PL215213B1 - Aerator, zwłaszcza maszyny flotacyjnej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest aerator, zwłaszcza maszyny flotacyjnej przeznaczony do mieszania gazu z pulpą np. koncentratów metali lub rud w komorze maszyny flotacyjnej.

Zadaniem aeratora, którego wirnik w trakcie działania maszyny wprawia w ruch pulpę i wraz z doprowadzanym powietrzem przeprowadza ją w zawiesinę, jest wytworzenie w przestrzeni komory flotacyjnej takich hydrodynamicznych warunków, które umożliwiają utrzymanie w wytworzonej zawiesinie drobno zmielonej rudy, zdyspergowanie określonej ilości doprowadzanego powietrza oraz równomierne jego rozprowadzenie w przestrzeni komory flotacyjnej.

Z polskiego opisu patentu PL194507B1 znany jest aerator maszyny flotacyjnej, posiadający wirnik usytuowany współśrodkowo wewnątrz łopatkowego statora. Wirnik ma postać okrągłej tarczy z otworem w środku, do której od dolnej strony przytwierdzone są prostopadłościenne łopatki, rozmieszczone radialnie i symetrycznie wokół elementu cylindrycznego, który jest połączony z doprowadzającym powietrze wydrążonym wałem napędowym. Łopatki wirnika przy zewnętrznej powierzchni cylindrycznego elementu posiadają otwory lub szczeliny. W odmianie rozwiązania na pobocznicy elementu cylindrycznego, w połowie wysokości, znajdują się otwory, którymi powietrze doprowadzone do wnętrza elementu cylindrycznego wypływa w przestrzeń międzyłopatkową wirnika. W innej odmianie konstrukcyjnej, w której pobocznica elementu cylindrycznego nie posiada otworów, powietrze doprowadzane do wirnika wypływa na zewnątrz poprzez jego dolną krawędź. Współpracujący z wirnikiem stator posiada prostopadłościenne i o równej wysokości łopatki, rozmieszczone radialnie na pierścieniowej płycie, które są przykryte pierścieniem kołowym. Wewnętrzne płaszczyzny łopatek wyznaczają okrąg, którego średnica jest równa średnicy otworu wewnętrznego pierścieniowej płyty statora. Aerator jest wyposażony, w stanowiącą element statora i umieszczoną w osi wirnika, kierownicę napływu, która posiada kształt zbliżony do stożka ściętego i mniejszą podstawą jest skierowana ku górze.

Znana jest również z polskiego opisu patentu PL198402B1 firmy Outokumpu maszyna flotacyjna stosowana w celu rozpraszania powietrza doprowadzanego przez oś wirnika do otaczającej pulpy. Wirnik maszyny flotacyjnej posiada pokrywę do której są przyłączone, uformowane naprzemiennie, kanały powietrza oraz bruzdy na pulpę. W rozwiązaniu zakończenia zarówno kanałów powietrznych jak i bruzd na pulpę, wystające na zewnątrz wirnika, tworzą jego zewnętrzną powierzchnię. Ścianki przewodów powietrznych są wzajemnie rozbieżne i oddzielone od siebie w kierunku na zewnątrz. Pokrywa wirnika jest ponadto wyposażona w element kontrolny ilości powietrza doprowadzanego do wirnika.

Aerator według wynalazku, posiada wirnik usytuowany współśrodkowo wewnątrz statora, którego łopatki są rozmieszczone promieniowo między dolną i górną pierścieniową płytą, natomiast wirnik ma postać okrągłej tarczy do której od dolnej strony są przymocowane łopatki, rozmieszczone radialnie i symetrycznie wokół elementu cylindrycznego, połączonego z wydrążonym wałem napędowym, a łopatki wirnika i pobocznica elementu cylindrycznego mają otwory, charakteryzuje się tym, że wewnątrz elementu cylindrycznego jest osadzony rozdzielacz rozpływu gazu a każda łopatka statora ma dwie płaskie i ustawione w stosunku do siebie pod kątem ścianki boczne połączone przegrodą, która ponadto łączy dolną pierścieniową płytę i górną pierścieniową płytę.

