Гидравлический седиментатор Советский патент 1992 года по МПК B03B5/62 

1920 232 22 21

I /7//

ШШШ

CO

С

Изобретение относится к разделению обломочных осадочных пород и искусственных сыпучих материалов на классы. Цель - повышение надежности седиментатора и качества классификации. Для этого седи- ментатор снабжен дополнительным храповиком 19, подпружиненной собачкой 26, входящей в зацепление с зубом храповика 19, и блоком контроля (БК), При этом оба храповика 19 и 20 установлены коаксиаль- но, скреплены между собой, а профили их зубьев противоположны. Поворотная рукоятка 21 механизма поворота и фиксации сто

7У777

П &|г %-тззсг58 йЈайй8Й&а5

ffruL / / ,

Ч53Ш55

/ I i / i 1

..

/ill

11 1615 17 18

I I

U W

Фиг 3

xi со

J

00

ел о

лика 15 с кюветами 16 блока классификации и сбора узких классов выполнена с выступом 24, выводящим собачку 26 из зацепления с храповиком 19. Вход БК соединен с выходом временного блока, а выход - с выходом блока управления (БУ) тиристорами. С рукояткой 21 связан электромагнит (ЭМ) БУ режимом классификации. При этом БК состоит из счетчика, дешифратора, блока задания числа срабатывания механизма по- зорота и фиксации столика 15, блоков элементов ИЛИ-НЕ и И-НЕ и блоков задания конечного интервала времени и временных интервалов. По истечении заданного времени осаждения частиц каждого класса на выходе временного блока формируется

Изобретение относится к устройствам, применяемым для разделения обломочных осадочных пород и искусственных сыпучих материалов на классы, и может использоваться во многих отраслях науки и техники, s частности в геологии, грунтоведении, инженерной геологии, экологии, в абразивной промышленности и др., где необходимо определение дробного гранулометрического состава осадочных пород, а также искусственных сыпучих материалов, состоящих из частиц песчано-алевритовой размерности до 5-3 мм.

Наиболее близким из известных технических решений к предлагаемому является гидравлический седиментатор, включающий блок седиментации, блок классификации и сбора узких классов, имеющий поворотный столик с кюветами, механизм поворота и фиксации столика с помощью храповика и поворотной рукоятки и блок управления режимом классификации, имеющим электромагнит, связанный с рукояткой механизма поворота и фиксации столика, и временной блок, соединенный с блоком управления тиристором.

Этому седиментзтору присущи следующие недостатки:

Недостаточная надежность фиксации положения поворотного столика, окончание поворота которого должно фиксироваться утоплением шарика в гнезде стопорового кольца. Однако при повороте столика за счет значительной инерции движущихся масс имеет место проскакивание шариком своего гнезда в стопорном кольце, и, как следствие этого, требуемая кювета не точно устанавливается в створе нижнего сечения седиментационного цилиндра, что в конечном счете снижает качество классификации.

импульс, который поступает на БК. Открывается БУ тиристорами, в цепь которого подключен ЭМ. Якорь ЭМ передает усилие на рукоятку 21 и столик 15 с кюветами, поворачивается на угол, соответствующий зубу храповика 19. Выступ 24 скользит по плечу собачки 26, последняя поворачивается на оси и входит в зацепление со следующим зубом храповика 19. После перемещения кюветы управляющий импульс снимается с БУ тиристорами и обесточивает ЭМ до прихода следующего импульса с временного блока. Сигнализатор, включенный в 1зпь БУ тиристорами, срабатывает по окончании цикла седиментации. 6 ил.

Невозможность реализации блоком управления режимом классификации программы заданных нелинейно меняющихся временных интервалов процесса седиментации.

Отсутствие блока контроля. Цель изобретения - повышение надежности седиментатора и качества классификации.

