RU2158186C1

RU2158186C1 - Aerator

Info

Publication number: RU2158186C1
Application number: RU2000110312/03A
Authority: RU
Inventors: А.В. Зимин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Изготовление, внедрение, сервис"; Зимин Алексей Владимирович
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: concentration of minerals; aeration devices; metallurgy, mining, chemical and other industries. SUBSTANCE: aerator includes hollow shaft with air supply branch pipes and hollow truncated cone mounted on this shaft and provided with holes in lower base and projections and slots evenly distributed over lateral surface of cone at its lower base; height of slots does not exceed 1/3 of length of projections. Aerator slots are located over generatrices of truncated cone and their height is no less than 1/6 of height of cone. Total area of slots is no less than 30% of sectional area of outlet hole of air supply branch pipe. Truncated cone is provided with cylindrical shell at its lower base. Projections are provided with recesses of different sizes; they are located above slots. Slots on adjacent projections are arranged in staggered order. Slot may have trapezoidal form with lower base at the top. Plate for guiding the air flow may be provided in lower portion of slot. Slot may be located immediately behind projections, with no clearance opposite rotation of hollow cone. EFFECT: smooth distribution of air over taper surface of aerator. 6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к аэрационным устройствам, и может быть использовано в металлургической, горной, химической и других отраслях промышленности. The invention relates to mineral processing, in particular to aeration devices, and can be used in metallurgical, mining, chemical and other industries.

Известен аэратор флотационной машины. Он содержит полый вал, установленный на нем полый усеченный конус с выступами на внешней поверхности и отверстием в нижнем основании. Кроме этого, аэратор содержит диск с радиальными лопатками и циркуляционное приспособление, выполненное в виде кольца, соединенного с радиальными лопатками (1). Указанный аэратор не обеспечивает распределения воздуха по аэрируемой поверхности, что снижает качество диспергирования воздуха и эффективность флотации. Кроме того, при нарушении равномерности выхода воздуха в зону диспергирования наблюдается смещение нижнего основания относительно оси, что ухудшает диспергацию. Known aerator flotation machine. It contains a hollow shaft, a hollow truncated cone mounted on it with protrusions on the outer surface and an opening in the lower base. In addition, the aerator contains a disk with radial blades and a circulation device made in the form of a ring connected to radial blades (1). The specified aerator does not provide air distribution over the aerated surface, which reduces the quality of air dispersion and flotation efficiency. In addition, if there is a violation of the uniformity of the air outlet into the dispersion zone, a shift of the lower base relative to the axis is observed, which worsens the dispersion.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является аэратор, включающий полый вал с установленным на нем полым усеченным конусом с отверстием в нижнем основании и с выступами и щелями, расположенными равномерно по боковой поверхности конуса у его нижнего основания за выступами, при этом высота щелей составляет не более 1/3 длины выступов (2). Наличие щелей позволяет распределять воздух более равномерно по конической поверхности аэратора, используя эжекционный эффект, возникающий при вращении аэратора за выступами усеченного конуса. The closest in technical essence to the claimed technical solution is an aerator comprising a hollow shaft with a hollow truncated cone mounted on it with an opening in the lower base and with protrusions and slots located uniformly on the side surface of the cone at its lower base behind the protrusions, while the height of the slots is no more than 1/3 of the length of the protrusions (2). The presence of slots allows you to distribute air more evenly over the conical surface of the aerator, using the ejection effect that occurs when the aerator rotates behind the protrusions of a truncated cone.

Расположение щелей у нижнего основания конуса за выступами приводит к тому, что воздух, выходящий из щели, попадает в область разрежения, образующуюся за задней кромкой выступа при вращении аэратора. Таким образом, снижается сопротивление выходящему воздуху и улучшаются условия его распределения по конической поверхности усеченного конуса. Кроме того, давление жидкости увеличивается к днищу камеры, что заставляет выходить воздух в зону наименьшего сопротивления, а именно через щели. The location of the slots at the lower base of the cone behind the protrusions leads to the fact that the air leaving the slot enters the rarefaction region formed behind the trailing edge of the protrusion during rotation of the aerator. Thus, the resistance to the outgoing air is reduced and the conditions for its distribution on the conical surface of the truncated cone are improved. In addition, the pressure of the liquid increases to the bottom of the chamber, which causes air to enter the zone of least resistance, namely through the slots.

