МОДУЛЬНАЯ КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ ЧАША ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОНЦЕНТРАТОРА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2023 года по МПК B03B5/32 

Область техники

[0001] Заявляемое изобретение относится к устройствам, предназначенным для обогащения полезных ископаемых, и может быть использовано для разделения твердых частиц по плотности. В качестве примера заявляемое изобретение может быть использовано для переработки золотосодержащих руд и тонкодисперсных песков, а также медно-никелевых руд, не поддающихся магнитной сепарации.

Уровень техники

[0002] Известно техническое решение, раскрытое в патенте на изобретение RU 2579160 C1 (МПК B03B 5/32, H02K 33/00, B04B 7/08, B04B 9/10; опубликовано 10.04.2016) «Центробежный концентратор», которое представляет собой центробежный концентратор периодического действия. Известное устройство содержит конусообразную концентрационную чашу. Внутренний каркас концентрационной чаши выполнен монолитным и состоит из основания и боковой стенки. Боковая стенка каркаса содержит ряд металлических ребер каркаса. Рабочая поверхность концентрационной чаши образована внутренней поверхностью концентрационной чаши и содержит ряд выступов, образованных ребрами каркаса, и полостей, расположенными между ними.

[0003] Известное устройство имеет ряд недостатков, а именно, тот факт, что внутренний каркас концентрационной чаши выполнен монолитным, что исключает возможность замены верхней и нижней части концентрационной чаши независимо друг от друга, а также исключает возможность вертикального разделения концентрационной чаши на взаимозаменяемые вертикальные сегменты. Недостатком также является то, что в источнике площадь поперечного сечения выступов одинакова у всех выступов, в том числе ширина выступов и угол наклона полок этих выступов являются одинаковыми, что приводит к снижению износостойкости элементов устройства в связи с неравномерным распределением нагрузки при эксплуатации. Также не обеспечивается достаточная эффективность сепарации, так как одинаковые выступы не позволяют учитывать изменяемую плотность и содержание сепарируемых веществ в процессе сепарации. В заявляемом техническом решении эффективность устройства достигается возможным выполнением выступов сложной конфигурации, например, синусоидальной формы или с выполнением на полках выступов вертикальных выступов, например, в виде зуба.

[0004] Известно техническое решение, раскрытое в заявке на патент на изобретение WO 2019144179 A1 (МПК B04B 15/06, B04B 7/08, B04B 7/14; опубликовано 01.08.2019) «Чаша для центробежного концентратора периодического действия», которое представляет собой концентрационную чашу центробежного концентратора. Известная концентрационная чаша состоит из, по крайней мере, двух вертикальных сегментов полых внутри, каждый из которых состоит из двух вертикальных частей. В конструкции вертикальных сегментов с внутренней стороны выполнены выступы и полости, расположенные между выступами. В полостях выполнены форсунки для впрыска ожижающей жидкости. На поверхности, по крайней мере, одного выступа закреплена, по крайней мере, одна вставка из износостойкого материала. В качестве одного из возможных вариантов реализации известной концентрационной чаши, вставки из износостойкого материала могут быть расположены внутри выступов вертикальных сегментов концентрационной чаши.

[0005] Недостатком является то, что в источнике площадь поперечного сечения выступов одинакова у всех выступов, в том числе ширина выступов и угол наклона полок этих выступов являются одинаковыми, что приводит к снижению износостойкости элементов устройства в связи с неравномерным распределением нагрузки при эксплуатации. Также не обеспечивается достаточная эффективность сепарации, так как одинаковые выступы не позволяют учитывать изменяемую плотность и содержание сепарируемых веществ в процессе сепарации. В заявляемом техническом решении эффективность устройства достигается возможным выполнением выступов сложной конфигурации, например, в виде синусоидальной формы или с выполнением на полках выступов вертикальных выступов, например, в виде зуба.

[0006] Другим близким к заявляемому изобретению можно считать решение, раскрытое в патенте на изобретение US 7144360 B2 (МПК B04B 11/04; опубликовано 05.12.2006) «Центробежный сепаратор со вставным элементом полосчатой формы, установленным в чаше», которое представляет собой центробежный концентратор периодического действия. Известное устройство содержит конусообразную концентрационную чашу. Внутренний каркас концентрационной чаши выполнен модульным и содержит основание и боковую стенку, верхняя часть которой выполнена съемной. При этом боковая стенка внутреннего каркаса концентрационной чаши, в свою очередь, содержит металлические ребра, образующие выступы на рабочей поверхности концентрационной чаши, и, полости для сбора продуктов гравитационного разделения смеси. Металлические ребра внутреннего каркаса прикреплены к модульной боковой стенке внутреннего каркаса концентрационной чаши с помощью крепежных элементов, образующих внутреннюю опорную конструкцию. Металлические ребра внутреннего каркаса концентрационной чаши, в свою очередь, покрыты эластичным материалом, образующим рабочую поверхность, выполненную с возможностью замены. К выступам на рабочей поверхности, образованным металлическими ребрами внутреннего каркаса, снаружи прикреплены вставки из износостойкого материала. Полости, расположенные между выступами, образованными ребрами внутреннего каркаса на рабочей поверхности концентрационной чаши, снабжены форсунками для впрыска ожижающей жидкости.