Поставленная цель достигается тем, что

гидравлический седиментатор снабжен дополнительным храповиком, подпружиненной собачкой, входящей в зацепление с зубом дополнительного храповика, и блоком контроля При этом оба храповика установлены коаксиально. скреплены между собой, профили их зубьев противоположны, а поворотная рукоятка выполнена с выступом, выводящим подпружиненную собачку

из зацепления с дополнительным храповиком. Вход блока контроля соединен с выходом временного блока, а выход- с выходом блока управления тиристорами. Блок контроля состоит из счетчика, дешифратора,

блока задания числа срабатывания механизма поворота и фиксации столика, блока элементов ИЛИ -НЕ, блока элементов И- НЕ, блока задания конечного интервала времени и блока задания временных интервалов, При этом выход счетчика через дешифратор соединен с входом блока задания числа срабатывания механизма поворота и фиксации столика, выход которого соединен с первым входом блока элементов

ИЛИ-НЕ, входом блока задания временных интервалов, выход которого подключен к второму входу блока элементов ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом блока элементов И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом блока задания конечного интервала времени. Причем выход

блока элементов И-НЕ является выходом блока контроля, а входы счетчика и блока задания временных интервалов являются входами блока контроля или выходами временного блока.

На фиг. 1 схематично изображен гидравлический седиментатор; на фиг. 2 - то же, вид сверху (цилиндр снят); на фиг. 3 - камера и механизм поворота и фиксации столика (цилиндр снят); на фиг. 4 - узел I на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 4; на фиг. 6 - функциональная схема блока управления режимом классификации.

Гидравлический седиментатор состоит из блока седиментации, блока классификации и сбора узких классов, блока управления режимом классификации и напорного блока (не показан), гидравлически соединенного с блоком седиментации,

Блок седиментации состоит из седи- ментационного цилиндра 1 (фиг. 1), который может быть выполнен цельным или составным из отдельных цилиндров, площади сечений которых увеличиваются от верхнего к нижнему цилиндру (такой составной цилиндр не показан). В нижней части цилиндра установлен фланец 2 с боковым отверстием 3 (фиг. 4), в котором смонтирован кран 4. Отверстие 3 сообщается через отверстие 5 (фиг. 5), выполненное по периметру фланца 2 (фиг. 1), и вертикальные отверстия 6 (фиг. 4, 5) с внутренней полостью цилиндра 1.

Вверху седиментационного цилиндра установлено загрузочное устройство 7 со смесителем 8. Устройство выполнено, например, в виде жалюзей, удерживаемых конической головкой штока под воздействием пружины на штоке. Пружина опирается на втулку смесителя и кнопку, навинченную на верхнюю часть штока. Втулка смесителя помещена в ступице корпуса загрузочного устройства со свободным вращением. Снаружи цилиндра может быть укреплен микровибратор 39 (не показан).

Блок классификации и сбора узких классов состоит из камеры 9 (фиг. 3) и поворотного столика с механизмом его поворота и фиксации. Камера выполнена из цилиндрического корпуса 10 с фланцем, к которому снизу крепится поддон 11, а сверху - диск 12. Внутри камеры на поддоне укреплена пята 13 с шариковой опорой, несущей на себе вал 14, жестко связанный с поворотным столиком 15 с размещенными на нем кюветами 16, находящимися в кольцевом желобе 17 столика. Вал 14 установлен в герметично выполненном подшипнике 18, размещенном в центрапьном отверстии диска 12. Над этим диском на валу 14 коаксиально

и жестко установлены два храповика 19 и 20, которые скреплены один с другим. Профили их зубьев противоположны. Над храповиками на вал насажена с возможностью вращения рукоятка 21, внутри которой размещены пружина 22 и чека 23, входящая в зацепление с зубом верхнего храповика. Снизу на рукоятке выполнен выступ 24, которым рукоятка под действием пружины 25 выводит

0 из зацепления с нижним храповиком подпружиненную собачку 26, свободно установленную на оси 27. Последняя закреплена на диске 12. Поворот собачки против часовой стрелки ограничивается

5 упором 28, установленным на диске 12.

Для предотвращения обратного вращения вала со столиком 15 на диске 12 смонтирован стопор 29, внутри которого размещены пружина и чека. Под воздейст0 вием пружины чека входит в зацепление с зубом верхнего храповика. В диске 12 выполнено окно 30, в котором герметично монтируется фланец 2 седиментационного цилиндра 1. Другое окно является выгруз5 ным люком 31 и герметично закрыто крышкой.

Для выпуска воздуха на крышке люка укреплен кран 32. В корпусе 10 камеры 9 установлен кран 33 для спуска воды.

