, Gliwice, PL MARIUSZ OSOBA, Gliwice, PL 30.04.2012 WUP 04/12 April 30, 2012 WUP 04/12 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Elżbieta Olbrzymek (74) Representative: item. stalemate. Elżbieta Olbrzymek

PL 211 092 B1PL 211 092 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest wirówka wibracyjna do odwadniania mieszaniny ziaren, zwłaszcza miałów w procesie wzbogacania węgla.The subject of the invention is a vibratory centrifuge for dewatering a mixture of grains, especially fines, in the coal enrichment process.

Podczas odwadniania mieszaniny drobnych ziaren, zwłaszcza miałów, znaczne zwiększenie stopnia odwadniania uzyskuje się przy wykorzystaniu w procesach odwadniania sił odśrodkowych, które działają na cząstki wody wypełniające szczeliny między ziarnami, jak i na cząstki wody pokrywające powierzchnię ziaren. Znana z opisu nr PL 185 753 wirówka wibracyjna do ciągłego odwadniania materiałów drobnoziarnistych ma w obudowie podajnik surowca, zbiornik odwirowanego produktu, zespół stożkowego kosza sitowego z podstawą zamocowaną na wale napędzanym silnikiem, oraz napędzany drugim silnikiem, współdziałający z wałem napędowym, wałek wywołujący wibracje wału napędowego.When dewatering a mixture of fine grains, especially fine grains, a significant increase in the degree of dewatering is achieved by using centrifugal forces in the dewatering processes, which act on the water particles filling the gaps between the grains and on the water particles covering the grain surface. A vibrating centrifuge known from description No. PL 185 753 for continuous dewatering of fine-grained materials has a casing of a raw material feeder, a container for centrifuged product, a conical screen basket assembly with a base mounted on a shaft driven by a motor, and driven by a second motor, interacting with the drive shaft, a shaft causing shaft vibrations powerplant.

Znane są z literatury oraz z przemysłowego działania odśrodkowe wirówki odwadniające, których elementami roboczymi są dwa stożki ścięte, wirujące wokół jednej osi z różną prędkością. Są to wewnętrzny stożek rozrzutowy i zewnętrzny kosz sitowy. Stożek wewnętrzny nadaje ziarnom ruch wirowy, odrzucający je na stożkowy kosz sitowy. W znanych odwadniarkach, działających na zasadzie siły odśrodkowej, wirujący kosz sitowy osadzony na wale o poziomej lub pionowej osi obrotu.Centrifugal dewatering centrifuges, the working elements of which are two truncated cones rotating around one axis at different speeds, are known from the literature and from industrial operation. These are the inner spreader cone and the outer cleaning shoe. The inner cone gives the grains a swirling motion, rejecting them onto the conical sieve basket. In known dehydrators operating on the principle of centrifugal force, a rotating screen basket is mounted on a shaft with a horizontal or vertical axis of rotation.

Ponadto, znane są również odwadniarki odśrodkowe mające wirujący kosz sitowy, który niezależnie od ruchu wirowego wprawiany jest w ruch wibracyjny. Przykładem takich urządzeń są wirówki odwadniające wibracyjne WOW, do odwadniania miału węglowego w zakładach przeróbki mechanicznej węgla, produkowane przez polską firmą WAMAG. Wirówki te posiadają wirujący stożek rozrzutowy i sito stożkowe, które wykonuje ruch obrotowy oraz poosiowy ruch drgający. Nadawa podawana jest przewodem na wirujący stożek rozrzutowy, skąd dostaje się dzięki sile odśrodkowej na sito stożkowe, gdzie następuje odwadnianie nadawy. Ruch drgający sita wywołany jest napędem bezwładnościowym, osadzonym na wale sita. Dzięki wypadkowej ruchów obrotowego i drgającego, części stałe nadawy schodzą ku większej średnicy sita stożkowego, a odsącz przechodzi przez szczeliny sita, skąd jest odprowadzany na zewnątrz.Furthermore, centrifugal drainers are also known which have a rotating screen basket which vibrates independently of the swirling motion. An example of such devices are the WOW vibrating dewatering centrifuges for dewatering fine coal in coal mechanical processing plants, manufactured by the Polish company WAMAG. These centrifuges have a rotating spreader cone and a conical screen that performs a rotary motion and an axial vibrating motion. The feed is fed through the conduit to the rotating spreading cone, from where it gets, thanks to the centrifugal force, to the conical sieve, where the feed is dewatered. The vibrating motion of the screen is caused by the inertial drive mounted on the screen shaft. Due to the resultant of rotational and vibrating movements, the solid parts of the feed descend to the larger diameter of the conical screen, and the drain passes through the screen slots, from where it is discharged to the outside.