Недостатками известного аэратора является недостаточно равномерное распределение воздуха по поверхности аэратора, что снижает качество диспергированного воздуха и эффективность флотации. При больших расходах воздуха может наблюдаться одностороннее пробулькивание воздуха, выходящего из нижнего основания. Кроме того, к ухудшению диспергации приводит даже незначительное смещение нижнего основания аэратора относительно оси, так как нарушается равномерность выхода воздуха в зону диспергирования. The disadvantages of the known aerator is the insufficiently uniform distribution of air over the surface of the aerator, which reduces the quality of dispersed air and the efficiency of flotation. At high air flow rates, one-sided bubbling of air leaving the lower base can be observed. In addition, even a slight displacement of the lower base of the aerator relative to the axis leads to a deterioration in dispersion, since the uniformity of the air outlet into the dispersion zone is disturbed.

Предлагаемый аэратор решает задачу обеспечения качества диспергирования воздуха при больших расходах за счет стабилизации процесса диспергации путем равномерности распределения воздуха по конической поверхности аэратора. The proposed aerator solves the problem of ensuring the quality of air dispersion at high costs by stabilizing the dispersion process by uniformly distributing air over the conical surface of the aerator.

Указанный технический результат достигается тем, что в аэраторе, включающем полный вал с патрубком для подачи воздуха и установленный на валу полный усеченный конус с отверстиями в нижнем основании с выступами и щелями, расположенными равномерно по боковой поверхности конуса у его нижнего основания за выступами, при этом высота щелей составляет не менее 1/3 длины выступов, согласно изобретению щели расположены по образующим усеченного конуса и выполнены высотой не менее 1/6 высоты конуса, при этом суммарная площадь щелей составляет не менее 30% площади сечения выходного отверстия патрубка для подачи воздуха. The specified technical result is achieved by the fact that in the aerator, which includes a full shaft with a pipe for supplying air and mounted on the shaft, a full truncated cone with holes in the lower base with protrusions and slots located evenly on the side surface of the cone at its lower base behind the protrusions, while the height of the slots is at least 1/3 of the length of the protrusions, according to the invention, the slots are arranged along the generatrices of the truncated cone and are made not less than 1/6 of the height of the cone, while the total area of the slots is not less than e 30% cross-sectional area outlet pipe for supplying air.

Усеченный конус у нижнего основания выполнен с цилиндрической обечайкой. Выступы, за которыми расположены щели, выполнены с разновеликими пазами, расположенными выше щелей, при этом на соседних выступах пазы расположены по высоте в шахматном порядке. The truncated cone at the lower base is made with a cylindrical shell. The protrusions behind which the slots are located are made with different-sized grooves located above the slots, while on the adjacent protrusions the grooves are staggered in height.

Щель может быть выполнена трапецеидальной формы, при этом меньшее ее основание расположено сверху. The slit can be made trapezoidal in shape, while its smaller base is located on top.

В нижней части щели установлена пластина для направления потока воздуха. A plate is installed at the bottom of the slit to direct air flow.

Щель может быть выполнена непосредственно за выступом, без зазора, и расположена против направления вращения конуса. The slot can be made directly behind the protrusion, without a gap, and is located against the direction of rotation of the cone.

Новым в предлагаемом аэраторе является то, что щели расположены по образующим усеченного конуса и выполнены высотой не менее 1/6 высоты конуса, при этом суммарная площадь щелей составляет не менее 30% площади сечения выходного патрубка для подачи воздуха. New in the proposed aerator is that the slots are arranged along the generators of the truncated cone and are made not less than 1/6 of the height of the cone, while the total area of the slots is at least 30% of the cross-sectional area of the outlet pipe for air supply.

Новым также является то, что усеченный конус у нижнего основания выполнен с цилиндрической обечайкой. Кроме того, выступы, за которыми расположены щели, выполнены с разновеликими пазами, расположенными выше щелей, при этом на соседних выступах пазы по высоте расположены в шахматном порядке. Also new is the fact that the truncated cone at the lower base is made with a cylindrical shell. In addition, the protrusions behind which the slots are located are made with different-sized grooves located above the slots, while on the adjacent protrusions the grooves are staggered in height.

