RU2535322C1

RU2535322C1 - Hydraulic separator

Info

Publication number: RU2535322C1
Application number: RU2013137991/03A
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Зашихин; Константин Евгеньевич Ананенко
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2014-12-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: hydraulic separator has cylindrical casing in form of two coaxial shells, their bottom edges are tightly connected with receivers of the separation products creating the casing bottom; separation chambers are installed inside the casing with clearance to it and bottom with possibility of rotation, chambers have pairs of U-shape guides with base upwards and radial plates in form of two coaxial cylindrical shells that together with casing create a communicating vessel; screen in form of separate segments of circular ring with possibility of their radial movement and removal, shaft with rotation drive, initial material feeder, receivers of separation products; base of each receiver of the separation products the inclined cylinder is installed, in the cylinder the rotating shaft with installed spiral (worm) is installed in parallel with its bottom; sections of narrow channels between cylindrical shells and pairs of U-shape guides made out of vertical crossing plates. Between the internal cylinder of the casing and receivers of separation products the diffusers are installed to feed ascending water. The inclined tray with branch is installed in top part along periphery of the external cylinder of the casing. Above the separation chamber a screen-apron is installed along the periphery of the internal part of the external cylinder of the casing; the screen-apron consists of two clamped and secured to the cylinder rings having angle section.

EFFECT: higher efficiency of separation.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для разделения частиц по гидравлической крупности, плотности, геометрическим размерам и может быть использовано в горной, строительной, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to a device for separating particles by hydraulic size, density, geometric dimensions and can be used in mining, construction, chemical and other industries.

Известен гидравлический классификатор зернистых материалов (А.с. №1738358, МПК B03B 5/62, бюллетень №21.92 г.). Гидравлический классификатор содержит цилиндрический корпус с днищем, выполненный в виде установленного меньшим основанием вверх усеченного конуса, в нижней части которого смонтированы патрубки - приемники для продуктов разделения. Внутри цилиндрического корпуса расположена цилиндрическая обечайка, соединенная с валом привода. На внешней стороне обечайки установлены с зазором к корпусу и днищу радиальные пластины, которые вместе с обечайкой образуют в корпусе вращающиеся разделительные камеры, над которыми установлен питатель исходного материала. К недостаткам известного гидравлического классификатора зернистых материалов, снижающим эффективность разделения частиц по крупности, относятся:Known hydraulic classifier of granular materials (A.S. No. 1738358, IPC B03B 5/62, Bulletin No. 21.92). The hydraulic classifier contains a cylindrical body with a bottom, made in the form of a truncated cone installed with a smaller base upwards, in the lower part of which there are mounted nozzles - receivers for separation products. Inside the cylindrical body is a cylindrical shell connected to the drive shaft. On the outer side of the shell, radial plates are installed with a gap to the body and the bottom, which together with the shell form rotating dividing chambers in the body, above which the source material feeder is mounted. The disadvantages of the known hydraulic classifier of granular materials that reduce the efficiency of separation of particles by size include:

- высота жидкости в разделительных камерах в радиальном направлении, ограниченная поверхностью усеченного конуса, различна, а следовательно, и время осаждения частиц одной гидравлической крупности различное;- the height of the liquid in the separation chambers in the radial direction, limited by the surface of the truncated cone, is different, and therefore, the deposition time of particles of the same hydraulic size is different;

- время осаждения частиц в жидкости и плюс время их скольжения по поверхности конического днища на неравных по длине участках от точки падения на эту поверхность до отверстий, ведущих в приемные патрубки, еще более различается, даже для частиц одинаковой формы (с одним коэффициентом трения);- the time of deposition of particles in the liquid and plus the time of their sliding on the surface of the conical bottom in areas of unequal length from the point of incidence to this surface to the holes leading to the receiving nozzles even more differs, even for particles of the same shape (with one coefficient of friction);

- образующийся на поверхности конуса слой сепарируемого материала высотой, равной зазору между разделительными пластинами и указанной поверхностью, будет периодически, по мере накопления, стекать в различные приемники продуктов разделения.- a layer of separated material formed on the surface of the cone with a height equal to the gap between the separation plates and the specified surface will periodically, as it accumulates, drain into various receivers of separation products.