Znana z opisu nr PL 185 753 pozioma, sitowa wirówka wibracyjna ma podstawę z zamontowaną do niej obudową. W obudowie zainstalowany jest poziomy zespół separatora składający się z podstawy i sita stożkowego, tworzących kosz sitowy, do którego doprowadzany jest w sposób ciągły surowiec. Podstawa kosza sitowego zamocowana jest za pośrednictwem tulei na napędowym wale obrotowym. Zespół wprawiany jest w ruch obrotowy i wibracyjny za pośrednictwem dwóch silników, które są mocowane do podstawy wirówki. Kosz sitowy w czasie procesu separacji równocześnie się obraca i wibruje. Ponadto, kosz sitowy ma cylindryczne przedłużenie, które to ma wpływać na przedłużenie czasu przesuwania się produktu wewnątrz kosza i lepszą regulację grubości odwadnianej warstwy.The horizontal screen vibrating centrifuge, known from description No. PL 185 753, has a base with a housing mounted to it. A horizontal separator unit is installed in the housing, consisting of a base and a conical screen, forming a screen basket to which the raw material is continuously supplied. The cleaning shoe base is mounted on the rotary drive shaft via a sleeve. The unit is made to rotate and vibrate via two motors that are attached to the base of the centrifuge. The screen basket rotates and vibrates simultaneously during the separation process. Moreover, the sieve basket has a cylindrical extension, which is supposed to extend the time of the product moving inside the basket and to better control the thickness of the dewatered layer.

Wirówka wibracyjna do odwadniania mieszaniny ziaren, zwłaszcza miałów w procesie wzbogacania węgla, mająca kosz sitowy w kształcie stożka ściętego, zamocowany na głównym wale napędowym za pośrednictwem tarczy zamykającej kosz od strony mniejszej podstawy, charakteryzuje się tym, że ma napęd wibracyjny w postaci poosiowego wibratora drgań umieszczony poza obudową wirówki, w osi obrotu głównego wału napędowego, a na głównym wale napędowym ma zespół zorientowanych przemiennie na dwie strony stożkowych koszy sitowych o wzrastających średnicach podstaw, zamkniętych tarczami posiadającymi poza obrysem podstaw koszy sitowych szczeliny odpływowe dla odcieku, otoczonych odpowiednio płaszczami wodnymi, i stanowiących kolejno wzrastające stopnie odwadniania, które to otaczają stopnie poprzedzające, przy czym pierwszy z koszy sitowych zorientowanych na daną stronę ma tarczę zabierającą osadzoną sztywno na wale napędowym, a zorientowane na jedną stronę pary koszy sitowych są połączone poprzez swoje płaszcze wodne i tarcze zabierające w konstrukcję skrzynkową, która jest usztywniona na wale tarczą zabierającą ostatniego kosza.A vibrating centrifuge for dewatering a mixture of grains, especially fines in the coal enrichment process, having a frusto-conical screen basket mounted on the main drive shaft by means of a disc closing the basket on the side of the smaller base, characterized by the fact that it has a vibration drive in the form of an axial vibration vibrator located outside the centrifuge housing, in the axis of rotation of the main drive shaft, and on the main drive shaft, it has a set of conical sieve baskets oriented alternately on two sides with increasing diameters of the bases, closed with discs having, outside the contours of the bases of the sieve baskets, drainage slots for the leachate, respectively surrounded by water jackets, and successively increasing degrees of dewatering, which surround the preceding steps, the first of the side-oriented screening plates having a receiving plate rigidly mounted on the drive shaft, and the one-side-oriented pairs of screening baskets are connected by their respective water jackets and transfer discs into a box structure, which is stiffened on the shaft with the disc taking the last basket.

