Устройство для обработки материала, состоящего из смеси компонентов в виде частиц, имеющих различные физические характеристики Советский патент 1993 года по МПК B03B5/04 

Соответствующий приводной двигатель 24 с регулируемой переменной скоростью установлен на жесткой независимой опоре 25, прикрепленной к раме основания 20.

Двигатель 24 служит для вращения ведущего вала 22 эксцентриковой втулкой 23, которая может заменяться для получения требуемой амплитуды. Движение эксцентрикового вала смещения следует периметру, определенному кругом, который расположен соосно относительно приводного вала двигателя, что будет сообщать плите распределителя движения 13 круговое орбитальное движение, Следовательно, вращение ведущего вала 22 будет заставлять плиту распределителя движения 13 входить во всех точках на орбиту точно в пределах своей собственной плоскости. Это орбитальное движение передается на деку 1 без рыскания, резких бросков или движения вверх.- .

Дека 1 (см. фиг.З и.4) снабжена поверхностью с возвышающимися рифлями 26, причем она обслуживается питающим распределителем 27, установленными по периферии деки на ее смежных сторонах распределителями промывочной жидкости 28 и 29, каждый из которых снабжен индивидуальным средством регулирования потока промывочной среды (не показаны) и множеством сопел. Один распределитель 28 установлен вдоль боковой стороны 30 деки, а другой распределитель 29 вдоль вертикальной стороны 31 деки вверх по течению. Под остальными двумя боковыми кромками деки установлен окружный желоб 32, который в поперечном направлении разделен перегородкой.

Устройство по настоящему изобретению позволяет деке 1 совершать непрерывное пленарное круговое орбитальное равномерное движение, передавая рифлям 26 простое гармоническое пленарное колебание. С целью достижения оптимальной рабочей характеристики пространственная связь этой плоскости с горизонтальным и вертикальным направлениями зависит от типа обрабатываемого материала и от таких параметров, как амплитуда и частота колебания.

Хотя теоретически может оказаться возможным достижение оптимальной зависимости плоскости для любого данного материала, однако на практике это невозможно. Именно по этой причине устройство по настоящему изобретению предусматривает регулировку деки эмпирически по отношению к горизонтали и вертикали интуитивным образом. При этом для наклона стола осуществляют регулирование болтов 7 по длине. Затем через питающий распределитель 27 и распределители промывочной среды 28 и 29 на деку подаются образцы материала вместе с текучей промы- 5 вочной средой, причем дека находится в не- прерывном планарном круговом орбитальном движении.

Выполняют необходимые регулировки ориентации деки и проверяют изменения

0 других параметров, как скорость подачи, амплитуда и частота кругового орбитального движения до тех пор, пока не будет получено четкое разделение частиц или другой желаемый результат, когда болты 7 прочно

5 запираются (поскольку это касается материала). В практических условиях было установлено, что момент достижения оптимального разделения фракций можно легко и просто определить по состоянию фракций, сходя0 щих с деки, т.к. эмпирическая фаза для каждого материала непродолжительная.

Рифли 26 (см. фиг.З и 4) могут, выполняться прямыми и параллельными или же они могут выполняться дугообразными и со5 осными(см. фиг. 18А). Они могут быть наклонены в сторону кромки 30 деки или же могут располагаться параллельно ей (см. фиг. 18В). Они могут также покрывать только часть деки или всю поверхность деки. Они

0 могут изменяться по шагу (см. фиг. 18В). Они могут расходиться (см. фиг. 18В).

В поперечном сечении рифли могут быть постоянными, т.е. прямоугольными (см. фиг.5) или же они могут быть скошенны5 ми на конус по их высоте (см. фиг.18С) или . по их длине (см. фиг.180).

