Установка для очистки шахтного водосборника Советский патент 1985 года по МПК E21F17/00 

Изобретение относится к устройствам для откачки воды иэ шахтного водосборника и очистки его от шлама (осадка и может быть применено в горнорудной и металлургической промыпшенностях.

Цель изобретения - повьшение эффективности очистки и уменьшение габаритов установки.

На фиг.1 изображена установка, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1.

Установка для очистки шахтного водосборника содержит насос 1, гидроэлеватор 2 и шламоотделитель 3, соединенные напорным трубопроводом А и нагнетающим трубопроводом 5 по кольцевой схеме, в которой гвдроэлеватор 2 имеет всасывающий трубопровод 6 для забора загрязненной воды, на котором установлена ограждакщая сетка 7, а шламоотделитель 3 имеет узел управления разгрузкой шлама, узел 8 взмучивания шлама и электро. привод 9.

Шламоотделитель 3 выполнен в виде прямоточного центробежного сепаратора с радиальной разгрузкой, содержащего неподвижный корпус, вьшолненный

.в вцде двух конусных тарелок 10 с обращенными друг к другу большими основаниями и кольцевой разгрузочной щелью I между ними, установленную по его оси трехсекционную крыльчатку 12 с лопатками 13, концы которых профилированы в объемах, образованных конусными тарелками 10 в первой и третьей секциях по образзпощей усеченного конуса, именяцего зазор относйтельно внутренней поверхности каждой из конусных тарелок 10, равный 5-50 размерам наиболее крупных частиц- поступающего в cenapaiTOp в смеси С водой шлама, в объеме между большими основаниями конусных таре.лок 10 (во второй секции) по образующей цилиндра, диаметр которого равен или меньше наибольшего диаметра

.крыльчатки 12 .в ее первой и третьей секциях (на чертеже этот диаметр показан меньшим диаметра крыльчатки 12, во второй секции лопатки 13 выполнены прямыми, в первой и третьей секциях каждая пара диаметрально расположенных лопаток по своей длине прогнута пропеллером в направлении под углом, обеспечивающим при выбранных направлении п и скорости враще25 . . 2

ния крыльчатки 12 заданное снижение скорости сползания участвующих в круговом вращении частиц шлама по конусам тарелок 10 в среднюю часть

сепаратора - в объеме между большими основаниями тарелок 10 и образование в ней уплотняющегося шламового кольца,

Насос 1 снабжен рабочим органом

14, укрепленным одновременно с крьшьчаткой 12 сепаратора на общем приводном валу 15, соединенном с электроприводом 9, по оси вала 15 вход сепаратору для смеси воды с частицами

шлама соединен с нагнетающим трубопроводом 5 гидроэлеватора 2, выход сепаратора для осветленной воды соединен с всосом центробежного насоса 1 .

На напорном трубопроводе 4 подачи воды от насоса 1 к гидроэлеватору 2 установлен разгрузочный клапан 16, соединенный выходом сброса с трубопроводом 17 для сброса избыточного

давления воды.

Узел управления разгрузкой шлама имеет подвижную о,бечайку 18, перекрывающую кольцевую разгрузочную

щель 11 сепаратора, привод, выполненный в виде нескольких, например четьфех, диаметрально установленных и закрепленных к корпусу сепаратора силовых цилиндров 19, включающих подпружиненные поршни 20 со штоками 21,

соединенными с обе.чайкой 18, регулятором 22 тока ручного управления, выполненным в виде преобразователя угла поворота вала ручного управления в ток, например сельсина-датчика, регулятором 23 тока автоматического управления, выполненным в виде преобразователя момента вращения приводного вала 15 в ток, например шунта, включенного в цепь электропитания

электропривода 9 и соединенных с ним измерителя тока, например миллиамперметра, и усилителя тока, переключателем 24 тока и регулятором 25 давления, который снабжен обмоткой 26

электроуправления, соединенной через переключатель 24 тока с выходами регуляторов 22 и 23 ручного и автомати-ческого управления, подвижным якорем, введенным в обмотку 26 электроуправления, золотником, соединенным с якорем, камерой проточного регулирования, в которой размещен золотник, входом 27 поступления рабочей среды,,

3

например сжатого воздуха, выходом 28 передачи регулируемого давления рабочей среды, соединенным с силовыми цилиндрами 19 и выходом 29 сброса давления рабочей среды.