0 Водонапорный бак соединен либо с трехходовым краном 4, либо с краном 33.

Блок управления режимом классификации (фиг. 6) состоит из электромагнита 34 блока 35 индикации текущего времени, вре5 менного блока 36, блока 37 контроля, блока 38 управления тиристорами, блока 40 питания. При этом выходы временного блока соединены с блоком контроля, блоком 38 управления тиристорами и блоком 35 инди0 кации текущего времени. Выход блока контроля соединен с входом блока управления тиристорами, а выходы блока управления тиристорами - с электромагнитом. Все указанные блоки связаны с выходами блока

5 питания, а якорь электромагнита механически связан с рукояткой 21.

Временной блок 36 предназначен для выработки временных интервалов от 0,1 с до 59 мин 59 с и состоит из генератора 41

0 тактовой частоты, блока 42 счетчиков, блока 43 дешифраторов, инверторов 44, блока 45 контраверсов установки временных интервалов, блока 46 элементов И-НЕ. Выход генератора 41 соединен с входом блока 42

5 счетчиков, а выходы счетчиков соединены с блоком 35 индикации текущего времени и входом блока 43 дешифраторов. Выход дешифраторов соединен с входом блока 44 инверторов, выходы которого соединены с входом блока 45 контраверсов установки

временных интервалов и входом блока 37 контроля. Выход блока 45 контраверсов установки временных интервалов, соединен с блоком 46 элементов И-НЕ, выход которого соединен с блоком 37 контроля и блоком 38 управления тиристорами.

Блох 37 контроля предназначен для контроля процесса седиментации и состоит из счетии: з 47, дешифратора 48, блока 49 задания числа срабатывания механизма по- ворота и фиксации столика, блока 50 задания временных интервалов, блока 51 задания конечного интервала времени, блока 52 элементов ИЛИ-НЕ, блока 53 элементов И--НЕ, Вход бпока 54 сигнализации соединен с выходом блока 38 управления тиристорами.

Выход счетчика 47 соединен с входом дешифратора 48, выход дешифратора 48 - с входом блока 49 задания числа срабатыза- н /,я механизма поворота и фиксации столика, зыход которого соединен с первым входом блока 52 элементов ИЛИ-НЕ. Входы блоков 50 задания временных интервалов и блока 51 задания конечного интервала вре- мени соединены вместе и связаны с выходом временного блока 36 (зыход блока 44 инверторов), а выход блока 50 соединен с вторым входом блока 52, Выход блока 51 задания конечного интервала времени под- ключей второму зходу блока 53 элементов I/I-HE, первый вход которого соединен с выходом блока 52 элементов ИЛИ-НЕ, Выход блскз 53 элементов И-НЕ соединен с входом блока 38 управления тиристорами,

Гидравлический седиментатор работает следующим образом.

Из водонапорного бака, открыв кран А, седиментатор наполняют чистой водой. Навеску исследуемого материала смачивают водой и размешивают до разъединения слипшихся зерен,

Перед началом загрузки исследуемого материала на блоке 45 контраверсов наборов временных интервалов временного бло- ка 36 набирают необходимые для классификации временные интервалы сра- ботки электромагнита 34. На блоке 50 задания временных интервалов блока 37 контроля набирают временные интервалы, за которые будет производиться контроль правильности хода сработок электромагнита. Само число сработок механизма поворота и фиксации столика устанавливается на блоке 49 задания числа срабатывания меха- низма поворота и фиксации столика блока 37 контроля.

На блоке 51 задания конечного интервала времени устанавливают время окончания одного цикла классификации исследуемого

материала. После этого включают блок 40 питания в сеть (220 В, 50. Гц). Блок управления режимом классификации готов к работе.

Материал пробы, подготовленный к классификации, загружают в загрузочное устройство 7, заливают водой до требуемого уровня и перемешивают, вращая смеситель 8. В процессе перемешивания нажимают на кнопку штока, коническая головка которого, опускаясь, освобождает жалюзи. Жалюзи открываются, и суспензия под действием собственного веса перемещается в верхний слой чистой воды. В столбе чистой воды в седиментационном цилиндре частицы оседают с различной скоростью в зависимости от их размера, плотности и формы. Более крупные частицы осаждаются быстрее, более мелкие с меньшей скоростью, поэтому по высоте столба воды в цилиндре формируются классы с одинаковой размерностью, которые оседают в кюветы через заданные интервалы времени. Происходит процесс седиментацмонной классификации.

