БЕЗРЕШЕТЧАТЫЙ ВИБРАЦИОННЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2001 года по МПК B07B13/00 

Предлагаемое изобретение относится к безрешетчатой установке для сортировки неодинаковых твердых частиц, в частности к безрешетчатому вибрационному сепаратору.

Твердые неодинаковые частицы обычно разделяются (сортируются) с помощью сортировочного устройства с сеткой или решеткой. К таким сортировочным устройствам с сеткой или решеткой относятся устройства с решеткой с вращающейся осью, устройства с цилиндрической решеткой, устройства с вибрационной решеткой и т.п.

Цилиндрическая решетка представляет собой металлический цилиндр, снабженный некоторым количеством отверстий по его периферии, который приводится в движение с помощью двигателя, при этом подлежащие сортировке частицы загружаются внутрь цилиндра, и те частицы, диаметр которых меньше, чем отверстия в решетке, будут высыпаться наружу, когда цилиндр будет приводиться двигателем в движение; устройство с вибрационной решеткой содержит вибрационный лоток и решетку, при этом находящиеся в лотке частицы при приложении к лотку вибраций падают на решетку, и те частицы, диаметр которых меньше отверстий в решетке, проваливаются сквозь решетку, чем обеспечивается сортировка сыпучего материала.

Все эти вышеупомянутые сортировочные устройства содержат решетку, и им присущ тот недостаток, что при работе отверстия решетки забиваются частицами, что снижает производительность сортировки. Кроме того, размер отверстий решетки является стандартным, разница между стандартными размерами отверстий решеток больше, и невозможно обеспечить сортировку любых гранулированных материалов, так что такие сортировочные устройства имеют ограниченное применение.

В отрасли обогащения полезных ископаемых обычно используются сортировочные устройства без решеток, такие как лотковые виброконвейеры, качалки и т. д. Лотковым виброконвейерам присуще то преимущество, что сначала можно получать рудный концентрат с крупными гранулами, затем сцепление частиц руды уменьшается, поэтому производительность на единицу площади велика. Есть много типов лотковых виброконвейеров, но всем им присущи те или иные недостатки: они занимают большую площадь, не обеспечивается удаление рудного концентрата, их неудобно обслуживать и ремонтировать, они тяжелы, работа с ними сопряжена с большим риском несчастного случая, производительность погрузочно-разгрузочных операций на единицу площади низка и т.д.

Кроме того, что касается вибрационного дозатора и конвейера, которые используются для ссылок как уровень техники, то для вибрационного дозатора характерно то, что у него большая амплитуда и низкая частота; а для конвейера характерно то, что у него малая амплитуда и высокая частота. Они выполняют функцию обеспечения вибраций и переноса материала, но не выполняют функции сортировки частиц материала. Для качалки характерен высокий коэффициент обогащения руды (может быть более чем в 100 раз), то есть коэффициент повышения содержания полезного ископаемого в рудном концентрате на выходе, и при этом одновременно обеспечивается отвод пустой породы. Качалка может обеспечивать более высокую эффективность, чем лотковый виброконвейер, при сортировке более мелких частиц, она пригодна для сортировки гранул с размерами менее 3 мм. Частицы руды при обогащении с помощью качалки располагаются в виде сегмента, так что в соответствии с требованиями можно получать несколько продуктов, чем обеспечивается преимущество при дальнейшей обработке соответствующей руды и повышение коэффициента извлечения металла. Самым большим недостатком качалки является большая занимаемая площадь и низкая производительность.

Кроме того, следует заметить, что хотя при использовании вышеуказанных безрешетчатых сепараторов, таких как лотковые виброконвейеры и качалки, не возникает проблемы забивания отверстий, но сортируемый материал должен быть погружен в водную среду, то есть должна осуществляться мокрая сортировка, в результате чего более мелкие частицы смываются потоком жидкости, и только потом получается сортируемый материал, это представляет недостаток не только в том отношении, что оборудование усложняется, является тяжелым и занимает большую площадь, но также и в том отношении, что требуется обеспечение водой и ее канализацией, велики энергетические потери, высока стоимость и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является вибрационный сепаратор для сортировки материала одинаковой плотности, содержащий лоток с дном в виде пластины, опорные элементы, систему генерирования вибраций для сообщения вибраций лотку и направляющие лопасти для направления и выгрузки частиц материала (SU 848094, кл. В 07 В 13/00, 1981 г.).

Недостатком указанного вибрационного сепаратора является невозможность сортировки материала с различными гранулометрическими характеристиками.