Oś obrotu głównego wału napędowego jest usytuowana poziomo. Korzystnie, oś obrotu głównego wału napędowego jest usytuowana pionowo. Ponadto, tworzące koszy sitowych mają kąty nachylenia równe. Tworzące koszy sitowych mają korzystnie kąty nachylenia zróżnicowane.The axis of rotation of the main drive shaft is horizontal. Preferably, the axis of rotation of the main drive shaft is vertically oriented. Moreover, the screens forming the screens have equal inclination angles. Preferably, the sieve baskets that make up the inclination have different angles.

W innym wykonaniu, wirówka wibracyjna do odwadniania mieszaniny ziaren, zwłaszcza miał ów w procesie wzbogacania wę gla, mają ca kosz sitowy w kształ cie stoż ka ś cię tego, zamocowany na głównym wale napędowym za pośrednictwem tarczy zamykającej kosz od strony mniejszej podstawy, charakteryzuje się tym, że ma napęd wibracyjny w postaci poosiowego wibratora drgań umieszczony poza obudową wirówki, w osi obrotu głównego wału napędowego, a na głównym wale napędowym maIn another embodiment, a vibratory centrifuge for dewatering a mixture of grains, especially fines in the coal enrichment process, having a conical-shaped screen basket mounted on the main drive shaft via a disc closing the basket on the side of the smaller base, is characterized by in the fact that it has a vibration drive in the form of an axial vibration vibrator located outside the centrifuge housing, in the axis of rotation of the main drive shaft, and on the main drive shaft

PL 211 092 B1 zespół zorientowanych na jedną stronę stożkowych koszy sitowych o wzrastających średnicach podstaw, zamkniętych tarczami posiadającymi poza obrysem podstaw koszy sitowych szczeliny odpływowe dla odcieku, otoczonych odpowiednio płaszczami wodnymi, i stanowiących kolejno wzrastające stopnie odwadniania, które otaczają stopnie poprzedzające, przy czym pierwszy z koszy sitowych ma tarczę zabierającą osadzoną sztywno na wale napędowym, a sąsiadujące ze sobą pary koszy sitowych są połączone poprzez swoje płaszcze i tarcze zabierające w konstrukcję skrzynkową, która jest usztywniona na wale tarczą zabierającą ostatniego kosza.A set of one-side-oriented conical sieve baskets with increasing base diameters, closed with discs having outside the outline of the sieve basket bases, drainage slots for the leachate, respectively surrounded by water jackets, and constituting successively increasing degrees of drainage that surround the preceding steps, the first being from the sieve baskets, it has a conveying disc rigidly mounted on the drive shaft, and the adjacent pairs of sieve baskets are connected through their jackets and conveying discs into a box structure, which is stiffened on the shaft by the receiving disc of the last basket.

W rozwią zaniu tym oś obrotu gł ównego wał u napę dowego usytuowana jest pionowo.In this solution, the axis of rotation of the main drive shaft is positioned vertically.

