Гидроциклон для классификации и обогащения полезных ископаемых Советский патент 1981 года по МПК B04C3/06 

1

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в рудоуглеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Закрутка потоков пульпы широко используется при классификации и обогащении мелких классов крупности полезных ископаемых как эффективное средство интенсификации этих операций в гидроциклонах. Замечено, что с увеличением интенсивности подачи исходного материала в гидроциклон возрастает гидравлическое сопротивление на вводе и повышаются энергозатраты на продвижение потока пульпы. Это повышение принято объяснять влиянием массовых сил, порождающих вторичные течения и повышенный уровень турбулентности. Другое свойство закрученного потока - его способность к самопроизвольному возбуждению интенсивных регуляторных пульсаций скорости и давления, что особенно характерно в зоне ввода исходного материала в гидроциклон.

Для того, чтобы через гидроциклон пропустить необходимое количе.ство пульпы и получить определенные технологические показатели, необходимо создать в питающем

трубопроводе непосредственно перед входной насадкой такое давление, которое преодолело бы гидравлическое сопротивление в последней, а также в сливном патрубке, и центробежное давление, возникающее при вращении жидкости. Наибольшую долю среди общих потерь напора занимают потери, связанные с центробежным давлением. Потери на входе составляют для нормального соотношения диаметров сливного и питающего отверстий (1-1,2) около 20% 1.

10

По основному авт. св. № 789160 известен гидроциклон, содержащий цилиндрический корпус, эластичный воронкообразный элемент, обращенный меньщим основанием вниз, сферическую крышку, питающий патрубок и разгрузочное устройство в днище. В ниж15ней части эластичного воронкообразного элемента закреплен балансир-стабилизатор плавникового типа, а в верхней части - шар, разгрузочное устройство выполнено в виде концентрично установленных на днище обечаек 2.

20

Недостаток известного устройства - высокое гидравлическое сопротивление на входе пульпы в гидроциклон. Цель изобретения - повышение удельной производительности за счет снижения |-илравлического сопротивления. Поставленная цель достигается тем, что гилроциклон снабжен кольцевым желобом и демпфирующим приспособлением, выполненным в виде разделительной эластичной вставки, один конец которой закреплен на нижней кромке образующей питающего патрубка, а другой - на цилиндрической поверхности кольцевого желоба, размещенного в верхней части корпуса. На фиг. 1 представлен гидроциклон, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Гидроциклон состоит из цилиндрического корпуса 1, переходящего в кольцевой желоб 2, тангенциально установленный питающий патрубок 3. Кольцевой желоб 2 уменьшается по высоте на размер питающего патрубка и снабжен демпфирующим приспособлением 4, выполненным в виде разделительной эластичной вставки, представляющей собой подвижное эластичное основание кольцевого желоба. Разделительная эластичная вставка 4, например из резины, закреплена по нижней кромке образующей 5 питающего патрубка 3 и цилиндрической поверхности кольцевого желоба 2. Гидроциклон ограничен в верхней части полусферической крышкой 6, обращенной выпуклостью наружу корпуса, в нижней - днищем и разгрузочным устройством 7. Соосно внутри корпуса 1 установлен полый конусный элемент 8 из эластичного материала, например из резины, снабженный шаром 9 и ниппелем - патрубком 10. На меньшем основании конусного элемента 8 установлен балансир - стабилизатор, имеющий на наружной сферической поверхности профилированные лопасти плавникового типа (не показано). Гидроциклон работает следующим образом. Поток пульпы, поступающий с определенной скоростью через питающий патрубок 3 в кольцевой желоб 2, образует вращательнопоступательное движение сверху вниз к разгрузочному устройству 7 гидроциклона. Между основным потоком пульпы в рабочем объеме и поступающим потоком в кольцевом желобе 2 происходит непрерывный энергомассообмен, развитие которого в некоторых случаях приобретает ярко выраженный автоколебательный характер. В связи с поглощением энергии на трение вязкой средой, находящейся под любым статическим давлением, предлагаемая эластичная вставка, расположенная между двумя указанными потоками, может иметь любую требуемую характеристику по демпфирующей способности и эластичности. Возникающие деформации равномерно распределяются на всю поверхность разделительной эластичной вставки и сглаживаются. Происходит увеличение дальнобойности исходного потока пульпы и плавное соединение (вливание) его с основным враш.ающимся потоком пульпы в гидроциклоне. Во вращающе.мся объеме пульпы происходит подъем эластичного элемента 8 и его ориентиация по оси гидроциклона. Он, соприкасаясь щаром 9 с профилированной полусферической крыщкой 6, образует опору скольжения в ее вершине под действием веса, подъемной силы, обусловленной градиентом гидростатического давления во вращающемся потоке и реакцией от взаимодействия стабилизаторов плавникового типа с потоком пульпы. Элемент 8, заполненный воздухом через ниппель 10, принимает форму свободной поверхности вращающейся пульпы и имеет окружную скорость, примерно равную тангенциальной составляющей скорости движения соприкасающихся с его поверхностью слоев пульпы. Самоцентрирование эластичного элемента 8 осуществляется высокой устойчивостью, создаваемой смещением книзу центра тяжести балансиром, заполненным утяжелителем, шаром-опорой и центрально-кольцевой разгрузкой продуктов разделения. Стабилизаторы усиливают гидродинамическое воздействие вращающегося потока пульпы на эластичный элемент для его более устойчивого соосного вращения. В центробежном поле сил происходит распределение твердой фазы по крупности и плотности в радиально.м и осевом направлениях. Пульпа с расклассифицированным материалом в зоне разгрузки распределяется обечайками на три продукта. Их качественноколичественная характеристика устанавливается регулировкой разгрузочного устройства 7. Продукты разделения выводятся из гидроциклона посредством камер II и 12 и центрального патрубка 13. Эластичная вставка предотвращает прямой контакт с основны.м вращающимся потоком пульпы в рабочем объеме аппарата и сходного потока, поступающего через питающий патрубок, и тем самым исключает возможность нестационарного взаимодействия между ними. Экспериментально установлено, что стабилизация течения пульпы в зоне ввода ее в рабочий объем гидроциклона, достигаемая применением предлагаемого технического рещения, всегда сопровождается снижение.м гидравлического сопротивления. Потери напора на входе при давлении на входе от 20 до 150 кПа составляют 7-10%, что примерно вдвое меньше по сравнению с известным конструктивным решением подвода исходного материала в гидроциклон. При этом производительность гидроциклона диаметром 140 мм с эластичной демпфирующей вставкой в зоне ввода исходного продукта возросла на 23-28%.

Формула изобретения

Гидроциклон для классификации и обогащения полезных ископаемых по авт. св. № 789160, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной производительности за счет снижения гидравлического сопротивления, он снабжен кольцевым желобом и демпфирующим приспособлением, выполненным в виде эластичной вставки, один конец которой закреплен на нижней кромке

образующей питающего патрубка, а другой - на цилиндрической поверхности кольцевого желоба, размещенного в верхней части корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Поваров А. И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках. М., «Недра, 1978, с. 28.

2.Авторское свидетельство СССР № 789160, кл. В 04 С 3/06, 1979.