[0007] Известное устройство работает следующим образом. Внутрь конусообразной концентрационной чаши с помощью устройства подачи исходного материала подают смесь. После этого обеспечивают вращение концентрационной чаши. Затем по форсункам подают ожижающую жидкость, а компоненты смеси, обладающие большей плотностью, собираются в полостях рабочей поверхности, после чего их выводят с помощью устройства разгрузки концентрата. Также с помощью устройства отвода хвостов выводят легкие фракции, полученные в результате процесса гравитационной сепарации.

[0008] Известное техническое решение имеет ряд существенных недостатков, которые заключаются в том, что в источнике площадь поперечного сечения выступов одинакова у всех выступов, в том числе ширина выступов и угол наклона полок этих выступов являются одинаковыми, что приводит к снижению износостойкости элементов устройства в связи с неравномерным распределением нагрузки при эксплуатации. Также не обеспечивается достаточная эффективность сепарации, так как одинаковые выступы не позволяют учитывать изменяемую плотность и содержание сепарируемых веществ в процессе сепарации. В заявляемом техническом решении эффективность устройства достигается возможным выполнением выступов сложной конфигурации, например, в виде синусоидальной формы или с выполнением на полках выступов вертикальных выступов, например, в виде зуба.

[0009] Известно другое решение (RU 2775527 C1; опубл. 04.07.2022; МПК: B04B 3/00, B04B 7/08, B03B 5/28, B03B 5/32), в котором описана конструкция модульной концентрационной чаши центробежного концентратора, состоящей из соединенных между собой верхней и нижней частей, а также прикрепленной к ним рабочей поверхности, при этом верхняя часть чаши имеет внутренний каркас, рабочая поверхность покрывает внутреннюю поверхность верхней части концентрационной чаши с образованием выступов и полостей между выступами, при этом, для формирования, по крайней мере, одного выступа к внутреннему каркасу верхней части чаши прикреплена, по крайней мере, одна вставка.

[0010] Недостатком данного технического решения является недостаточно высокая износостойкость, связанная с абразивным износом выступов в ходе эксплуатации устройства. При этом износ происходит неравномерно, увеличиваясь от нижних выступов к верхним ввиду более активного заполнения в ходе гравитационной сепарации смеси твердых частиц различной плотности. Также недостатком является недостаточно качественное перемешивание твердых частиц смеси, обусловленное формой выступов и полостей в верхней части концентрационной чащи. Указанные недостатки обусловлены тем, что в источнике площадь поперечного сечения выступов одинакова у всех выступов, в том числе ширина выступов и угол наклона полок этих выступов являются одинаковыми, что приводит к снижению износостойкости элементов устройства в связи с неравномерным распределением нагрузки при эксплуатации. Также не обеспечивается достаточная эффективность сепарации, так как одинаковые выступы не позволяют учитывать изменяемую плотность и содержание сепарируемых веществ в процессе сепарации. В заявляемом техническом решении эффективность устройства достигается возможным выполнением выступов сложной конфигурации, например, в виде синусоидальной формы или с выполнением на полках выступов вертикальных выступов, например, в виде зуба.

[0011] Еще одно техническое решение (RU 2775528 C1; опубл. 04.07.2022; МПК: B04B 1/00) включает в себя модульную концентрационную чашу, состоящую из соединенных между собой верхней и нижней частей, а также прикрепленной к ним рабочей поверхности, при этом верхняя часть чаши включает по крайней мере, два вертикальных сегмента, прикрепленных к остову верхней части чаши, причем вертикальные сегменты включают внутренний каркас, покрытый материалом рабочей поверхности с образованием выступов и полостей между выступами.

[0012] Недостатком данного технического решения также является недостаточно высокая износостойкость, связанная с абразивным износом выступов в ходе эксплуатации устройства. При этом износ происходит неравномерно, увеличиваясь от нижних выступов к верхним ввиду более активного заполнения в ходе гравитационной сепарации смеси твердых частиц различной плотности. Также недостатком является недостаточно качественное перемешивание твердых частиц смеси, обусловленное формой выступов и полостей в верхней части концентрационной чащи. Указанные недостатки обусловлены тем, что в источнике площадь поперечного сечения выступов одинакова у всех выступов, в том числе ширина выступов и угол наклона полок этих выступов являются одинаковыми, что приводит к снижению износостойкости элементов устройства в связи с неравномерным распределением нагрузки при эксплуатации. Также не обеспечивается достаточная эффективность сепарации, так как одинаковые выступы не позволяют учитывать изменяемую плотность и содержание сепарируемых веществ в процессе сепарации. В заявляемом техническом решении эффективность устройства достигается возможным выполнением выступов сложной конфигурации, например, в виде синусоидальной формы или с выполнением на полках выступов вертикальных выступов, например, в виде зуба.

[0013] Недостатком всех упомянутых решений является недостаточно высокая эффективность и износостойкость, вызванная неравномерным по высоте размещения выступов абразивным износом в ходе эксплуатации устройства, обусловленным процессом гравитационной сепарации. Также недостатком является недостаточно качественное перемешивание твердых частиц смеси, связанное с геометрией профиля концентрационной чаши и самих выступов.

Сущность изобретения

[0014] Задачей настоящего изобретения является создание устройства для гравитационной сепарации руд с продолжительным сроком службы и эффективностью, обусловленной, в том числе, улучшением перемешивания твердых частиц смеси.