Średnica wewnętrzna górnej pierścieniowej płyty jest mniejsza od średnicy okręgu wyznaczonego przez wierzchołki łopatek statora znajdujące się po stronie wirnika.

Stator między wewnętrznymi ściankami bocznymi łopatek, dolną pierścieniową płytą i górną pierścieniową płytą oraz przegrodą ma zamkniętą komorę.

Stator między wewnętrznymi ściankami bocznymi łopatek i poza przegrodą ma ukośne kanały.

Rozdzielacz rozpływu gazu ma postać zbliżoną do stożka kołowego i jest zamocowany podstawą poniżej dolnych krawędzi otworów w pobocznicy elementu cylindrycznego a jego wierzchołek jest skierowany w kierunku napływu gazu.

Rozdzielacz rozpływu gazu ma zewnętrzną powierzchnię ukształtowaną wklęsłe. Rozdzielacz rozpływu gazu na zewnętrznej powierzchni posiada wzdłużnie żebra.

W rozdzielaczu rozpływu gazu stosunek jego wysokości do średnicy wewnętrznej elementu cylindrycznego zawiera się w przedziale 0,2 do 1,0 korzystnie 0,6.

Każda łopatka statora, w przekroju poprzecznym, ma kształt zbliżony do trójkąta równoramiennego z nieostrym lub ściętym wierzchołkiem.

W rozwiązaniu według wynalazku zastosowanie rozdzielacza rozpływu gazu, o stożkowym ukształtowaniu, wpływa na równomierne napowietrzenie strug cieczy w wewnętrznym obiegu aeratora oraz ogranicza powstawanie i przenoszenie się w przestrzeń komory flotacyjnej zaburzeń wywołanych

PL 215 213 B1 niesymetrycznym podziałem powietrza w statorze, natomiast ożebrowanie stożkowej powierzchni rozdzielacza rozpływu dodatkowo rozdziela wpływający gaz. Konstrukcja łopatek statora zapewnia odpowiedni kształt kanałów przepływowych między łopatkami oraz powoduje, że strugi napowietrzonej cieczy zostają odpowiednio ukształtowane i ukierunkowane, a w połączeniu z odpowiednio dobranymi średnicami płaszczyzn pierścieniowych sprawia, że prędkość ich wypływu ze statora stwarza pożądane warunki hydrodynamiczne w przydennej i peryferyjnej strefie komory flotacyjnej, co z kolei zapobiega gromadzeniu się w tych miejscach rudy i eliminacji jej udziału w procesie flotacji. Zastosowanie przegrody między bocznymi wewnętrznymi ściankami łopatek i płaszczyznami pierścieniowymi ogranicza przestrzenie, w których procesy flotacji zachodzą w ograniczonym stopniu oraz wspomaga ten proces przez umożliwienie spływu pulpy po ukośnej płaszczyźnie przegrody. Ma to istotne znaczenie dla przebiegu procesu flotacji w przypadku wzbogacania polimetalicznych rud, w których występują minerały o dużym zróżnicowaniu własności fizycznych, wpływa również na wzrost sprawności prowadzonego procesu.

Wynalazek, w przykładowych wykonaniach, pokazano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia aerator maszyny flotacyjnej w przekroju, fig. 2 przedstawia jedną z odmian statora maszyny flotacyjnej w rzucie pionowym, fig. 3 przedstawia w przekroju aerator maszyny flotacyjnej z odmianą konstrukcyjną statora i wirnika, fig. 4 przedstawia w przekroju aerator maszyny flotacyjnej z odmianą konstrukcyjną wirnika i statorem jak na fig. 1, fig. 5 przedstawia odmianę konstrukcyjną rozdzielacza rozpływu gazu.

