СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ (ВАРИАНТЫ) И АКУСТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК B03B5/02 

Изобретение относится к области рудоподготовки и обогащению полезных ископаемых, в частности к способам и техническим средствам, используемых для промывки сильно загрязненных глинистыми примесями материалов, а также может быть использовано для получения гомогенных смесей в химической, строительной и других отраслях промышленности.

Известен способ и устройство для промывки полезных ископаемых, включающее рабочую камеру, оснащенную излучателями мембранного типа (см. а.с. N 1344416, кл. В 03 В 5/02, 1985).

Более близким аналогом по технической сущности является устройство для промывки, включающее рабочую камеру с мембранами в виде упругих пластин (см. а.с. N 1776435, кл В 03 В 5/02, 1992).

Недостатками этих устройств является сложность конструкции и недостаточная эффективность промывки.

Задачей изобретения является повышение эффективности промывки.

Поставленная задача достигается тем, что в способе акустической обработки, включающем формирование ударных волн и излучение их в объем рабочей камеры установленной под эластичным днищем рабочей камеры упругой пластиной, один край упругой пластины закрепляют неподвижно, а другой - в подвижной опоре в упругосжатом состоянии, а среднюю часть пластины соединяют с эластичным днищем рабочей камеры, затем перемещают возвратно-поступательными перемещениями вдоль плоскости пластины подвижную опору с закрепленным в ней краем пластины. Предварительно перед окончательным креплением краев пластины в опорах упругую пластину выводят из состояния устойчивого равновесия путем предварительного ее изгиба. Возвратно-поступательные перемещения подвижной опоры изменяют кривизну упругой пластины с одновременным перпендикулярным перемещением (относительно направления перемещения подвижной опоры) упругой пластины. Средняя часть упругой пластины имеет максимальную амплитуду колебаний. И именно в этом месте пластина соединена с эластичным днищем рабочей камеры. Резкие перемещения упругой пластины и соединенного с ней эластичного днища позволяют формировать и передавать импульсы ударных волн в объем рабочей камеры. Прохождение ударных волн по рабочей камере, заполненной обрабатываемым материалом в водной среде, вызывает кавитационный эффект, позволяющий дезинтегрировать и очищать поверхность кускового материала с высокой скоростью.

Поставленная задача достигается также в способе акустической обработки, включающем формирование ударных волн и излучение их в объем рабочей камеры установленной под эластичным днищем рабочей камеры упругой пластиной, оба края пластины закрепляют в подвижных опорах, затем одновременно перемещают их возвратно-поступательными движениями в плоскости пластины вдоль длинной ее оси в противофазе. Одновременное перемещение в противофазе подвижных опор с закрепленной в них упругой пластиной обеспечивает сжатие и растяжение изначально выведенной из состояния устойчивого равновесия упругой пластины с меньшей величиной хода (в два раза) для достижения той же величины изгиба (амплитуды колебаний), что и предыдущем варианте. Этот вариант позволяет значительно увеличить скорость и амплитуду перемещения средней части упругой пластины, что, в свою очередь, существенно повышает крутизну фронта ударной волны, распространяющейся по рабочей камере.

Поставленная задача достигается в акустической установке, включающей рабочую камеру с эластичным днищем и площадной источник ударных волн под ней в виде упругой пластины, причем пластина установлена в упругосжатом состоянии, один ее край закреплен неподвижно, другой - шарнирно в подвижной опоре, а по линии максимальной амплитуды пластина плотно или с фиксированным воздушным зазором соединена с эластичным днищем, при этом подвижная опора соединена с электродвигателем посредством кривошипно-шатунного механизма. Упругосжатое состояние упругой пластины обеспечивает изначальный вывод ее из состояния устойчивого равновесия. Шарнирное крепление одного конца упругой пластины на подвижной опоре позволяет при возвратно-поступательных перемещениях шарнирного крепления с краем упругой пластины сжимать и растягивать пластину, меняя степень кривизны при каждом движении. Разница между точками поверхности пластины при максимальном и минимальном степенях сжатия пластины соответствует амплитуде колебаний. Фиксированный зазор обеспечивает разгон пластин до момента соприкосновения с эластичным дном рабочей камеры. Более высокая начальная скорость колебаний увеличивает показатель крутизны ударной волны, что повышает скорость обработки и снижает объем рабочей камеры.