[0015] Данная задача решается за счет достижения заявляемым изобретением технического результата, заключающегося в повышении эффективности сепарации, в том числе за счет продолжительности срока службы концентрационной чаши и ее ремонтопригодности.

[0016] Основным компонентом, подвергающимся максимальному абразионному воздействию в процессе эксплуатации центробежного концентратора, является его концентрационная чаша. В заявляемом изобретении концентрационная чаша выполнена модульной. Концентрационная чаша состоит из двух соединенных между собой частей: верхней части концентрационной чаши и нижней части концентрационной чаши, а также прикрепленной к ним рабочей поверхности. При этом верхняя часть чаши имеет внутренний каркас, рабочая поверхность покрывает внутреннюю поверхность верхней части концентрационной чаши с образованием выступов и полостей между выступами. Причем угол наклона части полки по крайней мере одного выступа отличается от угла наклона части полки по крайней мере одного иного выступа. Внутренний каркас служит для придания жесткости верхней части чаши, повышая тем самым продолжительность срока эксплуатации за счет своей прочности. Та поверхность чаши, которая непосредственно взаимодействует со смесью твердых частиц и обеспечивает процесс сепарации за счет наличия выступов и полостей в ходе вращения чаши, называется рабочей. При этом верхняя и нижняя части могут быть выполнены с возможностью замены, независимо друг от друга. Такая конструкция концентрационного конуса обеспечивает удобство использования заявляемого изобретения, эффективность, а также увеличивает срок службы центробежного концентратора, функциональным элементом которого является заявляемая модульная концентрационная чаша. Другим возможным вариантом выполнения чаши, способствующим повышению ремонтопригодности, является выполнение верхней части чаши из сегментов, поддерживающих независимую замену.

[0017] Повышение эффективности сепарации обеспечивается за счет выполнения в составе одного из вариантов верхней части выступов таким образом, что полка по крайней мере одного выступа имеет сложную конфигурацию. Под сложной конфигурацией понимается такая геометрия выступа, что в продольном его сечении выступ имеет отклонение от горизонтальной оси, проходящей через центр отрезка, ограниченного самой верхней и самой нижней точками полки. Например, в случае выполнения обеих полок синусоидальной формы с сохранением толщины выступов в поперечном сечении. Также в понятие сложной конфигурации включается изменение толщины выступа в поперечном сечении, в том числе на ограниченном участке. Такое изменение толщины может быть обусловлено как синусоидальной формой одной полки, либо двух полок с зеркально-симметричным выполнением синусоиды относительно друг друга, либо выполнением более строгих конструктивных элементов, например, вертикальных выступов. В понятие сложная конфигурация не включается выступ, который в поперечном сечении имеет постоянную толщину, а горизонтальная ось проходит строго в центре выступа по всей его длине. Сложная конфигурация полок выступов способствует возникновению дополнительных завихрений твердых частиц внутри полостей между выступами, что улучшает качество процесса разделения частиц за счет их дополнительного перемешивания, обусловленного наличием пологих участков кривой указанной формы. Это обеспечивает повышение эффективности перемешивания смеси твердых частиц, следовательно, их сепарации. Дополнительно реализован вариант, при котором угол наклона части полки по крайней мере одного выступа отличается от угла наклона части полки по крайней мере одного иного выступа. Выполнение выступов именно такой формы, в том числе разделенных на горизонтальную часть и наклонную часть, обеспечивает повышение рабочего ресурса выступов по сравнению с аналогичными элементами одинаковой формы за счет увеличения их толщины как в продольном, так и поперечном сечении, что препятствует быстрому абразивному износу упомянутых деталей чаши и тем самым повышает эффективность сепарации. В возможном варианте реализации выступов углы наклона полок каждого выступа являются отличными друг от друга. Это дополнительно повышает продолжительность срока службы чаши и эффективность сепарации ввиду увеличения рабочего ресурса каждого выступа с учетом оказываемой на него нагрузки в процессе эксплуатации. К представленной выше реализации выступов дополнительно может быть организовано уменьшение углов наклона частей полок выступа от верхнего выступа к нижнему, повышая тем самым эффективность сепарации и обеспечивая повышение продолжительности срока эксплуатации за счет предотвращения быстрого абразивного износа деталей, увеличивающегося от верхнего выступа к нижнему. Дополнительное улучшение технического результата обеспечивается при обеспечении отличия углов наклона частей полок каждого из выступов, т.е. возможна реализация постепенного увеличения ресурса выступов по мере продвижения твердых частиц смеси и, следовательно, повышения износа деталей. Другой вариант модульной концентрационной чаши центробежного концентратора выполнен таким образом, что ширина полки по крайней мере одного выступа отличается от ширины полки по крайней мере одного иного выступа. Повышение продолжительности срока службы чаши и эффективности сепарации в этом случае достигается за счет повышения рабочего ресурса выступов по сравнению с аналогичными элементами одинаковой формы посредством увеличения их ширины, что препятствует быстрому абразивному износу упомянутых деталей чаши. Также возможна техническая реализация чаши, в которой ширина полок каждого выступа увеличивается от верхнего к нижнему выступу, обеспечивающая тем самым повышение эффективности сепарации и продолжительности срока эксплуатации за счет предотвращения быстрого абразивного износа деталей, увеличивающегося от верхнего выступа к нижнему. Повышение износостойкости также может достигаться за счет выполнения по крайней мере одного выступа из износостойкого материала. Дополнительное повышение износостойкости может быть также обеспечено использованием эпоксидного компаунда с наполнителем для рабочей поверхности, образующей выступы. В одной из технических реализаций чаши для повышения ремонтопригодности и срока службы эксплуатации устройства может быть организовано выполнение по крайней мере одного из выступов заменяемым независимо от других выступов.