Целью предлагаемого изобретения является устранение недостатков, присущих вышеуказанным сортировочным устройствам с решетками и безрешетчатым сепараторам (лотковым виброконвейерам, качалкам), и создание безрешетчатого вибрационного сепаратора, конструкция которого была бы простой и который был бы пригоден для сортировки материала с любыми гранулометрическими характеристиками и в то же время обладал бы высокой производительностью, был пригоден для промышленной сортировки больших количеств материала, при этом экономились бы сырье и энергия, а эффективность и качество сортировки были бы высокими.

Указанная цель достигается за счет того, что в вибрационном сепараторе для сортировки материала одинаковой плотности, включающем лоток с дном в виде пластины, опорные элементы, систему генерирования вибраций для сообщения вибраций лотку, направляющие лопасти для направления и выгрузки частиц материала, распределенных по слоям благодаря вибрации лотка, причем верхний край каждой направляющей лопасти шарнирно соединен с соответствующим горизонтальным валом у выпускного отверстия лотка с возможностью принятия направляющими лопастями наклонного положения под острым углом к дну лотка при закрытом выпускном отверстии, а также средства регулирования положения направляющих лопастей, опорные элементы выполнены в виде рам, расположенных с возможностью совершения колебательного движения с одной степенью свободы, при этом направляющие лопасти расположены по отношению к дну лотка под углом от 0 до 9^o в рабочем состоянии, причем угол, образуемый с дном лотка более высокой направляющей лопастью, больше, чем угол, образуемый с дном лотка соседней с ней более низкой направляющей лопастью, на величину от 1 до 3^o, при этом система генерирования вибраций состоит из вибраторов, которые установлены на лотке попарно и симметрично относительно его поперечной или продольной центральной оси, а в каждой паре вибраторы выполнены с возможностью вращения в противоположных направлениях и с возможностью генерирования колебаний одной и той же частоты с разностью фаз 180^o, так что обеспечена возможность колебаний лотка только с одной степенью свободы в направлении к передней верхней части его выходного конца.

Каждая из рам с одной степенью свободы, расположенных на обеих сторонах лотка, может содержать две или более групп из одного или более параллельных наклонных главных опорных элементов и одинаковое количество эластичных ударопоглощающих вспомогательных опорных элементов, при этом верхний и нижний концы каждого главного опорного элемента соединены соответственно с лотком и базой посредством горизонтальных валов, служащих опорными ребрами, при этом главные опорные элементы обеспечивают для соединительных валов точки опоры и образуют со стороны выходного конца лотка один и тот же острый угол с дном лотка, а верхние концы главных опорных элементов каждой группы соединены посредством валов с одинаковым количеством параллельных эластичных ударопоглощающих вспомогательных опорных элементов, нижние концы которых зафиксированы на базе, при этом угол между главным опорным элементом и соответствующим эластичным ударопоглощающим вспомогательным опорным элементом составляет величину от 85^o до 90^o.

Горизонтальный вал, шарнирно соединенный с верхним краем направляющей лопасти, может быть выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении и фиксации в заданном положении.

Внутренняя поверхность лотка может иметь покрытие из коррозионностойкого и износоустойчивого материала.

Главный опорный элемент, эластичный ударопоглощающий вспомогательный опорный элемент и вибратор могут быть размещены с возможностью регулирования их взаимного положения.

Лоток выполнен открытым и имеет плоское дно, на выходном конце в дне выполнено выпускное отверстие, лоток поддерживается двумя или более группами рам с одной степенью свободы, то есть имеющих возможность совершать колебательные движения в одном направлении.