Подвижная опора соединена с электродвигателем посредством кривошипно-шатунного механизма для перевода вращательного движения на электродвигателе в возвратно-поступательное.

Площадной источник может быть представлен набором пластин. Это обеспечивает надежное крепление краев упругих пластин и позволяет производить частичную замену и подбор жесткости площадного источника.

Площадной источник может быть представлен набором пластин, имеющих различную величину изначального сжатия. Возвратно-поступательные перемещения подвижной опоры в этом случае обеспечивают разную амплитуду колебаний пластин в источнике и приводят к эффекту наложения ударных волн в рабочей камере.

Площадной источник может быть выполнен в виде набора тонких упругих пластин с нанесением слоя смазки между смежными пластинами пакета. Набор тонких пластин с площадью сечения, равной заменяемой толстой пластины, обеспечивает повышенную долговечность источника. Смежные пластины в пакете при изгибах смещаются относительно друг друга, и смазка между пластинами снижает износ.

Смежные пластины набора установлены с фиксированным воздушным зазором по всей их длине. Воздушный зазор заменяет функцию смазки.

Площадной источник представлен упругой пластиной переменной толщины, причем меньшая толщина расположена в зоне ее соединения с эластичным днищем. Переменная толщина упругой пластины позволит снизить потери мощности за счет уменьшения инерционности при колебаниях и увеличить долговечность площадного источника.

Площадной источник может быть установлен поперек рабочей камеры. При таком размещении упругой пластины область застойных зон в рабочей камере может быть сведена до минимума, а ударные импульсы будут иметь одну фазу для всего объема рабочей камеры, что повышает эффективность промывки.

Указанная задача достигается в акустической установке, включающей рабочую камеру с эластичным днищем и площадной источник ударных волн под ней в виде упругой пластины, при этом пластина установлена в упругосжатом состоянии, при этом торцевые края упругой пластины закреплены неподвижно на раме, середина соединена с подвижной опорой, а по линии максимальной амплитуды пластина плотно или с фиксированным воздушным зазором соединена с эластичным днищем. При возвратно-поступательных перемещениях подвижная опора с закрепленной на ней в средней части упругой пластиной поочередно сжимает и растягивает обе ее половины. При этом в рабочей камере будет две зоны акустического излучения, работающие в противофазе.

Площадной источник может быть выполнен в виде набора пластин.

Площадной источник может быть выполнен в виде набора пластин, имеющих различную величину изначального сжатия.

Площадной источник может быть выполнен в виде набора пластин с нанесением слоя смазки между смежными пластинами.

Смежные пластины набора могут быть установлены с фиксированным воздушным зазором по всей их длине.

Площадной источник может быть представлен упругой пластиной переменной толщины, причем меньшая толщина расположена в зоне ее соединения с эластичным днищем.

Площадной источник может быть установлен поперек рабочей камеры.

Указанная задача достигается в акустической установке, включающей рабочую камеру с эластичным днищем и площадной источник ударных волн под ней в виде упругой пластины, отличающейся тем, что пластина установлена в упругосжатом состоянии, ее торцевые края с обеих сторон закреплены шарнирно на поворотных валах, при этом пластина в средней части соединена с эластичным днищем. Края упругой пластины закреплены шарнирно с обеих сторон на поворотных валах с целью усиления ударных импульсов при неизменной амплитуде.

Площадной источник может быть установлен поперек рабочей камеры.

Площадной источник может быть представлен упругой пластиной переменной толщины, причем меньшая толщина расположена в зоне ее соединения с эластичным днищем.

На фиг. 1 (а, б, в) показана схема возбуждения поперечных колебаний площадного источника при продольных возвратно-поступательных перемещениях подвижной опоры, представленной поворотным валом; на фиг. 2 (а, б, в) - изображены фазы площадного источника с двумя подвижными опорами, представленными поворотными валами; на фиг. 3 изображена акустическая установка, вид сбоку; на фиг. 4 - то же, вид сверху, где 1 - эластичное днище; 2 - рабочая камера, 3 - пластина, 4 - консольное защемление края пластины на раме, 5 - шарнирное крепление края пластины, 6 - поворотный вал, 7 - электродвигатель.

Работу устройства рассмотрим на примере конкретного исполнения.