Узел 8 взмучивания шлама выполнен в виде гидромонитора 30, снабженного насадкой 31 регулирования струи и соединенного гибким рукавом 32 с напорным трубопроводом Л подачи воды от насоса 1 к гидроэлеватоРУ 2.

Всасывающий трубопровод 6 гидроэлеватора 2 снабжен клапаном 34 для заполнения всей установки водой, например, из магистрального трубопровода перед пуском установки в работу и клапаном 35 для спуска воздуха во время запивки установки водой.

Гидроэлеватор 2 установлен в шахтном водосборнике 36, заполненном частично или полностью водой из водосливной канавки 37, а остальные узлы установки размещены на горизонте шахты.

Шламоотделитель 3 охвачен приемным бункером 38, который снабжен разгрузочным окном 39.

Лопатки 13 в каждом.объеме, образованном конусными тарелками 10 (первый и третьей секциях), объединены в две отдельные крыльчатки, при Э.ТОМ лопатки 13 одной крыльчатки расположены в промежутках между лопатками 13 другой крыльчатки. Лопатки 1 3 в объеме между большими основаниями конусных тарелок 10 (во второй секции) объединены в отдельную крыльчатку, а все крьшьчатки закреплены на приводном валу 15, образуя общую крьшьчатку 12.

Установка для очистки шахтного водосборника работает следующим образом.

Перед началом работы ручка регулятора 22 тока ручного управления устанавливается в положение Закрыто, при котором обечайка 18 полностью перекрывает кольцевую разгрузочную щель 11 сепаратора - шламоотделителя 3.

Переключатель 24 устанаЕливается в положение Ручная разгрузка на подключение регулятора 22 тока ручного управления к обмотке электроуправления 26 регулятора 25 давления. Закрьшается запорный клапан 33 на всасывамцем трубопроводе 6 гидро8225

элеватора 2 путем дистанционного управления. При помощи насадки 31 перекрывается выходное отверстие гидромонитора 30. Открьгеаются клапаны

5 34 и 35. Через клапан 34 вода, например , из маг1 стрального, трубопровода поступает и заполняет всю установку, а воздух из нее выходит через клапан 35. После заливки установки водой

10 закрьшаются клапаны 34 и 35, установка подготовлена к работе. Подключается к сети электропривод 9, который приводит во вращение крыльчатку 12 шламоотделителя 3 и рабочий орган

t5 14 центробежного насоса 1. Насос 1 захватывает воду из объема щламоотделителя 3 и по напорному трубопроводу 4 подает ее в гидроэлеватор 2. После набора оборотов электропривода 9 открьгоается запорный клапан 33 на всасывающем трубопроводе 6 гидроэлеватора 2.

Благодаря разрежению, создаваемому, в смесительной камере (не обозначено) гидроэлеватора 2, вода всасывается через ограждакяцую сетку 7, запорный клапан 33 и всасывающий тру. бопровод 6 из шахтного водосборника 36 и по нагнетающему трубопроводу 5 подается в объем корпуса шламоотделителя 3, образованный неподвижными конусными тарелками 10 и подвижной . обечайкой 18. Из-за вращения крыльчатки 12 с лопатками 13 электроприводом 9 поступакяцая в шламоотдели тель 3 - сепаратор смесь воды и шлама приобретает значительную скорость вращательного движения, которая вызывает действие центробежной силы. Под действием центробежной силы, которая превьш1ает силу тяжести в несколько раз, происходит разделение смеси по удельному весу. На внутренних поверхностях конусньпс тарелок 10 из-за особого выполнения крьтьчатки 12 лопатки 12 изогнуты пропеллером в заданных направлении и углу - образуются поперечные к плоскости вращения крьшьчатки 12 медленные потоки разжиженного водой шлама, движущиеся

навстречу друг другу в среднюю часть

шламоотделителя 3, где продолжается концентрация пшама в уплотняющееся шламовое кольцо, а осветленная вода образует более быстрый поток, движущийся по оси шламоотделителя 3 - сепаратора во всас насоса 1, и далее насосом 1 она подается в напорный трубопровод 4 к гидроэлеватору 2.