Лоток поддерживается всей совокупностью опорных элементов. Эластичный ударопоглощающий вспомогательный элемент обладает гибкостью и на колебания лотка может реагировать усилением этих колебаний с одновременным гашением грубых толчков, могущих повредить при работе устройства базу, что способствует повышению срока службы оборудования, к тому же лоток принуждается к совершению эффективных колебательных движений с одной степенью свободы (то есть в одном направлении). Эти эластичные ударопоглощающие вспомогательные элементы совместно с главными поддерживающими элементами обеспечивают поддержку лотка. Вибраторы установлены на лотке парами симметрично его поперечной или продольной центральной линии. Все вибраторы обеспечивают одинаковую частоту колебаний, в каждой паре вибраторы вращаются в противоположных направлениях с разницей по фазе 180^o, при этом равнодействующая возникающих при поперечном движении сил носит колебательный характер, что принуждает лоток совершать эффективные колебательные движения с одной степенью свободы в направлении передней верхней части его выхода, при этом также снижается шум. Система направляющих лопастей состоит из одной или более лопастей (пластин), расположенных наклонно по отношению к лотку. Верхний конец каждой направляющей лопасти имеет шарнирное соединение с соответствующим горизонтальным валом у выхода лотка, угол между направляющей лопастью и дном лотка является острым и составляет величину преимущественно в пределах от 1 до 10^o. Каждый из горизонтальных валов может быть передвинут в вертикальном направлении и расположен у выпускного отверстия лотка в целях обеспечения настройки положения нижнего края соответствующей направляющей лопасти по высоте. Предлагаемым изобретением предусмотрено также одно или более средств настройки направляющих лопастей, посредством которых обеспечивается возможность настройки угла между соответствующей направляющей лопастью и дном лотка, при этом каждое средство настройки направляющей лопасти обеспечивает регулирование зазора между соответствующей направляющей лопастью и выходным отверстием на дне лотка посредством настройки угла между соответствующей направляющей лопастью и дном лотка.

При работе вибраторы обеспечивают постоянную вибрацию частиц сортируемого материала, находящихся в лотке, которые при этом распределяются по слоям в соответствии с гранулометрическими характеристиками таким образом, что более мелкие частицы переходят в более низкие слои, а более крупные - в более высокие слои. Регулируя средства настройки направляющих лопастей или перемещая и устанавливая в определенном положении по вертикали горизонтальные валы, можно настроить нижний край одной или более направляющих лопастей на надлежащее выходное отверстие, предназначенное для выведения из лотка частиц с определенными гранулометрическими характеристиками, в это время зазор между направляющей лопастью для наинизшего слоя и выходным отверстием в дне лотка таков, что обеспечивается как раз выведение частиц этого нижнего слоя. Частицы нижнего слоя через выходное отверстие покидают лоток, побуждаемые к этому колебаниями последнего. А частицы с разными гранулометрическими характеристиками из других слоев продолжают продвигаться в направлении выходного конца лотка и, переваливаясь через соответствующую направляющую лопасть, в процессе вибраций скатываются с лотка, после чего работа по сортировке или разделению частиц с разными гранулометрическими характеристиками завершается.

В целях повышения эффективности сортировки, а также износостойкости и коррозионной устойчивости внутренняя поверхность лотка снабжена соответствующим покрытием.

При использовании вибрационного лотка, показанного на фиг. 1, вместо известных решетчатых устройств частицы могут вибрировать по определенному типу, с определенными амплитудой и частотой таким образом, что при этом более крупные частицы поднимаются вверх, а более мелкие - опускаются вниз. По истечении определенного времени работы в режиме вибраций средство настройки оттягивает направляющую лопасть вверх, в результате чего обеспечивается выведение мелких частиц через выпускное отверстие в дне лотка, а крупные частицы продвигаются по направлению к выходному концу лотка, переваливаются через верхний край направляющей лопасти и скатываются с лотка, после чего вибрационная сортировка частиц с разными гранулометрическими характеристиками завершается. Предлагаемое изобретение проявляет себя наилучшим образом в таких отраслях, как производство удобрений, сортировка зерен сельскохозяйственных культур, в рудной и металлургической отраслях, при этом наилучший эффект обеспечивается при сортировке сухого материала одинаковой плотности. Для предотвращения корродирования и износа лотка его внутренняя поверхность может быть облицована покрытием, соответствующим физическим и химическим свойствам сортируемого материала.

Безрешетчатый вибрационный сепаратор по предлагаемому изобретению, особенно имеющий несколько направляющих лопастей, может найти широкое применение для массовой сортировки материалов при промышленном производстве, например, при обогащении РУД, разделении зерен в пищевой промышленности, сортировке угля в угольной промышленности, при этом достигается производительность сортировки до 180 тонн в час.

Далее предлагаемое изобретение описывается более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи с рассмотрением вариантов.

На фиг. 1 схематично показан безрешетчатый вибрационный сепаратор по предлагаемому изобретению с вибраторами, установленными симметрично по сторонам лотка.

На фиг. 2 схематично показан безрешетчатый вибрационный сепаратор по предлагаемому изобретению с вибраторами, установленными над лотком.

На фиг. 3 схематично дан вид с целью иллюстрации угла установки направляющей лопасти в лотке.

На фиг. 4 схематично дан вид с целью иллюстрации угла, образуемого направляющей лопасти в лотке при перемещении горизонтального вала вверх.

На фиг. 5 схематично изображено, как рамы с одной степенью свободы поддерживают лоток.