Под эластичным днищем 1 рабочей камеры 2 устанавливают пластины 3, один край которых закрепляют консольным защемлением 4 неподвижно на раме в начале и в конце рабочей камеры 2, другим краем пластины 3 закреплены в шарнирном креплении 5 на поворотном валу 6, который установлен посредине рабочей камеры 2. Поворотный вал 6 соединен с электродвигателем 7 посредством кривошипно-шатунного механизма. Перед окончательной фиксацией краев пластин 3 в местах крепления ее выводят из состояния устойчивого равновесия. Для этого пластину 3 принудительно изгибают, причем выпуклой частью направляют в сторону эластичного днища 1 рабочей камеры 2. Среднюю часть упругой пластины 3 соединяют с эластичным днищем 1 рабочей камеры 2. Затем запускают электродвигатель 7. Поворотный вал 6 вместе с шарнирным креплением края пластины 5 посредством кривошипно-шатунного соединения начинает при повороте смещать шарнирное крепление края пластины 5. Поворот вала 6 в одну сторону сжимает одну пластину 3 и растягивает другую пластину 3. При сжимании пластины 3 увеличивается ее прогиб с одной стороны крепления и растягивается пластина 3 (уменьшая ее прогиб) с другой стороны. В начале движения (фиг. 1а) пластина 3 максимально вытянута и имеет минимальную амплитуду. Пластина 3, расположенная с другой стороны приводного вала 6, в этот момент имеет максимальную амплитуду. При повороте вала электродвигателя 7 на 1/4 оборота (фиг. 1б) пластины 3 с обеих сторон приводного вала 6 имеют одинаковую среднюю величину прогиба (амплитуду). После поворота вала электродвигателя 7 на 1/2 оборота (фиг. 1в) первая пластина 3 будет иметь максимальный прогиб, а пластина 3 с другой стороны приводного вала - минимальный. При полном повороте вала электродвигателя 7 пластины 3 займут исходное положение. При длине пластины 3, равной 1 метру, смещение шарнирного крепления на 10 мм в сторону ее сжимания позволит обеспечить прогиб (амплитуду), равный 64 мм. При сжатии пластины 3 на 20 мм амплитуда составит 85 мм. При зажиме краев пластины 3 в шарнирном креплении 5 с двух сторон (фиг. 2) осуществляется одновременное сжимание пластины 3 при встречном синхронном повороте поворотных валов 6. Двухваловый привод позволяет обеспечить аналогичную (для одновалового привода) амплитуду при меньшем угле поворота каждого вала 6 (в два раза) с более высокой скоростью перемещения пластины 3. Пластины 3 соединены с эластичным днищем 1 рабочей камеры 2 по линиям максимальной амплитуды и колебания от поперечного перемещения пластин 3 передаются в рабочую камеру 2, заполненную пульпой. В рабочей камере 2 под воздействием поперечных колебаний пластин 3 возникает волновой процесс, который обеспечивает интенсивную дезинтеграцию.