На фиг.З графически изображены характеристики деки для работы во втором квадранте. В данном случае угол наклона деки

0 обозначен буквой D, острый угол приближения жидкости к рифлям во втором квадранте - букв.ой S, а орбитальное круговое движение деки против часовой стрелки - буквой А. На фиг.4 графически изображены характе5 ристики деки для работы в первом квадранте с соответствующим орбитальным круговым движением В по часовой стрелке. В данном случае большое значение имеют направление орбитального кругового

0 движения и угол наклона деки по отноше- . нию к квадранту и что можно усиленно применять противоположное направление А или В планарного кругового орбитального движения.

5После достижения оптимальной ориентации деки и установления различных параметров движения -и подачи порошковый материал, предназначенный для обработки, поступает на деку в верхней позиции через питающий распределитель 26 вместе с промы войной жидкостью через распределители 28 и 29.

Следует иметь в виду, что приведенное выше описание качающегося концентрационного стола упрощено и что можно использовать множество дек, установленных рядом, либо расположенных одна на другой, Более того, поверхность деки (см. фиг.6) может быть представлена верхней петлей движущейся ленты 33, которая может перемещаться в любом направлении (см. фиг.7) и когда лента поддерживается скользящей плиткой 34, прикрепленной к подра- ме, выполненной за одно целое с опорным кольцом 4. Один из двух конвейерных роликов 35 и 36 управляется двигателем с регулированием скорости.

Конфигурация отдельных рифлей является таковой, чтобы в результате сообщаемого рифлем 26 пленарного колебательного движения на обоих сторонах рифля образуется гидравлическая бегущая волна. Помимо данного шага рифлей, углов наклона деки и рифлей и в пределах данной орбитальной скорости, амплитуды или высоты рифлей, система 37 бегущей волны замедляется перед моментом достижения самого верхнего из двух смежных рифлей 26 (см. фиг.8). Даже в этих условиях механизм разделения является эффективным.

На фиг.ЮА показан вид в плане деки 1 с параллельно расположенными рифлями 26. Этот рисунок включает в себя разрез в плоскостях от А-А до Е-Е, чтобы показать положение частиц в различных точках через деку.

На фиг. 10В - ЮН показано поведение частиц, когда они пересекают деку только в результате пленарного трохоидального движения. .

В разрезе в плоскости А-А (см. фиг. 10В) материал поступает на деку, причем смесь частиц производится. Более тяжелые частицы показаны заштрихованными, а более легкие обведены контуром.

В разрезе в плоскости В - В (см. фиг. ЮС) показаны в результате пленарного кругового орбитального движения напластование или слоистость и определенная сортировка частиц.

Частицы образовали расширенный слой в условиях устойчивого всплывания, причем более тяжелые частицы находятся под более легкими, а частицы большего диаметра располагаются над частицами с меньшим диаметром.

На фиг. 10 показан вид в плане в плоскости С - С для иллюстрации чистого смещения в зависимости от времени различных слоев в плоскости деки.

На фиг. 10Е показана пространственная зависимость трохоидальной траектории. А, которой следуют различные слои при устойчивом всплывании в плоскости деки при

- различных амплитудах.

На фиг. 10F показан разрез в плоскости D-D трохоидальной траектории движения в плоскости деки, которой придерживаются частицы между рифлями в условиях дейст0 вия динамических фрикционных усилий.

На фиг.ЮС в плоскости в разрезе D-D показано переходное состояние частично классифицированных частиц, расположенных между последующими рифлями. На

5 этой фигуре ясно видно, что классификация закончена на самых нижний и самых верхних рифлях, и она еще не закончена на промежуточных рифлях. Однако и на этих промежуточных рифлях более тяжелые чэс0 тицы находятся под более легкими.

На фиг. ЮН показан разрез в плоскости Ё - Е, а также конечное состояние частиц, отсортированных и классифицированных между рифлями до их выгрузки из деки,

5 Анализ поведения частиц указывает на то, что посредством независимого уменьшения шага рифлей угла наклона деки либо рифлей или посредством увеличения ампли туды, либо частоты движения или высоты

0 рифлей гидравлическое движение объединяет в себе две системы 37 волны, идущие в противоположных направлениях. Планар- ное колебательное движение рифлей создает эффект, подобный промывке в ковше, а

5 ряд систем 38 стоячих волн образуются между и параллельно смежным рифлем, как показано на фиг.9. :

С каждой системой стоячей волны происходит образование узлов мгновенного ну0 левого движения, что свойственно средней позиции по отношению к смежным рифлям. С помощью пленарных круговых орбитальных срезающих усилий происходит образование узловых и антйузловых зон.