На прилагаемых чертежах использованы следующие обозначения:
1 - лоток; 2 - главный опорный элемент; 3 - эластичный ударопоглощающий вспомогательный опорный элемент; 4 - средство настройки направляющей лопасти; 5 - вибратор; 6 - направляющая лопасть; 7 - горизонтальный вал; 8 - выпускное отверстие для мелких частиц; 9, 10, 11- валы; 12 - база.

Как показано на фиг. 1, лоток 1 представляет собой желоб с плоским дном. Вблизи выходного конца лотка имеется выпускное отверстие 8, которое сверху прикрыто направляющей лопастью 6. Одна сторона направляющей лопасти 6 имеет шарнирное соединение с горизонтальным валом 7 и выходит за пределы лотка, а другая его сторона опирается на лоток. Один конец средства настройки 4, предназначенного для настройки направляющей лопасти, находится посередине под направляющей лопастью 6, а другой его конец соединен с верхней штангой (на чертеже не показана). Имеющий одну степень свободы главный опорный элемент 2 и эластичный ударопоглощающий вспомогательный опорный элемент 3 поддерживают корпус лотка 1. Эластичный ударопоглощающий вспомогательный опорный элемент 3 гасит грубые толчки, которые могут иметь место при работе вибратора 5.

Несколько направляющих лопастей 6, своими верхними концами по отдельности шарнирно соединенных с горизонтальными валами перпендикулярно выходному концу лотка, образуют группу направляющих лопастей, при этом для настройки каждой направляющей лопасти 6 используется одно или несколько средств настройки 4, благодаря чему можно осуществлять одновременную сортировку материала, гранулометрический состав которого имеет более двух уровней зернистости. Каждая направляющая лопасть образует свой угол с дном лотка 1. Угол более высокой направляющей лопасти обычно на 1-3^o больше, чем угол более низкой.

При надлежащем подборе взаимного расположения имеющего одну степень свободы главного опорного элемента 2, эластичного ударопоглощающего вспомогательного опорного элемента 3 и вибратора 5 обеспечивается желательный режим вибраций лотка 1 и достигается оптимальная эффективность сортировки.

На фиг. 2 схематично показан безрешетчатый вибрационный сепаратор с вибраторами 5, установленными симметрично над лотком 1. В нерабочем состоянии направляющая лопасть и дно лотка образуют между собой острый угол, а горизонтальный вал может перемещаться вертикально вверх.

На фиг. 3 иллюстрируется состояние, когда горизонтальный вал находится в наинизшем по вертикали положении относительно выходного конца лотка. Угол наклона направляющей лопасти является острым, когда направляющая лопасть покрывает выпускное отверстие полностью. Как только направляющая лопасть 6 открывает выпускное отверстие, этот угол оказывается в диапазоне приблизительно от 9 до 0^o, что составляет оптимальный рабочий угол направляющей лопасти.

На фиг. 4 иллюстрируется состояние, когда горизонтальный вал находится в произвольном положении по вертикали. При этом угол направляющей лопасти больше или равен рабочему углу, когда направляющая лопасть полностью покрывает выпускное отверстие, но все же когда направляющая лопасть в рабочем состоянии, угол составляет величину от 9 до 0^o, а именно в рабочем состоянии этот угол больше 0, но меньше 9^o.

На фиг. 5 схематично иллюстрируется, как рамы с одной степенью свободы поддерживают лоток 1. Как можно видеть на чертеже, безрешетчатый вибрационный сепаратор по предлагаемому изобретению содержит две группы рам с одной степенью свободы, каждая из которых состоит из параллельных наклонных главных опорных элементов 2, концы которых шарнирно соединены с валом 9, и из эластичных ударопоглощающих вспомогательных опорных элементов 3, перпендикулярно пересекающихся с главными опорными элементами 2 и соединенных с ними валами 11. Нижний конец главного опорного элемента 2 соединен с базой 12 с помощью вала 10. Нижний конец эластичного ударопоглощающего вспомогательного опорного элемента 3 прикреплен к базе 12. Обе группы рам с одной степенью свободы поддерживают лоток через соответствующие валы 9. С началом работы (при включении питания) вибратор 5 начинает сообщать всему лотку колебательные движения, что заставляет частицы сортируемого материала распределяться по слоям, так что более крупные частицы поднимаются вверх, а более мелкие опускаются вниз. По истечении некоторого времени работы в таком режиме расслоенные частицы продвигаются по направлению к выходному концу лотка, затем переваливаются через соответствующую направляющую лопасть и скатываются с лотка 1. С помощью верхней штанги средство настройки 4 подтягивает направляющую лопасть вверх, в результате чего угол между нижней направляющей лопастью и выпускным отверстием для частиц устанавливается на такую величину, чтобы обеспечивался выпуск мелких частиц через выпускное отверстие 8 в дне лотка. После этого вибрационная сортировка частиц заканчивается. Предлагаемое изобретение особенно эффективно при сортировке сухого материала одинаковой плотности. Оно может найти применение в таких отраслях, как производство удобрений и производство зерновых, а также в рудной и металлургической промышленности.