Новым также является то, что щель может быть выполнена трапецеидальной формы. Also new is that the slit can be made trapezoidal in shape.

Щель может быть выполнена закрытой снизу. The slot may be made closed from below.

Кроме того, щель может быть выполнена непосредственно за выступами, без зазора, против направления вращения полого конуса. In addition, the gap can be made directly behind the protrusions, without a gap, against the direction of rotation of the hollow cone.

Расположение щелей по образующим усеченного конуса, выполнение щелей высотой не менее 1/6 высоты конуса, с суммарной площадью щелей не менее 30% площади сечения выходного отверстия патрубка для подачи воздуха, все это приводит к максимальному снижению сопротивления выходящему из щелей воздуха, что улучшает равномерность его распределения по конической поверхности усеченного конуса, что в свою очередь улучшает качество диспергированного воздуха и повышает эффективность флотации. The location of the slots along the generators of the truncated cone, the creation of slots with a height of at least 1/6 of the height of the cone, with a total area of the slots of at least 30% of the cross-sectional area of the outlet of the air supply pipe, all this leads to a maximum reduction in the resistance of the air emerging from the cracks, which improves uniformity its distribution over the conical surface of the truncated cone, which in turn improves the quality of dispersed air and increases the efficiency of flotation.

При выполнении щелей высотой менее 1/6 высоты конуса увеличится сопротивление выходящему из щелей воздуху, что приведет к ухудшению условий его распределения по конической поверхности. При этом если высота щелей будет больше 1/3 длины выступов, то основная часть воздуха будет выходить из верхней части щели, что нарушит условия диспергации воздуха на поверхности усеченного конуса. Таким образом, размер щелей выбран нами для обеспечения равномерного распределения выходящего воздуха по всей длине щели с минимальным сопротивлением, что позволяет обеспечить качественное диспергирование воздуха. When making slots with a height of less than 1/6 of the height of the cone, the resistance to the air leaving the slots will increase, which will lead to a deterioration in the conditions of its distribution on the conical surface. Moreover, if the height of the slots is more than 1/3 of the length of the protrusions, then the main part of the air will leave the upper part of the slit, which will violate the conditions for dispersion of air on the surface of the truncated cone. Thus, the size of the slots was chosen by us to ensure a uniform distribution of the outgoing air along the entire length of the slit with minimal resistance, which allows for high-quality dispersion of air.

Выполнение цилиндрической обечайки у нижнего основания усеченного конуса практически исключает выбросы (пробулькивание) воздуха из нижнего основания усеченного конуса за счет дополнительного сопротивления, создаваемого поверхностью утолщения движению воздуха, выходящего из нижнего основания, что обеспечивает выход воздуха через щели практически при любом его расходе. The execution of a cylindrical shell at the lower base of the truncated cone virtually eliminates emissions (bubbling) of air from the lower base of the truncated cone due to the additional resistance created by the thickening surface to the movement of air leaving the lower base, which ensures air exit through the cracks at almost any flow rate.