5 .Захваченные в угловой зоне частицы испытывают на себе сильное влияние со стороны пленарных орбитальных срезающих усилий. Хотя узловые зоны получают материал, расположенный вверх по потоку, однако более

0 легкие и более крупные частицы в этой зоне предпочтительно вытесняются более тяжелыми и более мелкими частицами, до тех пор, пока не будет заполнен собственный объем узловых зон для поперечного перено5 са, предпочтительно относительно более тяжелыми (более мелкими частицеми). Хотя эти частицы постоянно наталкиваются на антиузловые зоны максимального движения волны и преодолевают рифли, однако успешная сортировка происходит в результате последовательного удаления более легких более крупных частиц.

До и после образования системы стоячих волн частицы перемещаются вниз по деке с помощью механизмов промывки поверхности и дифференциального трохои- дального смещения и горизонтальной скользящей миграции частиц при контактировании или полуконтактировании с поверхностью деки в промежутках между рифлями и вдоль деки по направлению к периметру деки 39, на всем протяжении которого они будут затягиваться в разделительный желоб 31.

После достижения частицами кромки деки 39 (см. фиг.З и 4) они уже будут рассортированы по фракциям, причем концентраты и хвосты будут выгружаться с более высоких и более низких уровней поверхности деки соответственно, чем промежуточные продукты. Промежуточно одной из особенностей способа является четкое разделение фракций.

Производительность деки, снабженной рифлями, регулируется углом наклона деки и рифлей, как отчетливо показано на фиг.11 и 12, и объяснено следующим образом. Рассмотрим два наложенных равносторонних треугольника, разделенных треножными регулируемыми ножками, высота которых обозначена соответственно Н1, Н2 и НЗ. Хотя нижний треугольник остается в фиксированной плоскости, всегда оставляя , однако шаг верхнего треугольника можно изменять за счет индивидуальной регулировки до Н2 или НЗ. Для целей иллюстрации допустим, что НЗ будет всегда больше или равна Н2 и что в процессе кругового орбитального движения против часовой стрелки жидкость будет поступать и входить в диаграмму приблизительно во втором квадранте в точке А. При любой величине НЗ и при Н2 НЗ жидкость будет течь перпендикулярно относительно Н2 - НЗ, т.е. параллельно и вдоль АВ.

В другом случае, при любой величине НЗ и когда Н2 Н1 0 жидкость будет течь перпендикулярно относительно Н1 - Н2, т.е. параллельно и вдоль АС. Простое наблюдение показывает, что максимальное угловое изменение R в направлении потока жидкости будет равно 60° или меньше.

Чтобы поддержать данный острый угол атаки S потока жидкости на любую рифлю, обозначенную JAE, максимальный необходимый рабочий диапазон угловой компенсации линии. JAE вокруг точки А будет равен 60° или меньше, взятый в плоскости деки.

По тригонометрическим причинам и поскольку Н2 изменяется между НЗ и 0, то для

любого данной величины НЗ относительно

Н1 0и при любом данном угле атаки между

углом наклона рифлей и естественным уг. лом наклона потока жидкости будет сущест5 вовать постоянное или неизменное

отношение.

Поскольку угол наклона рифлей изменяется в результате поворота или вращения деки, то использование поверхности в виде

0 усеченного конуса (см. фиг.13 и 14) обязательно требует, чтобы угол наклона деки и рифлей был заранее определен и чтобы несущую раму можно было в равной степени регулировать относительно горизонтальной

5 плоскости. Термин поверхность в виде усеченного конуса означает верхнюю поверх- .ность усеченного конуса, вершина которого является самой верхней, а также одна из верхних поверхностей которого выполнена

0 выпуклой или вогнутой.