Aerator maszyny flotacyjnej składa się ze statora 1 wewnątrz którego symetrycznie jest usytuowany współpracujący z nim wirnik 2, a całość jest umieszczona centralnie w komorze flotacyjnej, nie pokazanej na rysunku, na ściśle określonej wysokości od dna zbiornika. Wirnik 2 jest zbudowany z okrągłej tarczy 3, do której od dołu są przytwierdzone prostopadle łopatki 4, rozmieszczone radialnie i symetrycznie wokół elementu cylindrycznego 5. Łopatki 4 mają kształt prostopadłościanu i przy zewnętrznej powierzchni elementu cylindrycznego 5 posiadają wycięcia 6 lub, jak w odmianie przedstawionej na fig. 4, - szczeliny 7, a ich górne krawędzie są przedłużeniem górnych krawędzi otworów 8 wykonanych na pobocznicy elementu cylindrycznego 5. W osi symetrii tarczy wirnika 2 znajduje się przepust 9, który łączy przestrzeń wewnętrzną 10 elementu cylindrycznego 5 z drążonym wałem napędowym 11 wirnika 2. Natomiast wewnątrz elementu cylindrycznego 5, jest osadzony rozdzielacz rozpływu 12 gazu w kształcie stożka obrotowego, którego podstawa znajduje się poniżej dolnych krawędzi otworów 8 w pobocznicy elementu cylindrycznego 5 a wierzchołek jest skierowany w kierunku napływu gazu. W odmianie rozwiązania zewnętrzna powierzchnia rozdzielacza rozpływu 12 jest wyposażona dodatkowo w żebra 13, rozmieszczone wzdłużnie na jej powierzchni, przy czym zewnętrzna powierzchnia może być ukształtowana wklęśle, jak pokazano na fig. 5.

W rozdzielaczu rozpływu 12 stosunek jego wysokości do średnicy wewnętrznej elementu cylindrycznego 5 zawiera się w przedziale od 0,2 do 1,0, korzystnie równa się 0,6.

Wirnik 2 współpracuje ze statorem 1, który składa się z szeregu łopatek 14 rozmieszczonych promieniowo i symetrycznie pomiędzy dwiema, w przybliżeniu równoległymi płaszczyznami pierścieniowymi dolną 15 i górną 16, które są również w przybliżeniu równoległe do okrągłej tarczy 3 wirnika

2. Pionową odległość pomiędzy nimi wyznacza wysokość łopatek 14, przy czym może ona być równa w przybliżeniu wysokości wirnika 2 albo większa. Każda łopatka 14 statora 1 ma dwie płaskie czworokątne, i ustawione w stosunku do siebie pod kątem, boczne ścianki 17 których kontur, w przekroju poprzecznym, tworzy rodzaj trójkąta równoramiennego z wierzchołkiem, nieostrym lub ściętym, usytuowanym od strony wirnika 2. Ścianki boczne 17 każdej z łopatek 14 są połączone, po stronie wewnętrznej, szczelną przegrodą 18, która ponadto łączy pierścieniowe płyty dolną 15 oraz górną 16 i tworzy zamkniętą wewnętrzną komorę 19. Natomiast sąsiednie zewnętrzne powierzchnie ścianek bocznych 17 łopatek 14 tworzą między nimi kanały przepływowe 20.

Łopatki 14 są zamocowane między pierścieniowymi płaszczyznami 15 i 16 tak, że po stronie wirnika 2, okrąg wyznaczony przez wierzchołki łopatek 14 jest równy wewnętrznej średnicy dolnego pierścienia 15 oraz większy od wewnętrznej średnicy górnego pierścienia 16. Natomiast średnica zewnętrzna górnego pierścienia 16 może być równa lub mniejsza od średnicy wyznaczonej przez zewnętrzne pionowe krawędzie łopatek 14, a średnica zewnętrzna dolnego pierścienia 15 jest mniejsza od średnicy zewnętrznej górnego pierścienia 16.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 2, długość krawędzi łopatek 14 statora 1 jest większa od promienia zewnętrznego pierścieniowej płyty górnej 16 a wystające poza krawędź płyt łopatki tworzą poza przegrodą 18 i między wewnętrznymi bocznymi ściankami 17 kanały 21.