Изобретение предназначено для промывки сильно загрязненных глинистыми примесями материалов и для получения гомогенных смесей. Способ акустической обработки включает формирование ударных волн и излучение их в объем рабочей камеры, установленной под эластичным днищем рабочей камеры упругой пластиной, причем один край упругой пластины закрепляют неподвижно, а другой - в подвижной опоре в упругосжатом состоянии, а среднюю часть пластины соединяют с эластичным днищем рабочей камеры, затем перемещают возвратно-поступательными перемещениями вдоль плоскости пластины подвижную опору с закрепленным на ней краем пластины. Вариант способа акустической обработки включает формирование ударных волн и излучение их в объем рабочей камеры, установленной под эластичным днищем рабочей камеры, упругой пластиной, причем оба края пластины закрепляют в подвижных опорах, затем одновременно перемещают их возвратно-поступательными движениями в плоскости пластины вдоль длинной ее оси в противофазе. Акустическая установка включает рабочую камеру с эластичным днищем и площадной источник ударных волн под ней в виде упругой пластины, причем пластина установлена в упругосжатом состоянии, один ее край закреплен неподвижно, другой - шарнирно в подвижной опоре, а по линии максимальной амплитуды пластина плотно или с фиксированным воздушным зазором соединена с эластичным днищем, при этом подвижная опора соединена с электродвигателем посредством кривошино-шатунного механизма. Вариант акустической установки включает рабочую камеру с эластичным днищем и площадной источник ударных волн под ней в виде упругой пластины, пластина установлена в упругосжатом состоянии, при этом торцевые края упругой пластины закреплены неподвижно на раме, середина соединена с подвижной опорой, а по линии максимальной амплитуды пластина плотно или с фиксированным воздушным зазором соединена с эластичным днищем. Вариант акустической установки включает рабочую камеру с эластичным днищем и площадной источник ударных волн под ней в виде упругой пластины, пластина установлена в упругосжатом состоянии, ее торцевые края с обеих сторон закреплены шарнирно на поворотных валах, при этом пластина в средней части соединена с эластичным днищем. Изобретение позволяет повысить эффективность акустической обработки материала. 5 с. и 14 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ акустической обработки, включающий формирование ударных волн и излучение их в объем рабочей камеры установленной под эластичным днищем рабочей камеры упругой пластиной, отличающийся тем, что один край упругой пластины закрепляют неподвижно, а другой - в подвижной опоре в упругосжатом состоянии, а среднюю часть пластины соединяют с эластичным днищем рабочей камеры, затем перемещают возвратно-поступательными перемещениями вдоль плоскости пластины подвижную опору с закрепленным в ней краем пластины. 2. Способ акустической обработки, включающий формирование ударных волн и излучение их в объем рабочей камеры установленной под эластичным днищем рабочей камеры упругой пластиной, отличающийся тем, что оба края пластины закрепляют в подвижных опорах, затем одновременно перемещают их возвратно-поступательными движениями в плоскости пластины вдоль длинной ее оси в противофазе. 3. Акустическая установка, включающая рабочую камеру с эластичным днищем и площадной источник ударных волн под ней в виде упругой пластины, отличающаяся тем, что пластина установлена в упругосжатом состоянии, один ее край закреплен неподвижно, другой - шарнирно в подвижной опоре, а по линии максимальной амплитуды пластина плотно или с фиксированным воздушным зазором соединена с эластичным днищем, при этом подвижная опора соединена с электродвигателем посредством кривошипно-шатунного механизма. 4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что площадной источник представлен набором пластин. 5. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что площадной источник представлен набором пластин, имеющих различную величину изначального сжатия. 6. Установка по п.3, отличающаяся тем, что площадной источник выполнен в виде набора тонких упругих пластин с нанесением слоя смазки между смежными пластинами пакета. 7. Установка по любому из пп.4-6, отличающаяся тем, что смежные пластины набора установлены с фиксированным воздушным зазором по всей их длине. 8. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что площадной источник представлен упругой пластиной переменной толщины, причем меньшая толщина расположена в зоне ее соединения с эластичным днищем. 9. Установка по любому из пп.3-8, отличающаяся тем, что площадной источник установлен поперек рабочей камеры. 10. Акустическая установка, включающая рабочую камеру с эластичным днищем и площадной источник ударных волн под ней в виде упругой пластины, отличающаяся тем, что пластина установлена в упругосжатом состоянии, при этом торцевые края упругой пластины закреплены неподвижно на раме, середина соединена с подвижной опорой, а по линии максимальной амплитуды пластина плотно или с фиксированным воздушным зазором соединена с эластичным днищем. 11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что площадной источник выполнен в виде набора пластин. 12. Установка по п.10, отличающаяся тем, что площадной источник выполнен в виде набора пластин, имеющих различную величину изначального сжатия. 13. Установка по п.10, отличающаяся тем, что площадной источник выполнен в виде набора пластин с нанесением слоя смазки между смежными пластинами. 14. Установка по любому из пп. 11-13, отличающаяся тем, что смежные пластины набора установлены с фиксированным воздушным зазором по всей их длине. 15. Установка по п.10, отличающаяся тем, что площадной источник представлен упругой пластиной переменной толщины, причем меньшая толщина расположена в зоне ее соединения с эластичным днищем. 16. Установка по любому из пп.10-15, отличающаяся тем, что площадной источник установлен поперек рабочей камеры. 17. Акустическая установка, включающая рабочую камеру с эластичным днищем и площадной источник ударных волн под ней в виде упругой пластины, отличающаяся тем, что пластина установлена в упругосжатом состоянии, ее торцевые края с обеих сторон закреплены шарнирно на поворотных валах, при этом пластина в средней части соединена с эластичным днищем. 18. Установка по п.17, отличающаяся тем, что площадной источник установлен поперек рабочей камеры. 19. Установка по п.17 или 18, отличающаяся тем, что площадной источник представлен упругой пластиной переменной толщины, причем меньшая толщина расположена в зоне ее соединения с эластичным днищем.