Следует также иметь в виду, что работа стола зависит от свойств обрабатываемого материала. Установка таких параметров, как угол наклона деки, угол наклона рифлей,

5 острый угол атаки, амплитуда и частота пленарного колебательного и кругового орбитального движений, скорость подачи материала на деку, скорость потока промывочной среды, и т.д., определяются эмпири0 ческим путем, однако данное устройство по настоящему изобретению допуск&е ояре- . деление-оптимальных параметров.-кёторые должны устанавливаться и воспроизводиться, с более высокой степенью точности и

5 надежности, чем это возможно с известными качающимися концентрационными столами на практике. Например в пределах углов наклона деки менее 2,5° и углов наклона рифлей менее 1,5° переменная геомет0 рия угла наклона, о чем уже упоминали выше, является важным шагом на пути улучшения регулирования и повышения производительности деки, снабженной рифлями. Следующие выводы основаны на ре5 зультатах экспериментальной работы с использованиям морского песка и при независимом увеличении приведенных переменных, где А увеличивается; В увеличивается, а затем падает; С увеличивается

0 до постоянного максимума; О падает; Е остается неизменной.

Преимущества можно достичь за счет образования направленного вторичного асимметричного линейного (прямолинейно5 го или криволинейного) движения, противоположно направлению потока жидкости на деке, наложенного на первичное планарное круговое орбитальное движение, результатом объединения этих движений будет повышение эффективности разделения и

увеличение передающей способности стоячих волн. Пока еще не совсем ясна первопричина этого преимущества, однако на практике было продемонстрировано, что оно значительное. На фйг,15 и 16 показаны механизмы, с помощью которых достигается это преимущество, на этих фигурах позицией 40 обозначен вибратор, а позицией 41 - второй вибратор, которые расположены таким образом, чтобы заставить массу двигаться противоположно направлению тро- хоидального движения фракции материала, однако недостаточно для преодоления тро- хоидального смещения.

Преимущества переменной геометрии угла наклона можно использовать в работе стола при асимметричных линейных движениях, как показано нафиг.15и1б.

Приводные средства для обеспечения асимметричного линейного движения содержат, по меньшей мере, пару наружных двигателей вибрации, каждый из которых имеет регулируемый рабочий момент и массу, которая равномерно распределяется ра- диально относительно центральной вертикальной оси стола, причем оси двигателей наклонены и отрегулированы в вертикальной плоскости, а валы двигателей вращаются в противоположных направлениях. Скорости вращения двигателей синхронизированы и регулируются посредством регулирования частоты и напряжения трехфазного электрического тока с помощью преобразователя. Прямолинейное направленное ускорение (см. фйг.15) достигается за счет расположения осей двигателей вибраторов 40 и 41 под общим углом относительно горизонтальной плоскости, а криволинейное направленное ускорение (см фиг. 16) достигается за счет р|сположе- ния осей двигателей вибраторов 40 и 41 в позиции под одинаковым углом по отношению к горизонтальной плоскости. Амплитуда вибрации изменяется посредством регулировки рабочего момента наружных двигателей вибраторов.

Геометрия конструкции стола и планировка могут потребовать либо прямолинейное либо криволинейное направление ускорения. В последнем случае рабочая поверхность Деки должна занимать верхнюю поверхность плоской деки (см. фиг. 15) или быть расположена полностью водном квадранте круга и вне центральной вертикальной оси осей двигателей (см. фиг. 16), так, чтобы линии ускорения С в общем

имелинаклонвверхибылирасположены противоположно потоку жидкости D.

В общем известно, что по отношению к центральной вертикальной оси криволинейного направленного движения, образуемого двумя вибраторами, амплитуда движения остается постоянной с увеличивающимся радиусом, и для любой частоты ускорение частиц повышается радиально благодаря

интерференции между естественным резонансом устройства и двигателями вибраторов.