Наиболее близким по технической сущности является гидравлический сепаратор (Патент РФ №2463112, МПК B03B 5/62, 2012 г.) для разделения частиц гидравлической крупности, плотности и геометрическим размерам, содержащий цилиндрический корпус, выполненный в виде двух соосных цилиндров, нижние кромки которых герметично соединены с приемниками продуктов сепарации, образуя днище корпуса; установленные внутри корпуса с зазором к нему и днищу с возможностью вращения разделительные камеры, с парами направляющих П-образной формы основанием вверх и радиальными пластинами, выполненные в виде двух соосных цилиндрических обечаек, которые образуют с корпусом сообщающийся сосуд; экран, выполненный в виде отдельных сегментов кругового кольца с возможностью их радиального перемещения и съема, вал с приводом вращения, питатель исходного материала, приемники продуктов разделения; устройство для стабилизации уровня воды в разделительных камерах - патрубок для слива и подачи воды, установленный по высоте внешнего цилиндра от верхней его кромки до уровня верхней кромки нижнего элемента радиальных пластин. Между цилиндрическими обечайками и парами П-образных направляющих установлены секции узких каналов, выполненных из вертикальных пересекающихся пластин. В основании каждого приемника продуктов разделения расположен наклонный цилиндр, в котором помещен параллельно его днищу вращающийся вал с насаженной на него спиралью (шнеком). Корпус выполнен в виде двух соосных цилиндров, нижние кромки которых герметично соединены с приемниками продуктов сепарации, образуя днище корпуса.The closest in technical essence is a hydraulic separator (RF Patent No. 2463112, IPC B03B 5/62, 2012) for separating particles of hydraulic size, density and geometric dimensions, containing a cylindrical body made in the form of two coaxial cylinders, the lower edges of which are hermetically sealed connected to the receivers of the separation products, forming the bottom of the body; dividing chambers installed inside the body with a gap to it and the bottom rotatably, with pairs of U-shaped guides with the base up and radial plates, made in the form of two coaxial cylindrical shells that form a communicating vessel with the body; a screen made in the form of individual segments of a circular ring with the possibility of their radial movement and removal, a shaft with a rotation drive, a source material feeder, receivers of separation products; a device for stabilizing the water level in the separation chambers is a pipe for draining and supplying water, installed along the height of the outer cylinder from its upper edge to the level of the upper edge of the lower element of the radial plates. Between the cylindrical shells and pairs of U-shaped guides installed sections of narrow channels made of vertical intersecting plates. At the base of each receiver of separation products is located an inclined cylinder in which a rotating shaft with a spiral (screw) mounted on it is placed parallel to its bottom. The housing is made in the form of two coaxial cylinders, the lower edges of which are hermetically connected to the receivers of the separation products, forming the bottom of the housing.

Основным недостатком известного аппарата является то, что при сепарации широко классифицированного материала происходит засорение всех продуктов разделения наиболее мелкими классами (заиливание), которые не вышли со сливом через патрубок для перелива воды из корпуса и с продуктами сепарации через разгрузочные устройства.The main disadvantage of the known apparatus is that during separation of a widely classified material, all separation products are clogged with the smallest classes (siltation), which did not come out with a drain through the pipe for overflowing water from the body and with separation products through unloading devices.

Заиливание продуктов неизбежно, т.к. разделительные камеры перемещаются по кругу и при прохождении ими одного и того же места несколько раз не осевшие ранее мелкие частицы осаждаются в приемники, предназначенные для более крупных зерен.Silting of products is inevitable, because The separation chambers move in a circle and when they pass through the same place several times smaller particles that have not settled before are deposited in receivers intended for larger grains.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение эффективности процесса разделения частиц по гидравлической крупности, плотности и размерам. Заданный технический результат достигается тем, что в разделительных камерах организован непрерывный восходящий поток воды, способствующий осветлению пульпы в сепараторе и разгрузке тонких и мелких классов со сливом. Кроме того, установлен экран-козырек, который предотвращает попадание твердых частиц в зазор между внешним неподвижным цилиндром корпуса и внешним цилиндром вращающейся разделительной камеры и препятствует в этом зазоре движению восходящей воды.The technical result to which the invention is directed is to increase the efficiency of the process of separating particles by hydraulic particle size, density and size. The desired technical result is achieved by the fact that in the separation chambers a continuous upward flow of water is organized, which contributes to clarification of the pulp in the separator and unloading of thin and small classes with a drain. In addition, a visor screen is installed, which prevents solid particles from entering the gap between the outer stationary cylinder of the housing and the outer cylinder of the rotating separation chamber and prevents the movement of rising water in this gap.