Наличие пазов в выступах, за которыми расположены щели, выполненных разновеликими и расположенных выше щелей и в шахматном порядке на соседних выступах, создает условие для диспрегирования воздуха по мере подъема по боковой поверхности усеченного конуса встречным потоком пульпы, проходящим сквозь указанные пазы. Выполнение щелей трапецеидальной формы и расположение их таким образом, что меньшее основание расположено сверху, позволяет предотвратить срыв потока воздуха, поскольку воздух стремится выйти в зоне меньшего сопротивления, что способствует равномерному распределению воздуха по конической поверхности, улучшая качество диспергированного воздуха. Выполнение щелей закрытыми снизу пластиной позволяет также улучшить качество диспергированного воздуха, а следовательно, и стабилизировать процесс флотации. При этом пластина 11, закрывающая щель снизу, служит направляющей для потока воздуха. Выполнение щелей непосредственно за выступами без зазора, против направления вращения полого конуса обеспечивает улучшение распределения воздуха по конической поверхности усеченного конуса, обусловленного тем, что воздух, выходящий из щели, попадает в зону разрежения, образующуюся при вращении аэратора за выступом, как раз в области расположения щели. Таким образом, снижается сопротивление выходящему из щели воздуху. The presence of grooves in the protrusions, behind which there are slots made of different sizes and located above the cracks and in a checkerboard pattern on adjacent protrusions, creates a condition for air dispersion as the truncated cone rises along the lateral surface with an oncoming pulp stream passing through these grooves. The implementation of the trapezoidal slots and their arrangement in such a way that the smaller base is located on top, helps to prevent air flow disruption, since the air tends to exit in the zone of lower resistance, which contributes to the uniform distribution of air over the conical surface, improving the quality of dispersed air. The implementation of the slots closed by the bottom of the plate can also improve the quality of the dispersed air, and therefore, to stabilize the flotation process. In this case, the plate 11, closing the gap from the bottom, serves as a guide for the air flow. The execution of slots directly behind the protrusions without a gap, against the direction of rotation of the hollow cone provides an improvement in the distribution of air over the conical surface of the truncated cone, due to the fact that the air exiting the gap enters the rarefaction zone formed when the aerator rotates behind the protrusion, just in the location area cracks. Thus, the resistance to the air leaving the gap is reduced.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 - 4, где на фиг.1 представлен эскиз предлагаемого аэратора; на фиг. 2 - вариант выполнения аэратора с пазами на выступах; на фиг. 3 - вариант выполнения щели трапецеидальной формы; выполнение щели закрытой снизу пластиной 11; на фиг.4 - выполнение щели непосредственно за выступом. The invention is illustrated in FIG. 1 to 4, where figure 1 presents a sketch of the proposed aerator; in FIG. 2 - an embodiment of an aerator with grooves on the protrusions; in FIG. 3 is an embodiment of a trapezoidal slit; the execution of the slit closed from below the plate 11; figure 4 - the implementation of the slit immediately behind the protrusion.

Аэратор содержит полый вал 1, связанный с устройством для подвода воздуха и приводом (не показано). На валу 1 установлен полый усеченный конус 2 с выступами 3 на внешней поверхности. The aerator comprises a hollow shaft 1 connected to an air supply device and a drive (not shown). A hollow truncated cone 2 with protrusions 3 on the outer surface is mounted on the shaft 1.

В верхней части конуса 2 размещен диск 4 с центральным отверстием и лопастями. У нижнего основания корпуса 2 по боковой поверхности за выступами 3 равномерно расположены по крайней мере две щели 5, высота которых H₁ не более 1/3 длины выступов и не менее 1/6 высоты конуса H₂.In the upper part of the cone 2 there is a disk 4 with a central hole and blades. At the lower base of the housing 2 along the lateral surface behind the protrusions 3, at least two slots 5 are uniformly arranged, the height of which H _{1 is} not more than 1/3 of the length of the protrusions and not less than 1/6 of the height of the cone H ₂ .

На выступах 3 выполнены пазы 6, расположенные выше щелей 5. Пазы 6 выполнены разновеликими, при этом на соседних выступах пазы 6 расположены по высоте в шахматном порядке. У нижнего основания усеченного конуса 2 выполнена цилиндрическая обечайка. The grooves 6 are made on the protrusions 3, located above the slots 5. The grooves 6 are made of different sizes, while on the adjacent protrusions the grooves 6 are staggered in height. At the lower base of the truncated cone 2 a cylindrical shell is made.

Суммарная площадь щелей 5 составляет не менее 30% площади сечения выходного отверстия 8, патрубка 9 для подачи воздуха, расположенного внутри полого вала 1 и имеющего расширение 10 в нижней части, щели 5 могут быть закрыты снизу пластинами 11. The total area of the slots 5 is at least 30% of the cross-sectional area of the outlet 8, pipe 9 for supplying air located inside the hollow shaft 1 and having an extension 10 in the lower part, the slots 5 can be closed from below by the plates 11.