В момент нажатия кнопки штока загрузочного устройства 7 одновременно с открытием жалюзей включается блок управления режимом классификации. По истечении заданного интервала времени осаждения частиц каждого класса на выходе временного блока 36 формируется импульс, который поступает на блок 37 контроля, а именно на счетчик 47 и блок 38 управления тиристорами, а также на вход блока 50 задания временных интервалов и на вход блока 51 задания конечного интервала времени.

Блок управления тиристорами, в цепь которого последовательно подключен электромагнит 34, открывается на время действия импульса. Якорь электромагнита, передает через шарнирное соединение и тягу 51 (фиг, 1} усилие на рукоятку 21, в результате чего вал 14 поворачивается на требуемый угол. При этом чека 23 воздействует на зуб храповика 20 и вал 14 со столиком 15, кюветами 16 и желобом 17 поворачиваются на угол, соответствующий зубу храповика. При этом выступ 24 скользит по плечу собачки 26, освобождая ее, и под воздействием пружины собачка поворачивается на оси 27 входит в зацепление со следующим зубом нижнего храповика 19 и стопорит вращение столика по часовой стрелке, Чека стопора 29 скользит по зубу верхнего храповика 20, сжимая пружину стопора 22,и, пройдя зуб, под воздействием пружины принимает исходное положение, входя в зацепление со следующим зубом. В результате поворота вала 14 на зуб храповика вторая кювета 16 строго фиксируется в створе нижнего сечения седиментационного цилиндра 1, а рукоятка 21 под воздействием пружины 25 возвращается до упора 28 в исходное положение. При возвращении рукоятки 21 чека 23 сжимает пружину 22, заходит в паз рукоятки и входит в зацепление со следующим зубом храповика. Одновременно выступ 24 давит на плечо собачки и, скользя по его профилю, выводит собачку из зацепления с зубом храповика 19. В это время чека стопора 29 находится в зацеплении с зубом храповика 20 и препятствует обратному повороту вала 14 и укрепленных на нем деталей.

После перемещения кюветы, что соответствует повороту храповиков на один зуб, управляющий импульс снимается с блока 38 управления тиристорами, и обесточивается электромагнит 34, якорь которого под действием пружины 25 возвращается в исходное положение. Вместе с ним в исходное положение возвращается рукоятка 21 механизма поворота столика. До прихода следу- ющего управляющего импульса из временного блока 36 оседающие частицы второго класса накапливаются во второй кювете.

По истечении второго, заданного на блоке 45 контраверсов временного интервала, на выходе временного блока 36 формируется новый импульс, и процесс управления режимом классификации повторяется,

При пропадании сигнала с блока 50 задания временных интервалов или сигнала с блока 49 задания числа срабатывания механизма поворота и фиксации столика на входе блока 52 элементов ИЛИ-НЕ, а значит и на выходе блока 53 элементов И-НЕ появится сигнал, который поступает на второй вход блока 38 управления тиристорами.

Этот сигнал отпирает блок управления тиристорами, в цепь которого подключен сигнализатор 54. В результате отпирания блока управления тиристорами на сигнализатор подается напряжение сети 220 В и он срабатывает, сигнализируя персоналу о сбое в управлении режимом классификации. В этом случае следует отключить блок управления режимом классификации и довести цикл седиментации до конца вручную, воздействуя на рукоятку 21 поворота столика 15.

После истечения последнего временного интервала, набранного на блоке45 контраверсов, сигнал с выхода временного блока 36 поступает через блок 37 контроля (через его блок 51 задания конечного интервала времени). На выходе блока контроля формируется сигнал, поступающий в блок 38 управления тиристорами, в цепь которого

последовательно подключен сигнализатор 54.

При отпирании блока управления тиристорами срабатывает сигнализатор, сигнализируя о конце цикла седиментации. После этого блок управления режимом классификации готов к выполнению нового цикла.