Przedmiot wynalazku zobrazowano w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wirówkę w przekroju wzdłużnym, z koszami zorientowanymi naprzemiennie, fig. 2-4 przedstawiają schematy zabudowy koszy sitowych wirówki z poziomą osią obrotu, uwzględniające zróżnicowane kąty pochylenia tworzących stożkowych sit, natomiast fig. 5 ukazuje schemat zabudowy koszy sitowych wirówki z pionową osią obrotu, z koszami zorientowanymi na jedną stronę.The subject of the invention is illustrated in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows the centrifuge in a longitudinal section, with baskets oriented alternately, Figs. 2-4 show diagrams of the installation of the sieve baskets of the centrifuge with a horizontal axis of rotation, taking into account different angles of inclination forming conical sieves, Figure 5 shows a diagram of the installation of the centrifuge sieve baskets with a vertical axis of rotation, with the baskets oriented to one side.

W obudowie 14 wirówki na głównym wale napędowym 10, wprawianym w ruch wirowy silnikiem 11, osadzone są odwadniające jednostki wirujące, stanowiące stopnie. Podstawową jednostką odwadniającą, zwaną stopniem, jest stożkowy kosz sitowy 1, 2, 3, 4 zamknięty z jednej strony tarczą zabierającą 9, przy czym każdy kosz sitowy 1, 2, 3, 4 otoczony jest płaszczem wodnym 5, 6, 7, 8, który to mocowany jest również sztywno do tarczy zabierającej 9, zamykającej dany kosz. Tarcze zabierające 9 mocowane są na sztywno bezpośrednio lub pośrednio na wale napędowym 10. Kosze sitowe 1, 2, 3, 4 poszczególnych stopni odwadniania, związane z odpowiednimi płaszczami wodnymi 5, 6, 7, 8 tworzą po połączeniu z tarczami zabierającymi 9 układ sztywny w postaci konstrukcji skrzynkowej. Wirówka składa się w zależności od doboru parametrów odwadniania z jednego lub więcej stopni. Całość zabudowana jest na wale głównym 10, za pomocą odpowiednich pierścieni mocujących 13. Taki sposób mocowania bardzo korzystnie wpływa na usztywnienie całego układu oraz w dużym stopniu upraszcza jego wyważenie. W tarczach zabierających 9 wykonane są szczeliny, przez które wypływa odwirowany odsącz, schodząc z kolejnych płaszczy wodnych przynależących do konkretnych sit koszy stożkowych. Tak zbudowany zespół koszy sitowych 1, 2, 3, 4 wprawiany jest w ruch wibracyjny napędem 12 oddziałującym na główny wał napędowy 10. Napęd wibracyjny 12 urządzenia w postaci poosiowego wibratora drgań znajduje się poza konstrukcją wirówki, i może być zabudowany z przeciwnej strony wału 10 niż silnik 11 wprawiający urządzenie w ruch wirowy, lub alternatywnie z tej samej strony wału 10 co silnik 11. Zabudowanie poosiowego wibratora drgań poza konstrukcją wirówki umożliwia w urządzeniu dobór w sposób ciągły amplitudy oraz częstotliwości drgań wału głównego 10.Dewatering rotating units constituting steps are mounted in the centrifuge housing 14 on the main drive shaft 10, driven by a rotating motor 11. The basic dewatering unit, called a step, is a conical tube 1, 2, 3, 4 closed on one side with a collecting disk 9, each tube 1, 2, 3, 4 surrounded by a water jacket 5, 6, 7, 8, which is also rigidly fastened to the take-up disk 9 which closes the respective basket. The driving discs 9 are rigidly fixed directly or indirectly on the drive shaft 10. The sieve baskets 1, 2, 3, 4 of the individual stages of drainage, connected with the appropriate water jackets 5, 6, 7, 8, after connecting with the driving discs 9, form a rigid system in box construction. Depending on the selected dewatering parameters, the centrifuge consists of one or more stages. The whole is built on the main shaft 10, by means of appropriate clamping rings 13. This method of fixing has a very positive effect on the stiffening of the entire system and greatly simplifies its balancing. Slots are made in the collecting discs 9, through which the centrifuged drain flows out of successive water jackets belonging to specific screens of conical baskets. The assembly of screen baskets 1, 2, 3, 4 constructed in this way is set in motion by a drive 12 acting on the main drive shaft 10. The vibration drive 12 of the device in the form of an axial vibration vibrator is located outside the centrifuge structure and can be installed on the opposite side of the shaft 10 than the motor 11 rotating the device, or alternatively on the same side of the shaft 10 as the motor 11. The installation of the axial vibration vibrator outside the structure of the centrifuge enables the device to continuously select the amplitude and frequency of the main shaft 10 vibrations.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 1 pokazano rozwiązanie, w którym na głównym wale napędowym 10 znajduje się zespół stożkowych koszy sitowych 1, 2, 3, 4 o wzrastających średnicach podstaw, zorientowanych przemiennie na dwie strony. Oś obrotu 17 głównego wału napędowego 10 może być usytuowana w poziomie tub w pionie. W rozwiązaniu tym kąty nachylenia tworzących stożki koszy sitowych 1, 2, 3, 4 mogą być sobie równe lub zróżnicowane, w zależności od konstrukcji wirówki, warunkując jej optymalne parametry pracy.The solution shown in Fig. 1 shows a solution in which on the main drive shaft 10 there is a set of conical screen baskets 1, 2, 3, 4 with increasing base diameters, oriented alternately on two sides. The axis of rotation 17 of the main drive shaft 10 may be horizontal to the tubes vertically. In this solution, the angles of inclination of the sieve baskets 1, 2, 3, 4 forming the cones may be equal or different, depending on the design of the centrifuge, determining its optimal operating parameters.