[0018] Еще один вариант модульной концентрационной чаши центробежного концентратора содержит соединенные между собой верхнюю и нижнюю части, а также прикрепленную к ним рабочую поверхность, при этом верхняя часть чаши имеет внутренний каркас, рабочая поверхность покрывает внутреннюю поверхность верхней части концентрационной чаши с образованием выступов и полостей между выступами, при этом полка по крайней мере одного выступа имеет по крайней мере один вертикальный выступ, например, в виде зуба. Данная техническая реализация также способствует дополнительному перемешиванию частиц, поскольку вертикальные выступы выступают в качестве барьеров для свободного перемещения частиц в пределах заданной полости, что приводит к их вынужденному перемешивания внутри ограниченного вертикальными выступами или выступом участком полости. Это положительно сказывается на сепарации частиц за счет дополнительных завихрений смеси. Частные формы реализации данного варианты также указаны выше.

[0019] Еще один вариант модульной концентрационной чаши центробежного концентратора содержит соединенные между собой верхнюю и нижнюю части, а также прикрепленную к ним рабочую поверхность, при этом верхняя часть чаши имеет внутренний каркас, рабочая поверхность покрывает внутреннюю поверхность верхней части концентрационной чаши с образованием выступов и полостей между выступами, при этом площадь в поперечном сечении по крайней мере одного выступа отличается от площади в поперечном сечении по крайней мере одного иного выступа. Причем угол наклона части полки по крайней мере одного выступа отличается от угла наклона части полки по крайней мере одного иного выступа. Повышение эффективности и продолжительности срока службы чаши в этом случае достигается в том числе за счет увеличения ширины полки и/или толщины по крайней мере одного выступа за счет отличия площади в поперечном сечении, что препятствует быстрому абразивному износу упомянутых деталей чаши и обеспечивает повышение рабочего ресурса выступов по сравнению с аналогичными элементами одинаковой формы.

Описание чертежей

[0020] Объект притязаний по настоящей заявке описан по пунктам и четко заявлен в формуле изобретения. Упомянутые выше задачи, признаки и преимущества изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания, в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых показано:

[0021] На Фиг. 1 показана структурная схема модульной концентрационной чаши центробежного концентратора со сложной конфигурацией в виде синусоидальной формы выступов.

[0022] На Фиг. 2 показана структурная схема модульной концентрационной чаши центробежного концентратора со сложной конфигурацией в виде вертикальных выступов на полках.

[0023] На Фиг. 3 показана структурная схема модульной концентрационной чаши центробежного концентратора с изменяемой площадью выступов в поперечном сечении путем изменения толщины выступов и ширины полок выступов.

[0024] На Фиг. 4 показана структурная схема модульной концентрационной чаши центробежного концентратора с изменяемой площадью выступов в поперечном сечении путем изменения толщины выступов за счет отличия углов наклона частей полок выступов.

[0025] На Фиг. 5 показана структурная схема модульной концентрационной чаши центробежного концентратора с изменяемой площадью выступов в поперечном сечении путем изменения ширины полок выступов.

[0026] Указанные чертежи поясняются следующими позициями: Верхняя часть концентрационной чаши – 1; Рабочая поверхность чаши – 2; Выступы – 3; Полости – 4; Полка выступа – 5; Горизонтальный участок полки выступа – 6; Наклонный участок полки выступа – 7; Вертикальный выступ – 8.

Подробное описание изобретения

[0027] В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящего изобретения.

[0028] Кроме того, из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов.

[0029] На Фиг. 1 показана структурная схема одного из вариантов выполнения модульной концентрационной чаши центробежного концентратора. Концентрационная чаша состоит из двух соединенных между собой частей: верхней части концентрационной чаши 1 и нижней части концентрационной чаши, а также прикрепленной к ним рабочей поверхности 2. При этом верхняя часть чаши 1 имеет внутренний каркас (не показан), рабочая поверхность 2 покрывает внутреннюю поверхность верхней части концентрационной чаши 1 с образованием выступов 3 и полостей 4 между выступами 3. Внутренний каркас служит для придания жесткости верхней части чаши, повышая тем самым продолжительность срока эксплуатации за счет своей прочности. Его конструкция может повторять геометрию самой верхней части чаши 1, а также иметь ребра, размещенные под выступами 3 для придания большей жесткости конструкции. В качестве материала для выполнения ребер внутреннего каркаса верхней части 1 концентрационной чаши может быть использован любой известный металл высокой прочности, например, сталь соответствующих марок, композитный материал с подходящим комплексом свойств или полимеры с подходящим комплексом свойств, что необходимо для обеспечения эффективности заявляемого устройства, увеличения его срока службы, а также обеспечения его ремонтопригодности. Другие параметры, в том числе геометрия самого каркаса известна из уровня техники. Рабочая поверхность 2 непосредственно взаимодействует со смесью твердых частиц и обеспечивает процесс сепарации за счет наличия выступов 3 и полостей 4 в ходе вращения чаши. При этом верхняя 1 и нижняя части чаши выполнены с возможностью замены, независимо друг от друга. Такая конструкция концентрационного конуса обеспечивает удобство использования заявляемого изобретения, а также увеличивает срок службы центробежного концентратора, функциональным элементом которого является заявляемая модульная концентрационная чаша. Увеличение срока службы обеспечивается за счет возможности замены, вызванной, например, износом деталей, одной из частей устройства без участия другой из них, что позволяет использовать чашу в течение длительного периода. Другим вариантом выполнения чаши, способствующим повышению ремонтопригодности и срока эксплуатации, является выполнение верхней части чаши 1 из сегментов, поддерживающих независимую замену. В этом случае верхняя часть 1 может быть разделена на по крайней мере 2 вертикальных сегмента, крепящихся к внешнему каркасу чаши, или иными способами.