На фиг.1 показан гидравлический сепаратор (общий вид), на фиг.2 - разрез по А-А.In Fig.1 shows a hydraulic separator (General view), Fig.2 is a section along aa.

Гидравлический сепаратор содержит цилиндрический корпус, образованный внешним 1 и внутренним 2 цилиндрами, к нижней кромке которых прикреплены приемники продуктов разделения 3 с наклонным цилиндром 4, в котором помещен параллельно его днищу вращающийся вал 5 с насаженной на него спиралью 6 для их разгрузки. Внутри корпуса соосно с цилиндрами 1 и 2 с зазорами к ним и приемникам продуктов разделения установлена разделительная камера 7, выполненная из двух коаксиальных цилиндрических обечаек, соединенных парами радиальных перегородок П-образной формы основанием вверх 8. В зазоре между перегородками установлены пластины 9, выполненные из отдельных прямоугольных элементов (например, трех) с возможностью их вертикального перемещения и демонтажа. Разделительная камера посредством траверсы 10 связана с валом 11 и приводится во вращение электродвигателем 12. Сепаратор снабжен питателем исходного материала 13, установленным над разделительной камерой и наклонным желобом 14 для самотечной разгрузки слива сепаратора. В зазоре между разделительной камерой и приемниками продуктов разделения установлены пластины экрана 15 в виде сегментов кругового кольца с возможностью их перемещения и снятия. В разделительной камере на различных ее глубинах установлены секции узких каналов 16 (например, три секции), выполненные в виде пересекающихся вертикальных пластин, которые образуют зоны пристеночного осаждения. (фиг.3) В нижней части внутреннего цилиндра корпуса 2 радиально в одной плоскости установлены диффузоры 18 для подачи восходящей воды с возможностью регулировки ее расхода задвижками 19. Над разделительной камерой по периферии внутренней части внешнего цилиндра корпуса, предотвращающий попадание твердых частиц в зазор между внешним неподвижным цилиндром корпуса и внешним цилиндром вращающейся разделительной камеры и движение восходящего потока жидкости в этом зазоре, установлен экран-козырек 20, состоящий из двух зажатых и закрепленных к цилиндру колец углового профиля. Внутренняя часть верхнего кольца располагается над разделительной камерой, а нижнего кольца - в зазоре между внешними цилиндрами корпуса и разделительной камеры.The hydraulic separator comprises a cylindrical body formed by the outer 1 and inner 2 cylinders, to the lower edge of which there are attached receivers of separation products 3 with an inclined cylinder 4, in which a rotating shaft 5 with a spiral 6 mounted on it is placed parallel to its bottom for unloading them. A separating chamber 7 is made coaxially with cylinders 1 and 2 with gaps to them and receivers of separation products, made of two coaxial cylindrical shells connected by pairs of U-shaped radial partitions with base up 8. In the gap between the partitions, plates 9 made of individual rectangular elements (for example, three) with the possibility of their vertical movement and dismantling. The separation chamber by means of a traverse 10 is connected to the shaft 11 and is driven by an electric motor 12. The separator is equipped with a source material feeder 13 mounted above the separation chamber and an inclined trough 14 for gravity discharge discharge of the separator. In the gap between the separation chamber and the receivers of the separation products, screen plates 15 are installed in the form of segments of a circular ring with the possibility of their movement and removal. In the separation chamber at various depths, sections of narrow channels 16 are installed (for example, three sections), made in the form of intersecting vertical plates that form zones of wall deposition. (FIG. 3) In the lower part of the inner cylinder of the housing 2, diffusers 18 are installed radially in the same plane for supplying ascending water with the possibility of adjusting its flow rate with valves 19. Above the separation chamber at the periphery of the inner part of the outer cylinder of the housing, preventing solid particles from entering the gap between the outer the stationary cylinder of the housing and the outer cylinder of the rotating separation chamber and the movement of the upward fluid flow in this gap, a visor screen 20 is installed, consisting of two clamped and fixed to cylinder of rings of an angular profile. The inner part of the upper ring is located above the separation chamber, and the lower ring is in the gap between the outer cylinders of the housing and the separation chamber.