PL 215 213 B1

Powietrze lub inny gaz doprowadza się do aeratora poprzez drążony wał napędowy 11 wirnika 2. Powietrze wpływa przez przepust 9 wirnika 2 i wypełnia przestrzeń komory powietrznej 10 ponad regulatorem rozpływu 12. Przy określonej prędkości obwodowej wirnika 2 tak ukształtowana komora powietrzna 10 wraz z otworami 8, odpowiednio rozmieszczonymi w pobocznicy elementu cylindrycznego 5, powoduje pożądaną dystrybucję gazu w przestrzeń między łopatkami wirnika 2, co wpływa na równomierne napowietrzenie strug pulpy w wewnętrznym obiegu aeratora. Z wirnika 2 mieszanina pulpy z rozdrobnionym powietrzem wpływa do kanałów przepływowych 20 statora 1 a następnie do przestrzeni komory flotacyjnej.

Claims (9)

1. Aerator, zwłaszcza maszyny flotacyjnej posiada wirnik usytuowany współśrodkowo wewnątrz statora, którego łopatki są rozmieszczone promieniowo między dolną i górną pierścieniową płytą, natomiast wirnik ma postać okrągłej tarczy do której od dolnej strony są przymocowane łopatki, rozmieszczone radialnie i symetrycznie wokół elementu cylindrycznego, połączonego z wydrążonym wałem napędowym, a łopatki wirnika i pobocznica elementu cylindrycznego mają otwory, znamienny tym, że wewnątrz elementu cylindrycznego (5) jest osadzony rozdzielacz rozpływu (12) gazu a każda łopatka (14) statora (1) ma dwie płaskie i ustawione w stosunku do siebie pod kątem ścianki boczne (17) połączone przegrodą (18), która ponadto łączy dolną pierścieniową płytę (15) i górną pierścieniową płytę (16).

2. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że średnica wewnętrzna górnej pierścieniowej płyty (16) jest mniejsza od średnicy okręgu wyznaczonego przez wierzchołki łopatek (14) statora (1) znajdujące się po stronie wirnika (2).

3. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że stator (1) między wewnętrznymi ściankami bocznymi (17) łopatek (14), dolną pierścieniową płytą (15) i górną pierścieniową płytą (16) oraz przegrodą (18) ma zamkniętą komorę (19).

4. Aerator według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że stator (1) między wewnętrznymi ściankami bocznymi (17) łopatek (14) i poza przegrodą (18) ma ukośne kanały (21).

5. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że rozdzielacz rozpływu (12) gazu ma postać zbliżoną do stożka kołowego i jest zamocowany podstawą poniżej dolnych krawędzi otworów (18) w pobocznicy elementu cylindrycznego (5) a jego wierzchołek jest skierowany w kierunku napływu gazu.

6. Aerator według zastrz. 5, znamienny tym, że rozdzielacz rozpływu (12) gazu ma zewnętrzną powierzchnię ukształtowaną wklęśle.

7. Aerator według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że rozdzielacz rozpływu (12) gazu na zewnętrznej powierzchni posiada żebra (13).

8. Aerator według zastrz. 7, znamienny tym, że w rozdzielaczu rozpływu (12) gazu stosunek jego wysokości do średnicy wewnętrznej elementu cylindrycznego zawiera się w przedziale 0,2 do 1,0 korzystnie 0,6.

9. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że każda łopatka (14) statora (1), w przekroju poprzecznym, ma kształt zbliżony do trójkąta równoramiennego z nieostrym lub ściętym wierzchołkiem.