Natomiast w rozwiązaniu przedstawionym na fig. 5 pokazano rozwiązanie, w którym na głównym wale napędowym 10 znajduje się zespół stożkowych koszy sitowych 1, 2, 3, 4 o wzrastających średnicach podstaw, zorientowanych na jedną stronę. W rozwiązaniu tym główny wał napędowy 10 usytuowany jest w pionowej osi obrotu 18.On the other hand, the solution shown in Fig. 5 shows a solution in which on the main drive shaft 10 there is a set of conical screen baskets 1, 2, 3, 4 with increasing base diameters oriented to one side. In this solution, the main drive shaft 10 is located on the vertical axis of rotation 18.

Cechą szczególnie korzystną rozwiązania jest to, że wirówka wibracyjna ma układy: napędowy, wirowania i smarowania napędzane z jednego silnika 11, z odpowiednim rozdziałem jego momentu.A particularly advantageous feature of the solution is that the vibrating centrifuge has driving, spinning and lubrication systems driven by one motor 11, with an appropriate distribution of its torque.

Nadawa do wirówki podawana może być w różny sposób. W przedstawionym na fig. 1 przykładzie wykonania nadawa podawana jest lejem zsypowym 15 do podajnika 16, na przykład ślimakowego, napędzanego wałem głównym 10. Za pośrednictwem podajnika 16 nadawa przekazywana jest do stożkowych koszy sitowych 1, 2, 3, 4, na kolejne stopnie odwadniania. Nadawa przechodząc przez kolejne kosze sitowe, stopnie, zwiększa swoją prędkość, co jest istotne w celu osiągnięcia wzrostu wydajności. Natomiast skuteczniejsze odwirowanie nadawy, rzutujące na procentowe zawilgocenie produktu, uzyskuje się przez to, że czas i droga opuszczania zostały wydłużone.The feed to the centrifuge can be fed in various ways. In the embodiment shown in Fig. 1, the feed is fed through a chute 15 to a feeder 16, for example a worm feeder, driven by the main shaft 10. Via the feeder 16, the feed is transferred to the conical sieve baskets 1, 2, 3, 4, for successive drainage stages. . The feed increases its speed as it passes through the successive sieve baskets and steps, which is important in order to achieve an increase in efficiency. On the other hand, more effective centrifugation of the feed, affecting the percentage of moisture in the product, is achieved by the fact that the time and route of discharge have been extended.