[0030] Выступы 3 в конструкции заявляемого изобретения могут иметь в поперечном сечении V-образную форму, U-образную форму или трапециевидную форму, или иную с формированием полостей 4 между ними.

[0031] Повышение продолжительности срока службы и эффективности концентрационной чаши обеспечивается за счет выполнения в составе одного из вариантов верхней части 1 выступов 3 таким образом, что полка 5 по крайней мере одного выступа 3 имеет сложную конфигурацию, например, в виде синусоидальной формы, как показано на Фиг. 1. Такая геометрия полок 5 выступов 3 способствует возникновению дополнительных завихрений смеси твердых частиц внутри полостей 4 между выступами 3, что улучшает качество процесса разделения частиц за счет их дополнительного перемешивания, обусловленного наличием периодических плавных изменений ширины полостей 4, в которых в ходе эксплуатации устройства происходит перемешивание смеси твердых частиц. Это обеспечивает повышение эффективности перемешивания смеси твердых частиц, следовательно, их сепарации.

[0032] Дополнительно реализован вариант, при котором угол наклона полки 5 по крайней мере одного выступа 3 отличается от угла наклона части полки 5 по крайней мере одного иного выступа 3. Изменение угла наклона полки 5 выступа приводит к изменению толщины выступа 3, в частности, уменьшение угла наклона ведет к увеличению толщины выступа 3. Конструктивно выступ 3 разделен на две части: горизонтальную 6 и наклонную 7. Выполнение выступов 3 именно такой формы обеспечивает повышение рабочего ресурса выступов 3 по сравнению с аналогичными элементами одинаковой формы за счет увеличения их толщины, что препятствует быстрому абразивному износу упомянутых деталей чаши, а вместе с возможностью замены сегментов значительно повышает срок службы чаши. При этом отличие углов наклона частей полок 5 может быть подобрано таким образом, чтобы объем полостей 4 не изменился относительно исходной геометрии выступов, как показано, например, на Фиг. 4. В этом случае эффективность сепарирования не ухудшится. При этом достаточно выполнения утолщения, то есть изменения угла части полки 5, только одного выступа 3, например, нижнего, что уже будет способствовать увеличению продолжительности срока службы устройства и эффективности сепарации, так как в заданной конструкции на нижнюю часть приходится больше нагрузки в процессе сепарации твердых частиц, в том числе на начальном этапе. Таким образом, достигается равномерность износа выступов 3 в зависимости от оказываемого на них воздействия и повышение эффективности сепарации. В возможном варианте реализации выступов углы наклона частей полки 5 каждого выступа 3 являются отличными друг от друга. Это дополнительно повышает продолжительность срока службы чаши ввиду увеличения рабочего ресурса каждого выступа 3. Таким образом, возможно обеспечение оптимальной толщины отдельно взятого выступа 3 с учетом состава твердых частиц, скорости вращения, различных примесей в смеси и т.д. Например, возможно постепенное увеличение углов частей верхних полок 5, в центральной части постепенное уменьшение, в нижней части вновь увеличение толщины.

[0033] К представленной выше реализации выступов 3 дополнительно может быть организовано уменьшение углов наклона частей полки 5 выступа 3 от верхнего выступа к нижнему, повышая тем самым эффективность сепарации и обеспечивая повышение продолжительности срока эксплуатации за счет предотвращения быстрого абразивного износа деталей, увеличивающегося от верхнего выступа к нижнему. Предложенная реализация учитывает принцип работы концентрационной чаши, в котором основная нагрузка от смеси твердых частиц в ходе сепарирования приходится на выступы 3, расположенные ближе ко дну чаши. Это связано с движением частиц подающейся смеси под действием гравитации. Следовательно, выполнение нижних выступов 3 с большей толщиной относительно верхних является целесообразным и приводит к повышению срока эксплуатации чаши. Эффективность же повышается за счет улучшенного перемешивания частиц, обусловленного более длительным их нахождением в нижних полостях 4 из-за большего ресурса выступов 3. Дополнительное улучшение технического результата обеспечивается при обеспечении отличия углов частей наклона полок 5 каждого из выступов 3, как показано на Фиг. 4, т.е. возможна реализация постепенного увеличения ресурса выступов 3 по мере продвижения твердых частиц смеси и, следовательно, повышения износа деталей. В этом случае равномерное утолщение выступов 3, вызванное несоответствием углов, приводит к равномерному их износу, позволяя провести замену верхней части чаши 1 без избыточных потерь материала целых выступов 3, повышая тем самым ремонтопригодность и эффективность по описанным выше причинам.