Насос 1 и гидроэлеватор 2 являются движущей силой потока, которая больше, чем давление в потоке. Избыток воды сбрасьгаается через разгрузочный клапан 16 в трубопровод 17. Из напорного трубопровода 4 вода подается также гибким рукавом 32 в гидромонитор 30 узла 8 взмучивания шлпма. Скорость истечения струи воды из гидромонитора 30 регулируется пасгщкой 31. Струей воды из гидромонитора 30 производится взмучивание пшама в водосливной канавке 37, водосборнике 36, а также мойка их и горизонта (трека) шахты.

Смесь ВОДЬ и шлама гидромонитором 2 всасывается непрерьшно и с определенной скоростью подается в шламоотделитель 3, из-за чего разгрузочный клапан 16 постоянно находится в работе, обеспечивая автоматическое регулирование давления в корпусе шламоотделителя 3.

По мере поступления смеси воды и Шлама в шламоотделитель 3 возрастает толи1ина уплотняющегося шламового кольца в средней части объема корпуса шламоотделителя 3 и граница его начинает касаться лопаток 13 крыльчатки 12 во второй ее секции, что в свою очередь приводит к увеличению сопротивления вращению крыльчатки 12 и электротока электропривода 9. По достижению определенной величины тока электропривода 9, о-пределяемой измерителем тока, производится дистанционное управление -разгрузкой шлама из шламоотделителя 3. Для этого ручка регулятора 22 тока ручного управления, например сельсина-датчика, переводится в положение Открыто, из-за чего на выходе регулятора 22.тока ручного управления возникает определенное напряжение, которее подается через переключатель 24 тока на обмотку 26 электроудравления регулятора 25 давления. Согласно действующему напряжению на выходе регулятора 12 тока подвижной якорь регулятора 25 давления занимает определенноеположение в обматке 26 электроуправления и одновременно изменяет положение золотника в рабочей камере проточного регулирования, определяющее в.свою очередь давление рабочей среды, например сжатого воздуха, на выходе 28 передачи регулируемого давления от входа. 27 поступ982256

ления рабочей среды и давление в силовых цилиндрах I9 привода обечайки 18. При этом поршни со штоками 21 пропорционально установиво1емуся давс лению в цилиндрах 19 перемещаются и сдвигают подвижную обечайку 18, которая относительно нижней конусной тарелки 10 образует разгрузочнуюкольцевую щель 11, по размерам соответствующую действующему значению давления рабочей среды в цилиндрах 19.

Таким образом, определенному току в обмотке 26 электроуправления регу15 ,лятора 25 давления, поступающему от регулятора 22 тока ручного управления, устанавливается определенный размер разгрузочной щели 11 для выпуска шлама из шламоотделителя 3.

20 Удаление шлама происходит одновременно с поступлением смеси воды и шлама-в шламоотделитель 3. Во время разгрузки шлама толщина шламового кольца постепенно уменьшается и, наконец, граница его уходит за лопатки -13 крыльчатки 12 во второй ее секции. Сопротивление вращению крыльчатки уменьшается, уменьшается и ток электропривода 9. По показанию измерителя тока определяется момент необходимости перекрытия разгрузочной щели И , для чего ручка регулятора 22 тока ручного управления устанавливается в положение Закрыто, что в

5 свою очередь приводит к изменению

напряжения в обмоТке 26 электроуправления, уменьшению давления рабочей среды в цилиндрах 19 и возвращению . обечайки 18 за счет энергии сжатых

0 пружин в положение, при котором разгрузочная щель 11 оказывается закрытой. Затем из-за непрерывного поступления смеси воды и шлама в шламоотдел:итель 3 граница шламового кольца вновь перемещается до прямых лопаток 13 крьшьчатки 12, а цикл работы узла управления разгрузкой шлама повторяется.

