БАРАБАН ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОНЦЕНТРАТОРА С ПОРЦИОННОЙ РАЗГРУЗКОЙ
CYLINDER FOR CENTRIFUGAL CONCENTRATOR WITH PORTION UNLOADING

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к центробежным концентраторам с порционной разгрузкой и, в частности, изобретение относится к используемому в них узлу барабана.
Предпосылки к созданию изобретения
[0002] Центробежные концентраторы с порционной разгрузкой (ЦКПР) представляют собой класс основного технологического оборудования, применяемого главным образом в технологических операциях по обогащению полезных ископаемых. ЦКПР зачастую эксплуатируются на удаленных объектах. Ввиду характера эксплуатации ЦКПР указанный тип оборудования постоянно подвергается высоким ударным нагрузкам и воздействию потоков абразивной пульпы. Основным компонентом любого ЦКПР является барабан. В процессе работы внутренние боковые стенки барабана подвергаются исключительно жестким условиям эксплуатации в части воздействия механических факторов вследствие чего конструкция барабана должна отличатся прочностью и долговечностью с целью обеспечения удовлетворительного срока службы ЦКПР в период между работами по техническому обслуживанию и восстановительному ремонту, при проведении которых оборудование необходимо выводить из эксплуатации. Как правило, такие простои оборудования оказывают существенное влияние на эксплуатационную эффективность и прибыльность объектов добычи полезных ископаемых. Обычно ЦКПР представляют собой крупногабаритное громоздкое обогатительное оборудование, снабженное соответствующим крупногабаритным неразъемным барабаном. В большинстве случаев барабан не подлежит восстановлению и зачастую его приходится заменять. В результате этого возникает серьезная проблема, связанная с организацией транспортировки и доставки компонентов ЦКПР от предприятия производителя до удаленного объекта, на котором оборудование необходимо для выполнения производственных операций. Транспортировка на объект барабанов, используемых в крупногабаритных ЦКПР, является сложной и дорогостоящей операцией.
[0003] На объекте ЦКПР необходимо периодически выводить из эксплуатации для проведения работ по регулярному техническому обслуживанию и восстановительному ремонту. Ввиду громоздкости и веса наиболее ответственных узлов и деталей, в частности, барабана, зачастую возникает необходимость в использовании специального подъёмно-транспортного оборудования для тяжёлых грузов для перемещения различных узлов и деталей. На удаленных объектах проведение таких операций создает дополнительные проблемы и приводит к дополнительным затратам, связанным с доставкой подъёмно-транспортного оборудования для тяжёлых грузов на объект при необходимости. Во многих случаях на объектах в эксплуатации находится несколько ЦКПР для того, чтобы мощности эксплуатируемых ЦКПР являлись достаточными для удовлетворения производственных нужд на объекте. Кроме того, эксплуатация нескольких ЦКПР обеспечивает непрерывность производства в случае возникновения необходимости проведения незапланированного технического обслуживания любого из ЦКПР. Тем не менее, нахождение нескольких ЦКПР на объекте подразумевает, что подъёмно-транспортное оборудование для тяжёлых грузов для проведения технического обслуживания необходимо перемещать на объекте для проведения работ на каждом ЦКПР при необходимости.
[0004] Кроме указанных выше проблем, ЦКПР работают по принципу создания зон на внутренних боковых стенках барабана, выступающих в качестве локализованных участков  псевдоожиженного слоя. Псевдоожиженный слой создают путем нагнетания жидкости через несколько выпускных отверстий, оптимально размещенных по периферии внутренних стенок барабана, предназначенных для нагнетания жидкости в барабан. Основная проблема, связанная с данной технологией, заключается в том, что, по меньшей мере, некоторые выпускные отверстия часто забиваются обломочным материалом ввиду того, что твердые частицы из пульпы, обрабатываемой ЦКПР, вытесняются из пульпы и осаждаются в некоторых или во всех из впускных отверстий, тем самым существенно уменьшая эффект псевдоожиженного слоя и снижая производительность ЦКПР.
[0005] Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в создании ЦКПР с барабаном, позволяющим  устранить, по меньшей мере, ряд из вышеуказанных проблем.
Описание изобретения
[0006] Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предлагается сегментный барабан для центробежного концентратора с порционной разгрузкой, смонтированный из нескольких примыкающих друг к другу сегментов таким образом, чтобы каждый сегмент плотно прилегал к соседним сегментам, благодаря чему при размещении достаточного количества сегментов на месте установки обеспечивался бы монтаж барабана центробежного концентратора с порционной разгрузкой.