[0034] Другой частный вариант модульной концентрационной чаши центробежного концентратора выполнен таким образом, что ширина полки 5 по крайней мере одного выступа 3 отличается от ширины полки 5 по крайней мере одного иного выступа 3. Повышение продолжительности срока службы чаши и эффективности сепарирования в этом случае достигается за счет повышения рабочего ресурса выступов 3 по сравнению с аналогичными элементами одинаковой формы посредством увеличения ширины их полок, что препятствует быстрому абразивному износу упомянутых деталей чаши, а вместе с возможностью замены сегментов значительно повышает срок службы чаши. При этом уширение выступов 3 может быть подобрано таким образом, чтобы объем полостей 4 не изменился относительно исходной геометрии выступов, показанной на Фиг. 5. В этом случае эффективность сепарирования не ухудшится.

[0035] В возможном частном варианте реализации выступов 3 ширина полки 5 каждого выступа 3 увеличивается от верхнего к нижнему выступу. Это дополнительно повышает продолжительность срока службы чаши ввиду увеличения рабочего ресурса каждого выступа 3. Также возможна техническая реализация чаши, в которой ширина полок 5 каждого выступа 3 увеличивается от верхнего к нижнему выступу, как показано на Фиг. 5, обеспечивающая тем самым повышение эффективности сепарации и продолжительности срока эксплуатации за счет предотвращения быстрого абразивного износа деталей, увеличивающегося от верхнего выступа к нижнему. Предложенная реализация учитывает принцип работы концентрационной чаши, в котором основная нагрузка от смеси твердых частиц в ходе сепарирования приходится на выступы 3, расположенные ближе ко дну чаши. Это связано с движением частиц подающейся смеси под действием гравитации. Следовательно, выполнение нижних выступов 3 с большей шириной полок относительно верхних является целесообразным и приводит к повышению срока эксплуатации чаши. Эффективность же повышается за счет улучшенного перемешивания частиц, обусловленного более длительным их нахождением в нижних полостях 4 из-за большего ресурса выступов 3.

[0036] Повышение износостойкости, следовательно, продолжительности срока службы, также может достигаться за счет выполнения по крайней мере одного выступа 3 из износостойкого материала. В качестве материала может быть использован любой известный эластичный материал, износостойкий материал или их комбинация. В качестве примера эластичного материала при выполнении выступа 3 может быть использован полиуретан, силикон, полиэтилен, термоэластопласт, каучук, резина и их производные, в том числе полиуретан, силикон, полиэтилен, термоэластопласт, каучук или резина, а также любые другие подобные известные материалы, а также любые их комбинации. В качестве износостойкого материала может быть использована любая известная керамика, оксид алюминия, оксид циркония, нитрид титана, технический алмаз, композитные материалы, или любой другой подобный материал, а также любая их комбинация. Также в качестве износостойкого материала при выполнении выступов 3 могут быть использованы материалы, содержащие карбиды металлов, например, карбид вольфрама, или карбиды неметаллов, например, карбид кремния или любые другие известные карбиды металлов или карбиды неметаллов, а также любая их комбинация. Также в качестве износостойкого материала могут быть использованы высокохромистые стали или высокомарганцовистые стали. Кроме того, в качестве износостойкого материала при выполнении выступов 3 может быть использован эпоксидный компаунд с наполнителем, в качестве которого может быть использована, например, любая известная керамика, оксид алюминия, оксид циркония, нитрид титана, а также карбиды металлов и неметаллов, например, карбид кремния или карбид вольфрама, или технический алмаз.

[0037] Дополнительное повышение износостойкости может быть также обеспечено использованием эпоксидного компаунда с наполнителем для рабочей поверхности 2, образующей выступы 3 и полости 4. В качестве наполнителя может выступать, например, любая известная керамика, оксид алюминия, оксид циркония, нитрид титана, а также карбиды металлов и неметаллов, например, карбид кремния или карбид вольфрама, или технический алмаз. Упомянутые материалы обеспечивают увеличение срока эксплуатации устройства ввиду своих прочностных и иных технических характеристик. При этом в случае выполнения материала рабочей поверхности 2 эластичным, рабочая поверхность может быть выполнена целиком из одного эластичного материала. Кроме того, материал, выполненный эластичным, и использованный для выполнения полостей 4, и материал, выполненный эластичным, и использованный для выполнения, по крайней мере, одного выступа 3, могут быть выполнены отличными друг от друга.

[0038] В одной из технических реализаций чаши для повышения ремонтопригодности и срока службы эксплуатации устройства может быть организовано выполнение по крайней мере одного из выступов 3 заменяемым независимо от других выступов. Это может быть реализовано, например, с использование ребер внутреннего каркаса, в которые помещаются вставки, закрепляющие выступы 3 к рабочей поверхности 2 с помощью резьбового соединения или посредством фиксирующих выступов и пазов или иначе. В этом случае вставки могут быть вынуты, а выступы удалены и заменены.