При необходимости автоматического управления разгрузкой шлама переключатель 24 устанавливается в положение Автоматическая разгрузка. При этом регулятор 22 тока отключается

и подключается регулятор 23 тока автоматического управления к обмотке 26 электроуправления регулятора 25 давления. Когда граница шламового 7 кольца достигает прямых лопаток 13 крыльчатки 12, ток в цепи электропривода 9 увеличивается, согласно которому шунт в цепи электропривода 9 и усилитель тока выдают определенной величины напряжение на обмотку 26 электроуправления. Пропорционально величине напряжения обеспечивается давление рабочей среды в силовых цилиндрах 19 привода обечайки 18, перемещение обечайки 18 в сторону открьшания разгрузочной щели 11. Уход границы щламового кольца с лопаток 13 во второй секции крыльча ки 12 приводит к уменьшению тока в цепи электропривода 9, изменению напряжения в цепи обмотки 26 электр управления и перекрьгеанию кольцевой разгрузочной щели 11 обечайкой 18. Таким образом, автоматически по величине тока электропривода 9 пр исходит открьшание и закрывание 258 разгрузочной щели 11 обечайкой Узел управления разгрузкой шлама позволяет за счет зазора между лопатками 13 крыльчатки 12 подвижной обечайкой,18 закрывать кольцевую разгрузочную щель 11 до начала выброса воды со шламом. Разгружаемый через разгрузо чную щель 1 1 пшамоотделителя 3 шлам поступает в приемный бункер 38 и через его разгрузочное окно 39 идет, например, на дальнейшую переработку, В отделенном шламоотделителем 3 шламе всегда остается некоторое количество воды, удалить которую окончательно возможно сушкой или же, например, в процессе брикетирования шлама - перемешивания его с вяжущим материалом, последующих прессовании и резке брикетов и вьщержке на закристаллизовывание.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ШАХТНОГО ВОДОСБОРНЖА, содержащая насос с закрепленным на его приводном валу рабочим органом, гидроэлеватор, связанный с насосом напорным трубопроводом и имеющий всасывающий трубопровод для забора загрязненной воды, шламоотделитель, сообщенный нагнетанмцнм трубопроводом с гидроэлеватором и имеющий узел управления разгрузкой шпама, узел взмучивания шлама, разгрузочный клапан для сброса избытка воды и электропривод, отличающаяся тем, что, с целью повыщения эффективности очистки и уменьшения габаритов установки, шламоотделитель выполнен в , виде корпуса из двух конусных тарелок с обращенными друг к другу большими основаниями и кольцевой разгрузочной щелью между ними, в котором вдоль его вертикальной оси размещена установленная на приводном валу насоса с зазором относительно конусных тарелок трехсекционная крыльчатка с лопатками, которых в крайних секциях профилированы по образующим конусных тарелок, а в средней - по образующей цилиндра, диаметр которого не больше наибольшего диаметра крыльчатки в крайних секциях, при этом лопатки в крайних секциях выполнены изогнутыми по длине пропеллером, а в средней секции прямыми, узел управления разгрузкой шлама выполнен в виде охватываклцей разгрузочную (ель обечайки с приводом в виде диаметрально закрепленных на корпусе силовых цилиндров, подпружиненные поршни со штоками кото(Л рых соединены с обечайкой, а штоковые полости - с камерой проточного регулирования регулятора давления, обмотка электроуправления которого соединена через переключатель тока с выходами регулятора тока ручного управления, выполненного в виде преобразователя угла поворота вала ручного управления в ток, и регулятора ;о х тока автоматического управления, выполненного в виде преобразователя Nd N9 момента вращения приводного вала в ток. :л 2. Установка поп.1 5тличающаяся тем, что узел взмучивания шлама выполнен в виде гидромонитора, снабженного насадкой для регулирования струи и гибким рзгкавом связи с напорным трубопроводом, на котором установлен разгрузочный клапан для сброса избытка воды.

фиг. Z