Для сокращения времени осаждения в 10-15 раз частицы размером менее 0,04 мм

(или менее 0,0315 мм), находящиеся во взвешенном состоянии, далее классифицируют путем последовательного слива воды из се- диментационного цилиндра по частям объема столба воды в нем.

Для этого после осаждения материала, например, двадцатого или двадцать первого класса с равномерностью частиц 0,04- 0,0315 или 0,0315-0,25 мм открывают спусковой кран 4, и материал следующего

класса (двадцатцпервого или двадцать второго) вместе с водой сливают в отдельную сборную емкость. При этом слив осуществляют до заданной верхней отметки на цилиндре 1. Не перекрывая кран 4, под него

подставляют следующую сборную емкость, в которую сливают часть столба воды со взвешенным материалом последующего более тонкодисперсного узкого класса (двадцать второго или двадцать третьего) до

второй сверху отметки на указанном цилиндре и т. д. После слива из цилиндра 1 последней части столба воды со взвешенными частицами с размерностью, например, менее 0,01 мм в последнюю

сборную емкость кран 4 перекрывают.

Далее работу седиментатора осуществляют следующим образом. Снимают крышку люка 31 и через этот люк

последовательно выгружают кюветы с материалом полученных классов. Кюветы маркированы.

Воду из кювет 16 сливают, а материал полученных классов выгружают в бюксы для

сушки. Кюветы через люк 31 снова устанавливают в кольцевом желобе поворотного столика 15, а люк герметично закрывают крышкой.

После осаждения тонкодисперсного материала полученных классов (0,04-0,01 мм и менее) на дно сборных емкостей воду сливают, а материал выгружают в бюксы для сушки. После сушки материал полученных

классов взвешивают, а результаты записывают в журнал.

Использование изобретения обеспечит по сравнению с известными устройствами следующее преимущество:

повышение надежности в работе механизма поворота и фиксации поворотного столика;

улучшение качества классификации путем точной выдержки интервалов времени осаждения материала;

повышение точности классификации путем обеспечения возможности автоматической реализации программы заданных нелинейно меняющихся временных интервалов процесса седиментации в диапазоне от 0,1 с до 59 мин 59 с с дискретностью 0,1 с без программируемых элементов.

Формула изобретения

Гидравлический седиментатор, включающий блок седиментации, блок классификации и сбора узких классов, имеющий поворотный столик с кюветами, механизм поворота и фиксации столика с помощью храповика и поворотной рукоятки и блок управления режимом классификации, имеющий электромагнит, связанный с рукояткой механизма поворота и фиксации столика, и временной блок, соединенный с блоком управления тиристором, отличающийся тем. что, с целью повышения надежности седиментатора и качества классификации, он снабжен дополнительным храповиком, подпружиненной собачкой, входящей в зацепление с зубом дополнительного храповика, и блоком контроля, при этом оба храповика установлены коаксиаль12

11

Фиг.1

но, скреплены между собой, профили их зубьев противоположны, а поворотная рукоятка выполнена с выступом, выводящим подпружиненную собачку из зацепления с

дополнительным храповиком, причем вход блока контроля соединен с выходом временного блока, а выход - с входом блока управления тиристором, а блок контроля состоит из счетчика, дешифратора, блока задания числа срабатываний механизма поворота и фиксации столика, блока элементов ИЛИ-НЕ, блока элементов И-НЕ, блока задания конечного интервала времени и блока задания временных интервалов,

при этом выход счетчика через дешифратор соединен с входом блока задания числа срабатываний механизма поворота и фиксации столика, выход которого соединен с первым входом блока элементов ИЛИ-НЕ, вход блокз задания конечного интервала времени соединен с входом блока задания временных интервалов, выход которого подключен к второму входу блока элементов ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом

блока элементов И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом блока задания конечного интервала времени, выход блока элементов И-НЕ является выходом блока контроля, а входы счетчика и блока задания

временных интервалов являются входами блока контроля.

/7

16

JJ

Фиг. 2

Гл - ж- -- r v Л

a-i

уЧ. S.t

j -S

Q

j A LЈJL«eу f ц у - УЛ v Ч- .j

Ш

уЧ. S.t