[0039] Повышение эффективности перемешивания смеси твердых частиц, следовательно, их сепарации, может быть обеспечено за счет выполнения полки 5 выступов 3 сложной конфигурации, например, в виде синусоидальной формы, как представлено на Фиг. 1. Такая форма полок 5 характеризуется наличием периодических плавных изменений ширины полостей 4, в которых в ходе эксплуатации устройства происходит перемешивание смеси твердых частиц. Такая геометрия полок 5 выступов 3 способствует возникновению дополнительных завихрений жидкости с частицами внутри полостей 4 между выступами 3, что улучшает качество процесса разделения частиц.

[0040] На Фиг. 2 показана структурная схема другого варианта выполнения модульной концентрационной чаши центробежного концентратора со сложной конфигурацией выступа. Другой вариант модульной концентрационной чаши центробежного концентратора содержит соединенные между собой верхнюю 1 и нижнюю части, а также прикрепленную к ним рабочую поверхность 2, при этом верхняя часть чаши 1 имеет внутренний каркас, рабочая поверхность 2 покрывает внутреннюю поверхность верхней части концентрационной чаши 1 с образованием выступов 3 и полостей 4 между выступами 3, при этом полка по крайней мере одного выступа имеет сложную конфигурацию, например, в виде вертикального выступа 8, например, в форме зуба. Данная техническая реализация также способствует дополнительному перемешиванию частиц, поскольку вертикальные выступы 8 выступают в качестве барьеров для свободного перемещения частиц в пределах заданной полости 4, что приводит к их вынужденному перемешивания внутри ограниченного вертикальным выступом или вертикальными выступами участком полости 4. Это положительно сказывается на сепарации частиц за счет дополнительных завихрений смеси. Выполнение даже одного вертикального выступа 8 на одной из полостей 4, расположенной, например, ближе к низу чаши, способствует повышению эффективности сепарированию, так как в заданной конструкции на нижнюю часть приходится больше нагрузки в процессе сепарации твердых частиц, связанной с более плотным их размещением внизу под действием гравитации.

[0041] На Фиг. 3 показана структурная схема еще одного варианта выполнения модульной концентрационной чаши центробежного концентратора. Еще один вариант модульной концентрационной чаши центробежного концентратора содержит соединенные между собой верхнюю 1 и нижнюю части, а также прикрепленную к ним рабочую поверхность 2, при этом верхняя часть чаши 1 имеет внутренний каркас, рабочая поверхность 2 покрывает внутреннюю поверхность верхней части концентрационной чаши 1 с образованием выступов 3 и полостей 4 между выступами 3, при этом площадь в поперечном сечении по крайней мере одного выступа отличается от площади в поперечном сечении по крайней мере одного иного выступа. Причем угол наклона части полки по крайней мере одного выступа отличается от угла наклона части полки по крайней мере одного иного выступа. Отличие площади в поперечном сечении приводит к отличию в геометрической форме выступов 3. Это позволяет учесть неравномерное распределение нагрузки на выступах 3, связанное с принципом работы концентрационной чаши и способу подачи и сепарирования смеси твердых частиц. Повышение эффективности и продолжительности срока службы чаши в этом случае может достигаться за счет изменения площади выступов 3 в поперечном сечении, в частности, посредством увеличения ширины полки 5 и толщины по крайней мере одного выступа 3, что препятствует быстрому абразивному износу упомянутых деталей чаши и обеспечивает повышение рабочего ресурса выступов по сравнению с аналогичными элементами одинаковой формы. Несоответствие площади в поперечном сечении выступов 3 также может быть реализовано так же, как показано на Фиг. 4 и Фиг. 5, т.е. за счет изменений ширины полок 5 и толщины выступов 3, описанных выше. Повышение эффективности перемешивания смеси твердых частиц, следовательно, их сепарации, также может быть обеспечено за счет выполнения по крайней мере одной полки 5 выступов 3 синусоидальной формы, обоснованное выше.

[0042] В представленной наилучшей реализации модульная концентрационная чаша центробежного концентратора работает следующим образом. В концентрационную чашу подают исходный материал. В качестве исходного материала может быть использован золотоносный песок с россыпных месторождений, мелкодисперсный материал из кор выветривания, находящихся в зонах окисления медно-молибден-порфировых месторождений, тонкодисперсный песок, а также материал медно-никелевых руд. В общем случае в качестве материала может быть использована любая смесь твердых частиц, обладающих разной плотностью. После приводят в движение модульную концентрационную чашу. Одновременно с этим в концентрационную чашу по форсункам для впрыска ожижающей жидкости, расположенным в полостях 4 верхней части 1 концентрационной чаши, подают ожижающую жидкость. При этом, в качестве ожижающей жидкости может быть использована любая ньютоновская жидкость, например, вода. В результате, в процессе вращения концентрационной чаши под действием центробежной силы происходит разделение исходного материала на компоненты по плотности, причем более тяжелые твердые частицы скапливаются в полостях 4. Ожижающая жидкость, подаваемая по форсункам, обеспечивает создание псевдоожиженного слоя в процессе эксплуатации центробежного концентратора вблизи рабочей поверхности 2 внутри полостей 4, ограниченных полками сложной конфигурации, например, в виде синусоидальной формы или с вертикальными выступами, что облегчает процесс разделения исходного материала на компоненты в ходе гравитационной сепарации и обеспечивает дополнительное перемешивание частиц. Дополнительное вынужденное перемешивание реализуется за счет наличия периодических плавных изменений ширины полостей 4 или за счет наличия образования ограниченных вертикальными выступами 8 участков в полостях 4. За счет движения смеси твердых частиц в неоднородных по геометрической форме участках полостей 4 происходит их вынужденное завихрение, способствующее сепарации по массе частиц смеси. При этом основная нагрузка на концентрационную чащу приходится на выступы 3, расположенные ближе к ее дну. За счет выполнения нижних выступов, обеспечивающего больший рабочий ресурс, в виде несоответствия углов частей наклона полок 5 выступов 3, что увеличивает их толщину, например, с возрастанием от верхних выступов к нижним, или повышения ширины их полок, или другим несоответствием площадей в поперечном сечении выступов 3, износостойкость устройства повышается. После сепарации останавливают вращение концентрационной чаши и выводят из концентрационной чаши тяжелые твердые частицы, скопившиеся в полостях 4. Также из концентрационной чаши отдельно выводят оставшуюся массу отработанного материала.