Urządzenie przy zastosowaniu wielostopniowego systemu odwadniania koncentratów drobnoziarnistych, na przykład miału węglowego, przynosi następujące korzyści: zwiększenie wydajności wirówki, uzyskanie koncentratu o małym procencie zawilgocenia, prostą konstrukcję o zwartej budowie, co wpływa na niższe koszta wytwarzania, eksploatacji, konserwacji i remontów.The device with the use of a multi-stage dewatering system of fine-grained concentrates, e.g. coal dust, brings the following benefits: increasing the efficiency of the centrifuge, obtaining a concentrate with a low percentage of moisture, simple and compact structure, which results in lower production, operation, maintenance and repair costs.

PL 211 092 B1PL 211 092 B1

Claims

Patent claims

1. A vibrating centrifuge for dewatering a mixture of grains, especially fines in the coal enrichment process, having a frusto-conical screen basket mounted on the main drive shaft by means of a disc closing the basket on the side of the smaller base, characterized in that it has a vibration drive (12) in in the form of an axial vibration vibrator placed outside the casing (14) of the centrifuge, in the axis of rotation (17) of the main drive shaft (10), and on the main drive shaft (10) it has a set of conical sieve baskets (1), (2) oriented alternately on two sides , (3), (4) with increasing diameters of the bases, closed with shields (9) having, outside the outline of the bases of sieve baskets, drainage slots for the leachate, surrounded by water jackets (5), (6), (7), (8), and successively increasing degrees of dewatering, surrounding the preceding steps, the first of the sieve baskets (1) or (2) oriented on a given side has a transfer disc (9) rigidly mounted on the drive shaft ( 10), and the one-side-oriented pairs of sieve baskets (1) and (3) and (2) and (4) are connected by their water jackets (5) and (7) and (6) and (8) and the transfer discs (9) into a box structure, which is stiffened on the shaft (10) by the driving plate (9) of the last basket.

2. A vibrating centrifuge according to claim. The main drive shaft (10) is arranged horizontally in accordance with claim 1, characterized in that the axis of rotation (17) of the main drive shaft (10).

3. A vibrating centrifuge according to claim. The main drive shaft (10) is positioned vertically in accordance with claim 1, characterized in that the axis of rotation (17) of the main drive shaft (10).

4. A vibrating centrifuge according to claim. The method of claim 1, characterized in that the conical sieve baskets have equal inclination angles.

5. A vibrating centrifuge according to claim. The method of claim 1, characterized in that the conical sieve baskets have different inclination angles.

6. Vibrating centrifuge for dewatering a mixture of grains, especially fines in the coal enrichment process, having a frusto-conical screen basket mounted on the main drive shaft via a disc closing the basket on the side of the smaller base, characterized in that it has a vibration drive (12) in in the form of an axial vibration vibrator located outside the casing (14) of the centrifuge, in the axis of rotation (18) of the main drive shaft (10), and on the main drive shaft (10) it has a set of conical sieve baskets (1), (2) oriented to one side, (3), (4) with increasing diameters of the bases, closed with shields (9) having drainage slots for the leachate outside the contour of the sieve basket bases, surrounded by water jackets (5), (6), (7), (8), respectively, and constituting successively increasing degrees of drainage surrounding the preceding steps, the first of the sieve baskets (1) having a collecting disk (9) rigidly mounted on the drive shaft (10), and adjacent pairs of sieve baskets (1) and (2), (2) and (3), (3) and (4) are connected by their water jackets (5) and (6), (6) and (7), (7) and (8) and the shields transferring (9) into a box structure, which is stiffened on the shaft (10) by the receiving disc (9) of the last basket.

7. A vibrating centrifuge according to claim. 6. The main drive shaft (10) extends vertically in accordance with claim 6, characterized in that the axis of rotation (18) of the main drive shaft (10) is vertical.