[0007] Предпочтительно, чтобы сегменты имели дугообразную форму, и при их установке на месте монтажа они вместе образовывали форму барабана с круговым профилем и соответствующими наклонными внутренними стенками. Указанные стенки состоят из внутренних профилированных боковых стенок, при этом профиль внутренних стенок предназначен для обеспечения максимального концентрирования ценных компонентов из пульпы, обрабатываемой центробежным концентратором с порционной разгрузкой.
[0008] В некоторых случаях имеется несколько различных форм сегментов, при этом отличающиеся по форме сегменты размещают рядом друг с другом, обеспечивая их плотное прилегание с соседними сегментами, в результате чего образуется один  отдельный слой внутри конструкции барабана.
[0009] Предпочтительно, чтобы каждый отдельный слой сегментов плотно прилегал к любому соседнему слою сегментов таким образом, чтобы обеспечивалась сборка барабана путем расположения сегментов в несколько отдельных слоев.
[0010] Сегменты остаются на месте и плотно прилегают к соседним сегментам даже в том случае, когда барабан в центробежном концентраторе с порционной разгрузкой вращается с рабочей скоростью.
[0011] В некоторых случаях, по меньшей мере, некоторые из отдельных сегментов смонтированы, по меньшей мере, из двух частей.
[0012] Предпочтительно, чтобы первая часть являлась задней частью, расположенной ближе всего к наружной стороне барабана, и вторая часть являлась передней частью, расположенной ближе к внутренней стороне барабана.
[0013] Предпочтительно, чтобы задняя часть была снабжена крепежными элементами, предназначенными для присоединения и закрепления передней части.
[0014] Предпочтительно, чтобы сегмент был предназначен для отсоединения второй части от первой части и замены новой второй частью в случае повреждения исходной второй части или в случае достижения второй частью эксплуатационного срока службы. За счет этого также обеспечивается очистка выпускных отверстий и водяных каналов внутри сегмента.
[0015] В некоторых случаях, по меньшей мере, вторая часть предназначена для изготовления на 3D-принтере таким образом, чтобы обеспечивалось изготовление  заменяемой второй части при необходимости.
[0016] Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, некоторые сегменты являлись пустотелыми и включали канал для пропускания потока приемлемой жидкости, такой как вода, в сегмент, по меньшей мере, через впускной патрубок и, по меньшей мере, частичное истечение из сегмента, по меньшей мере, через одно выпускное отверстие во внутреннее пространство барабана даже при вращении барабана с рабочей скоростью.
[0017] Предпочтительно, чтобы поступление жидкости во внутреннее пространство барабана создавало эффект псевдоожиженного слоя вблизи выпускного отверстия на внутренней боковой стенке барабана.
[0018] В некоторых случаях, каждый сегмент снабжен вставкой, перекрывающей, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, и при этом предназначенной для обеспечения выхода потока приемлемой жидкости, при этом сокращая вероятность проникновения любого твердого материала в выпускное отверстие, тем самым снижая возможность засорения выпускного отверстия.
[0019] Предпочтительно, чтобы верхняя часть вставки или ее нижний край были шарнирно прикреплены, позволяя вставке совершать поворот от выпускного отверстия под воздействием потока жидкости, проходящей через выпускное отверстие, и при прекращении прохождения потока жидкости центробежные силы, создаваемые вращающимся барабаном, вынуждают вставку совершать поворот в обратном направлении к ее исходному положению, при котором она перекрывает выпускное отверстие, что позволяет вставке выступать в качестве заслонки, тем самым предотвращая  засорение материалом, по меньшей мере, одного выпускного отверстия.
[0020] В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения вставку изготавливают из приемлемого упругого или прочного материала.
[0021] Предпочтительно, чтобы мог быть использован любой приемлемый упругий материал, при этом предпочтительным материалом является резина.
[0022] Предпочтительно, чтобы вставка включала поворотный элемент и шаровидный элемент.
[0023] Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, некоторые пустотелые  сегменты включали устройства фиксации, предназначенные для фиксации шаровидного элемента вставки.
[0024] Предпочтительно, чтобы фиксирующие устройства были предназначены для обеспечения замены вставки при необходимости.