[0043] Таким образом, упомянутые элементы напрямую влияют на технический результат, заключающийся в повышении продолжительности срока службы концентрационной чаши, в том числе за счет ее ремонтопригодности и эффективности сепарации.

[0044] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки запрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов соответствующей области техники.

Заявленная группа изобретений относится к устройствам, предназначенным для обогащения полезных ископаемых, и может быть использована для разделения твердых частиц по плотности. Может быть использована для переработки золотосодержащих руд и тонкодисперсных песков, а также медно-никелевых руд, не поддающихся магнитной сепарации. Модульная концентрационная чаша центробежного концентратора состоит из соединенных между собой верхней и нижней частей, а также прикрепленной к ним рабочей поверхности, при этом верхняя часть чаши имеет внутренний каркас, рабочая поверхность покрывает внутреннюю поверхность верхней части концентрационной чаши с образованием выступов и полостей между выступами. Полка по крайней мере одного выступа имеет конфигурацию, при которой изменяется толщина выступа в поперечном сечении, а угол наклона части полки по крайней мере одного выступа отличается от угла наклона части полки по крайней мере одного иного выступа. Согласно второму варианту выполнения модульной концентрационной чаши центробежного концентратора площадь в поперечном сечении по крайней мере одного выступа отличается от площади в поперечном сечении по крайней мере одного иного выступа, а угол наклона части полки по крайней мере одного выступа отличается от угла наклона части полки по крайней мере одного иного выступа. Технический результат - повышение продолжительности срока службы концентрационной чаши. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Модульная концентрационная чаша центробежного концентратора, состоящая из соединенных между собой верхней и нижней частей, а также прикрепленной к ним рабочей поверхности,

при этом верхняя часть чаши имеет внутренний каркас,

рабочая поверхность покрывает внутреннюю поверхность верхней части концентрационной чаши с образованием выступов и полостей между выступами, при этом полка по крайней мере одного выступа имеет конфигурацию, при которой изменяется толщина выступа в поперечном сечении, причем угол наклона части полки по крайней мере одного выступа отличается от угла наклона части полки по крайней мере одного иного выступа.

2. Модульная концентрационная чаша центробежного концентратора, состоящая из соединенных между собой верхней и нижней частей, а также прикрепленной к ним рабочей поверхности,

при этом верхняя часть чаши имеет внутренний каркас,

рабочая поверхность покрывает внутреннюю поверхность верхней части концентрационной чаши с образованием выступов и полостей между выступами, при этом площадь в поперечном сечении по крайней мере одного выступа отличается от площади в поперечном сечении по крайней мере одного иного выступа, причем угол наклона части полки по крайней мере одного выступа отличается от угла наклона части полки по крайней мере одного иного выступа.

3. Модульная концентрационная чаша по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что полка по крайней мере одного выступа выполнена синусоидальной формы.

4. Модульная концентрационная чаша по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что полка имеет по крайней мере один вертикальный выступ.

5. Модульная концентрационная чаша по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что углы наклона частей полок каждого выступа отличаются друг от друга.

6. Модульная концентрационная чаша по п. 5, отличающаяся тем, что углы наклона частей полок выступов уменьшаются от верхнего выступа к нижнему выступу.

7. Модульная концентрационная чаша по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что ширина полки по крайней мере одного выступа отличается от ширины полки по крайней мере одного иного выступа.

8. Модульная концентрационная чаша по п. 7, отличающаяся тем, что ширина полок каждого выступа увеличивается от верхнего выступа к нижнему выступу.

9. Модульная концентрационная чаша по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что по крайней мере один выступ выполнен из износостойкого материала.

10. Модульная концентрационная чаша по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что рабочая поверхность, образующая выступы, включает эпоксидный компаунд с наполнителем.

11. Модульная концентрационная чаша по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что по крайней мере один выступ верхней части концентрационной чаши выполнен с возможностью независимой замены.

12. Модульная концентрационная чаша по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что верхняя часть и нижняя часть концентрационной чаши выполнены с возможностью независимой замены.

13. Модульная концентрационная чаша по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что верхняя часть чаши выполнена из сегментов с возможностью их независимой замены.