Сепаратор может быть использован для разделения материалов по гранулометрическим характеристикам, используемых в сельском хозяйстве, например семян и удобрений, в рудной и металлургической отраслях промышленности. Безрешетчатый вибрационный сепаратор состоит из лотка, системы опорных элементов, системы генерирования вибраций, направляющих лопастей и средства их настройки для направления распределенных по слоям частиц. Лоток с дном в виде плоской пластины и двумя выходными каналами является открытым и поддерживается с помощью системы опорных элементов в виде двух рам с одной степенью свободы. На лотке установлена система генерирования вибраций в виде вибраторов, установленных на лотке попарно и симметрично относительно его продольной или поперечной центральной линии с возможностью вращения с одной и той же частотой и разницей по фазе 180°, обеспечивая вибрацию лотка с одной степенью свободы в направлении передней верхней части выходного конца. Направляющие лопасти расположены под углом от 0 до 9° в рабочем состоянии, с большим углом наклона более высокой направляющей лопасти на величину от 1 до 3°. Изобретение повышает эффективность сортировки материала с гранулометрическим составом разных уровней зернистости и однородной плотности. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Вибрационный сепаратор для сортировки материала одинаковой плотности, включающий лоток с дном в виде пластины, опорные элементы, систему генерирования вибраций для сообщения вибраций лотку, направляющие лопасти для направления и выгрузки частиц материала, распределенных по слоям благодаря вибрации лотка, при этом верхний край каждой направляющей лопасти шарнирно соединен с соответствующим горизонтальным валом у выпускного отверстия лотка с возможностью принятия направляющими лопастями наклонного положения под острым углом к дну лотка при закрытом выпускном отверстии, и средства регулирования положения направляющих лопастей, отличающийся тем, что опорные элементы выполнены в виде рам, расположенных с возможностью совершения колебательного движения с одной степенью свободы, при этом направляющие лопасти расположены по отношению к дну лотка под углом от 0 до 9^o в рабочем состоянии, причем угол, образуемый с дном лотка более высокой направляющей лопастью, больше, чем угол, образуемый с дном лотка соседней с ней более низкой направляющей лопастью, на величину от 1 до 3^o, при этом система генерирования вибраций состоит из вибраторов, которые установлены на лотке попарно и симметрично относительно его поперечной или продольной центральной оси, а в каждой паре вибраторы выполнены с возможностью вращения в противоположных направлениях и с возможностью генерирования колебаний одной и той же частоты с разностью фаз 180°, так что обеспечена возможность колебаний лотка с одной степенью свободы в направлении к передней верхней части его выходного конца. 2. Вибрационный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что каждая из рам с одной степенью свободы содержит две или более групп из одного или более параллельных наклонных главных опорных элементов и одинаковое количество эластичных ударопоглощающих вспомогательных опорных элементов, при этом верхний и нижний концы каждого главного опорного элемента соединены соответственно с лотком и базой посредством горизонтальных валов, служащих опорными ребрами, при этом главные опорные элементы обеспечивают для соединительных валов точки опоры и образуют со стороны выходного конца лотка один и тот же острый угол с дном лотка, а верхние концы главных опорных элементов каждой группы соединены посредством валов с одинаковым количеством параллельных эластичных ударопоглощающих вспомогательных опорных элементов, нижние концы которых зафиксированы на базе, при этом угол между главным опорным элементом и соответствующим эластичным ударопоглощающим вспомогательным опорным элементом составляет величину от 85 до 95^o. 3. Вибрационный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что горизонтальный вал, шарнирно соединенный с верхним краем направляющей лопасти, выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении и фиксации в заданном положении. 4. Вибрационный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность лотка имеет покрытие из коррозионностойкого и износоустойчивого материала. 5. Вибрационный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что главный опорный элемент, эластичный ударопоглощающий вспомогательный опорный элемент и вибратор размещены с возможностью регулирования их взаимного положения.