Аэратор работает следующим образом. Вал 1, а вместе с ним аэратор приводится во вращение от привода (не показано). Воздух по патрубку 9, размещенному внутри полого вала 1, поступает в полость усеченного конуса 2, откуда через равномерно расположенные по поверхности конуса 2 щели 5 выходит в пульпу. При этом воздух поступает в области разрежения, образуемые за выступами 3 при вращении конуса 2. Воздух из щелей 5 устремляется вверх и диспергируется выступами 3. При вращении аэратора через отверстия в диске 4 и его радиальные лопасти засасывается пульпа из верхней части камеры над аэратором, которая выбрасывается затем в радиальном направлении, при этом формируется восходящий поток пульпы. В процессе диспергации воздуха участвует как поток пульпы, обтекающий аэратор, так и поток пульпы, образованный диском 4. При этом зоной наиболее интенсивного диспергирования воздуха будет зона, расположенная за кромками лопастей диска 4. Наличие щелей 5 способствует тому, что основное количество воздуха выходит не через нижнее основание, а через щели, устремляясь вверх по боковой поверхности конуса 2. При этом даже при больших расходах воздуха отсутствует одностороннее пробулькивание воздуха и, кроме того, аэратор оказывается не критичен к осевому смещению. Выполнение щелей 5 по образующим усеченного конуса 2, высотой H₁, не более 1/3 длины выступов 3 и не менее 1/6 высоты H₂ конуса 2 с суммарной площадью не менее 30% площади сечения выходного отверстия 8 патрубка 9, имеющего расширение 10 в нижней части, обуславливает максимальное снижение сопротивления выходящему из щелей 5 воздуха, что улучшает равномерность его распределения по конической поверхности усеченного конуса 2, что в свою очередь улучшает качество диспрегированного воздуха и эффективность флотации.The aerator works as follows. Shaft 1, and with it the aerator is driven by a drive (not shown). The air through the pipe 9, located inside the hollow shaft 1, enters the cavity of the truncated cone 2, from where through the slots 5 evenly located on the surface of the cone 2, it enters the pulp. In this case, air enters the rarefaction region formed behind the protrusions 3 during the rotation of the cone 2. The air from the slots 5 rises upward and disperses with the protrusions 3. When the aerator rotates through the holes in the disk 4 and its radial blades, the pulp is sucked from the top of the chamber above the aerator, which then emitted in the radial direction, with the formation of an upward flow of pulp. In the process of air dispersion, both the pulp stream flowing around the aerator and the pulp stream formed by the disk 4 are involved. In this case, the zone of the most intense air dispersion will be the area located beyond the edges of the disk blades 4. The presence of slots 5 ensures that the main amount of air does not come out through the lower base, and through the cracks, rushing up along the lateral surface of the cone 2. Moreover, even at high air flow rates, there is no one-sided bubbling of air and, in addition, the aerator is not critical to axial displacement. The execution of slots 5 along the generators of a truncated cone 2, height H ₁ , not more than 1/3 of the length of the protrusions 3 and not less than 1/6 of the height H _{2 of the} cone 2 with a total area of not less than 30% of the cross-sectional area of the outlet 8 of the pipe 9 having an extension of 10 in the lower part, causes a maximum decrease in resistance to the air leaving the slots 5, which improves the uniformity of its distribution over the conical surface of the truncated cone 2, which in turn improves the quality of the dispersed air and the efficiency of flotation.

Выполнение цилиндрической обечайки 7 у нижнего основания усеченного конуса 2 практически исключает выбросы (пробулькивание) воздуха из нижнего основания усеченного конуса за счет дополнительного сопротивления, создаваемого поверхностью утолщения движению воздуха, выходящего из нижнего основания, еще больше способствуя выходу воздуха через щели 5. The execution of the cylindrical shell 7 at the lower base of the truncated cone 2 virtually eliminates emissions (bubbling) of air from the lower base of the truncated cone due to the additional resistance created by the thickening surface to the movement of air leaving the lower base, further contributing to the exit of air through the cracks 5.

Выполнение щелей закрытыми снизу пластиной 11 (см. фиг. 3) еще больше способствует выходу воздуха через щели 5, так как пластина 11 выполняет роль направляющих для потока воздуха, стремящегося выйти через нижнее основание усеченного конуса 2. The execution of the slots closed by the bottom plate 11 (see Fig. 3) further contributes to the exit of air through the slots 5, since the plate 11 acts as a guide for the flow of air, tending to exit through the lower base of the truncated cone 2.