Сепаратор работает следующим образом. В режиме обогащения материала, содержащего частицы различной плотности и предварительно рассеянного на достаточно узкие классы крупности, устанавливаются пластины экрана 15 таким образом, чтобы препятствовать распределению частиц по всем приемникам продуктов сепарации и обеспечить разгрузку только из определенных приемников. На заданной высоте рабочей зоны сепаратора, в зависимости от крупности материала в питании, устанавливаются элементы радиальных пластин 9 и секции узких каналов 16. Корпус, образованный внешним 1 и внутренним 2 цилиндрами с приемниками продуктов сепарации 3, и установленная в нем разделительная камера 7 заполняются водой на соответствующий уровень рабочей зоны сепаратора. Камера посредством вала 11 и электродвигателя 12, связанных траверсой 10, приводится во вращение. Вал 5 и спираль 6 с помощью электродвигателя 17 каждого приемника продуктов разделения приводится во вращение. Задвижками 19 устанавливается необходимый расход воды через диффузоры 18 для разгрузки со сливом мелких (иловых) фракций. В камеру питателем 13 подается исходный материал в сухом виде или в виде жидкой пульпы. Частицы материала под действием гравитационной, архимедовой силы и силы сопротивления воды приобретают различную скорость осаждения и в зависимости от нее, а так же высоты, скорости вращения камеры и скорости восходящего потока воды распределяются по приемникам, пластинам экрана и в слив. За счет установленных последовательно секций узких каналов в зоне разделения реализуется дифференциальное ускорение частиц в процессе осаждения, следовательно, частицы материала распределяются по приемникам в соответствии с их плотностью. Более плотные частицы (частицы с большей инерцией) приобретают большее ускорение при резком переходе из зоны пристеночного осаждения в зону условно свободного осаждения, следовательно, быстрее осаждаются и концентрируются в зоне ценного продукта (концентрата). Далее при резком переходе из зоны условно свободного осаждения в зону пристеночного осаждения частицы относительно большей плотности замедляются менее интенсивно, что также является частью сепарационного механизма дифференциального ускорения. По ходу движения камер материал, накопившийся на пластинах экрана, посредством нижней части радиальных пластин механически транспортируется в соответствующие приемники продуктов обогащения. Разгрузка крупнозернистых продуктов производится из приемников за счет вращения шнека, а мелкозернистых (иловых) фракций, самотеком по наклонному желобу с патрубком в нижней его части.The separator works as follows. In the enrichment mode of a material containing particles of different densities and previously dispersed into fairly narrow particle size classes, plates of the screen 15 are installed in such a way as to prevent the distribution of particles across all receivers of separation products and to ensure unloading only from certain receivers. At a given height of the separator working zone, depending on the size of the material in the feed, elements of radial plates 9 and sections of narrow channels 16 are installed. The housing formed by the outer 1 and inner 2 cylinders with receivers of separation products 3 and the separation chamber 7 installed in it are filled with water to the appropriate level of the working area of the separator. The camera through the shaft 11 and the motor 12, connected by a traverse 10, is driven into rotation. The shaft 5 and the spiral 6 are rotated by an electric motor 17 of each receiver of separation products. The valves 19 set the required water flow through the diffusers 18 for unloading with the discharge of small (silt) fractions. The feed material 13 is fed into the chamber by the feeder 13 in dry form or in the form of liquid pulp. Particles of the material under the influence of gravitational, Archimedean and water resistance forces acquire different deposition rates and depending on it, as well as the height, speed of rotation of the chamber and the speed of the upward flow of water are distributed between the receivers, the plates of the screen and into the drain. Due to the successively established sections of narrow channels in the separation zone, differential acceleration of particles is realized during the deposition process, therefore, material particles are distributed among the receivers in accordance with their density. Denser particles (particles with greater inertia) acquire greater acceleration upon a sharp transition from the zone of near-wall deposition to the zone of conditionally free deposition, therefore, they precipitate and concentrate faster in the zone of a valuable product (concentrate). Further, upon a sharp transition from the zone of conditionally free deposition to the zone of near-wall deposition, particles of relatively higher density slow down less intensely, which is also part of the separation mechanism of differential acceleration. In the direction of the movement of the chambers, the material accumulated on the screen plates is mechanically transported through the bottom of the radial plates to the respective receivers of the enrichment products. Coarse-grained products are unloaded from the receivers due to the rotation of the screw, and fine-grained (silt) fractions, by gravity along the inclined trough with a pipe in its lower part.