Описанное здесь устройство обеспечивает образование одного или двух движений и, в частности амплитуду любого колебательного, пленарного, кругового, орбитального движения, либо асимметричного линейного движения необходимо регулировать отдельно и независимо, а частоту любого движения необходимо регулировать бесступенчатого и независимо.

Какой бы ни была форма движения или

комбинация линейного и колебательного,

пленарного, кругового орбитального движения, сохраняются все преимущества поворота деки, а разделение фракций четкое.

Установлено, что в качестве примера работы стола, вполне удовлетворителен следующий диапазон параметров:

- первичное движение: амплитуда между 1 и 50 мм; орбитальная скорость между 150 и 300 оборотами в минуту:

- вторичное движение: частота между 1200 и 1900 оборотов в минуту.

Хотя устройство по настоящему изобретению разработано для разделения материалов в виде частиц на фракции, однако

полезность этого устройства вовсе этим не ограничивается, когда определенные фракции теряют свою подвижность. Каксхемати- чески показано на фиг. 17, поверхность деки можно приготовить посредством медного

покрытия К или углублений М для приема ртути с целью осуществления процесса амальгамирования; посредством использования стола Т в качестве содержащего смазочное вещество стола для улавливания

гидрофобных ценных компонентов, например, алмазов или смесь таких компонентов и пустой породы; либо над оборудованием для электромагнитного разделения частиц на фракции, можно установить электромагнит Р или установить электромагнит N под поверхностью деки, при этом выбрав соответствующие немагнитные материалы для изготовления устройства.

Формул а изобретения

1. Устройство для обработки материала, состоящего из смеси компонентов в виде частиц, имеющих различные физические характеристики, включающее установленную на основании деку, установленный на основании и связанный с декой через эксцентрик привод, питающее приспособление, регуляторы угла наклона деки вокруг ее продольной и поперечной осей, приспособления для подачи промывочной среды, желоба для приема разделенных фракций, о т л и- ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффективности разделения материала на его составляющие, оно снабжено приспособлением для сообщения деке непрерывного планарного орбитального движения в виде распределительной плиты, установленной щарнирно на по меньшей мере трех опорных ножках, установленных шарнирно на основании, и соединенной с декой через регуляторы угла наклона деки вокруг ее про дольной и поперечной осей, выполненных в виде треножного опорного средства, причем дека выполнена с рифлями для создания стоячей волны и с приспособлением для поворота и фиксации ее вокруг оси, перпендикулярной деке в пределах дуги 60° для поддержания постоянного угла между траекторией движения потока и рифлями, при этом распределительная плита выполнена заодно с самоустанэвливающимиея гладкими подшипниками, соединенными с тре- ножным опорным средством и соединена

через жестко поддерживаемый эксцентриковый вал с приводом, а дека установлена на треножное опорное средство через приспособление для ее вращения независи- мо от треножного опорного средства, распределительной плиты, опорных ножек и привода.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что приспособление для вращения

деки независимо от треножного опорного средства, распределительной плиты, опорных ножек и привода выполнено в виде жестко соединенного с декой опорного кольца, свободно опирающегося на скользящие

плиты с резьбой в боковой поверхности, установленные на жесткой несущей раме, закрепленной на треножном опорном средстве, а приспособление для поворота и фиксации деки в пределах дуги 60° выполнено в виде запирающего винта со стопорной гайкой, который ввинчивается в резьбу скользящей плиты.

3. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что поверхность деки выполнена в виде усеченного конуса.

4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено средствами для наложения асимметричного линейного движения на планарное орбитальное движение деки,

5. Устройство пол.1,отличающее- с я тем, что поверхность деки выполнена в виде верхней петли движущейся ленты.

6. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено средствами для

при постоянном угле атаки в 45, если угол наклона рифлей увеличивается в зависимости от угла наклона деки; - при постоянном угле наклона деки,