Воздух, выйдя из щелей 5, дополнительно диспергируется встречными потоками пульпы, проходящими через пазы 6 и создающими интенсивную местную турбулентность. Расположение пазов 6 на соседних выступах 3 в шахматном порядке и выполнение их разновеликими создает условия для более равномерного диспергирования воздуха по поверхности конуса 2. The air leaving the slots 5 is additionally dispersed by the oncoming pulp flows passing through the grooves 6 and creating intense local turbulence. The location of the grooves 6 on the adjacent protrusions 3 in a checkerboard pattern and performing them with different sizes creates the conditions for a more uniform dispersion of air on the surface of the cone 2.

Выполнение щелей 5 трапецеидальной формы с меньшим верхним основанием 12 позволяет обеспечить более равномерное распределение воздуха по конической поверхности, т.к. воздух стремится выйти в зоне наименьшего сопротивления. The implementation of the slots 5 of a trapezoidal shape with a smaller upper base 12 allows for a more uniform distribution of air over the conical surface, because air tends to exit in the zone of least resistance.

Выполнение щелей 5 непосредственно за выступами 3 без зазора, против направления вращения полого конуса 2, также обеспечивает улучшение распределения воздуха по конической поверхности за счет того, что воздух, выходящий из щели 5, попадает в зону разрежения, образующегося при вращении аэратора за выступами 3, как раз в области расположения щели 5. The execution of the slots 5 directly behind the protrusions 3 without a gap, against the direction of rotation of the hollow cone 2, also improves the distribution of air over the conical surface due to the fact that the air exiting the slit 5 enters the rarefaction zone formed when the aerator rotates behind the protrusions 3, just in the area of the slot 5.

Таким образом, снижается сопротивление выходящему из щелей 5 воздуху. Thus, the resistance to the air leaving the slots 5 is reduced.

Равномерное распределение воздуха по конической поверхности аэратора повышает качество диспергированного воздуха, а следовательно, и эффективность флотации. The uniform distribution of air over the conical surface of the aerator increases the quality of the dispersed air, and hence the flotation efficiency.

Испытания предложенного аэратора проводились нами в течение 4-х лет и показали, что применение предлагаемого аэратора позволяет повысить качество аэрации пульпы, снизить энергозатраты на аэрирование и стабилизирует процесс флотации. Tests of the proposed aerator were carried out by us for 4 years and showed that the use of the proposed aerator improves the quality of pulp aeration, reduces energy consumption for aeration and stabilizes the flotation process.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. LIST OF REFERENCES.

1. А.С. СССР N 1217482, кл. B 03 D 1/14, 1986 г. 1. A.S. USSR N 1217482, class B 03 D 1/14, 1986

2. Заявка N 93032694/03, опубл. в БИ 9610 от 10.04.96 г.- прототип. 2. Application N 93032694/03, publ. in BI 9610 from 04/10/96 - the prototype.

Claims

1. An aerator comprising a hollow shaft with a pipe for supplying air and a hollow truncated cone mounted on the shaft with an opening in the lower base and protrusions and slots located evenly on the side surface of the cone at its lower base behind the protrusions, while the height of the slots is not more than 1 / 3 lengths of protrusions, characterized in that the slots are arranged along the generatrices of the truncated cone and are made not less than 1/6 of the height of the cone, while the total area of the slots is at least 30% of the cross-sectional area of the outlet for the Air chi.

2. The aerator according to claim 1, characterized in that the truncated cone at the lower base is made with a cylindrical shell.

3. The aerator according to claim 1, characterized in that the protrusions behind which the slots are located are made with different-sized grooves located above the slots, while on the adjacent protrusions the grooves are staggered in height.

4. The aerator according to claim 1, characterized in that the slit is made of a trapezoidal shape, while its smaller base is located on top.

5. The aerator according to claim 1, characterized in that a plate is installed in the lower part of the slit to direct the air flow.

6. The aerator according to claim 1, characterized in that the slot is located directly behind the protrusions, without a gap, against the direction of rotation of the hollow cone.