В режиме гидравлической классификации материала для получения узких классов крупности пластины экрана 15 не устанавливаются, и разгрузка продуктов производится из всех приемников. Задвижками 19 осуществляется регулировка подачи воды через диффузоры 18 для извлечения со сливом частиц граничной крупности.In the hydraulic classification mode of the material to obtain narrow particle size classes, the plates of the screen 15 are not installed, and the products are unloaded from all receivers. The gate valves 19 are used to adjust the water supply through the diffusers 18 to extract boundary-sized particles with discharge.

Оптимизация процесса сепарации исходного материала производится изменением скорости вращения разделительной камеры, уровнем зоны сепарации, высотой секций узких каналов (зон дифференциального ускорения), протяженностью зоны условно свободного осаждения (расстоянием между двумя последовательными секциями узких каналов), числом секций по пути осаждения частиц и размером каналов, а также расходом восходящей воды в камерах разделения.The optimization of the process of separation of the source material is carried out by changing the speed of rotation of the separation chamber, the level of the separation zone, the height of the sections of narrow channels (zones of differential acceleration), the length of the zone of conditionally free deposition (the distance between two consecutive sections of narrow channels), the number of sections along the path of deposition of particles and the size of the channels , as well as the flow rate of rising water in the separation chambers.

Высокая эффективность разделения частиц по их крупности либо по плотности достигается тем, что аппарат практически исключает условия перемешивания этих частиц и реализует комбинацию сепарационных механизмов: разделение по скоростям осаждения, дифференциальное ускорение частиц и классификация в восходящем потоке жидкости.The high efficiency of separation of particles by their size or density is achieved by the fact that the apparatus virtually eliminates the mixing conditions of these particles and implements a combination of separation mechanisms: separation by deposition rate, differential particle acceleration and classification in an upward flow of liquid.

Claims

1. A hydraulic separator, including a cylindrical body, made in the form of two coaxial cylinders, the lower edges of which are hermetically connected to the receivers of the separation products, forming the bottom of the body, the separation chambers are installed inside the body with a gap to it and the bottom can rotate, with pairs of guides П- shaped base up and radial plates, made in the form of two coaxial cylindrical shells, which form a communicating vessel with the body, a screen made in the form of separate segments a circular ring with the possibility of their radial movement and removal, a shaft with a rotation drive, a source material feeder, separation product receivers, at the base of each separation product receiver there is an inclined cylinder in which a rotating shaft with a spiral (screw) mounted on it is placed parallel to its bottom, sections of narrow channels between cylindrical shells and pairs of U-shaped guides made of vertical intersecting plates, characterized in that between the inner cylinder of the housing and the receiver s separating products mounted diffusers for supplying uplink water.

2. The hydraulic separator according to claim 1, characterized in that in the upper part along the periphery of the outer cylinder of the housing there is an inclined trough with a nozzle.

3. The hydraulic separator according to claim 1, characterized in that a visor screen consisting of two angled profile rings clamped and fixed to the cylinder is installed over the separation chamber at the periphery of the inner part of the outer cylinder of the housing.