[0025] Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, некоторые сегменты включали дополнительные фиксирующие устройства, предназначенные для фиксации, по меньшей мере, одной крышки.
[0026] Предпочтительно, чтобы каждая крышка была изготовлена из приемлемого износостойкого материала и при присоединении к своему соответствующему сегменту с помощью дополнительного фиксирующего устройства она придавала бы сравнительно более высокое сопротивление износу поверхности участка сегмента, подвергающегося чрезмерному износу во время  нормальной эксплуатации центробежного концентратора с порционной разгрузкой.
[0027] Предпочтительно, чтобы барабан был предназначен для транспортировки на место установки в полностью или частично разобранном состоянии и затем собран на месте.
[0028] В некоторых случаях каждый сегмент или, по меньшей мере, передняя часть сегмента может быть изготовлена на месте с использованием приемлемого 3D-принтера.
Краткое описание чертежей
[0029] Фиг. 1 – изометрическая проекция с разрезом одного предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.
[0030] Фиг. 2 – изометрическое изображение альтернативного предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.
[0031] Фиг. 3 – вид крупным планом одной предпочтительной формы вставки на месте монтажа внутри сегмента.
[0032] Фиг. 4 – вид в продольном разрезе, иллюстрирующий собранный барабан, составленный из нескольких соседних сегментов.
[0033] Фиг. 5 – перспективное изображение с пространственным разделением деталей другого предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, иллюстрирующее сегмент, собранный из передней и задней частей.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
[0034] На Фиг. 1 проиллюстрирована одна форма настоящего изобретения, и на рисунке приведен предпочтительный вариант осуществления сегмента 1. Сегмент 1 включает наружную боковую стенку 3 и внутреннюю боковую стенку 5. В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения сегмент 1 имеет моноблочную конструкцию, которая может быть выполнена в виде единого блока. В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения сегмент 1 собран из нескольких подкомпонентов. В некоторых случаях сегмент может быть изготовлен методом 3D печати. Предпочтительно, чтобы сегмент 1 являлся, по меньшей мере, частично пустотелым и включал полость 7. Полость 7 включает впускной патрубок 9 и несколько выпускных отверстий 11 сравнительно малого диаметра. Каждый сегмент 1 имеет дугообразную форму, благодаря которой нескольких сегментов 1, расположенных рядом и плотно прилегающих друг к другу, вместе образуют барабан с круговым профилем и наклонными внутренними боковыми стенками 5. Барабан способен вращаться с достаточно высокой скоростью для создания центростремительной силы, воздействующей на любой материал, подаваемый во вращающийся барабан, при этом целостность барабана не нарушается. Истечение приемлемой жидкости, как правило, воды, через несколько выпускных отверстий 11 создает зоны в пределах внутренних боковых стенок 5 барабана, выступающие в качестве зон с псевдоожиженным слоем.
[0035] На Фиг. 2 проиллюстрирован альтернативный предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. В данном варианте осуществления настоящего изобретения сегмент 1 включает дополнительную вставку 13, вставляемую во внутреннюю боковую стенку 5 сегмента 1 с возможностью ее извлечения. Дополнительная вставка 13 изготовлена из приемлемого износостойкого материала, такого как металл, полиуретан или керамика, в результате чего дополнительная вставка обеспечивает повышенную износостойкость на участках сегмента, подвергающихся  чрезмерному износу. В другом варианте осуществления настоящего изобретения указанный материал повышенной износостойкости может быть включен в сегмент в виде части технологического процесса, например, в форме жидкости или пасты, которая, затвердевая, образует составную часть сегмента барабана. Указанная вставка может либо выступать над поверхностью, либо может быть утоплена в поверхностном слое сегмента барабана таким образом, чтобы она становилась видна по мере износа в процессе эксплуатации. Связующий элемент между высоко износостойким материалом и основным корпусом сегмента барабана может быть закреплен шпонками таким образом, чтобы износостойкий материал не выпадал из сегмента в процессе эксплуатации оборудования.
[0036] На Фиг. 3 проиллюстрирован предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, включающий упругую вставку 15. Вставка включает шаровидный элемент 17 и плоский откидной элемент 19. Шаровидный элемент 17 является вставляемым в устройство фиксации 21 с возможностью извлечения, выполненное  в сегменте 1. При отсутствии потока, или в том случае, когда поток жидкости не истекает из выпускных отверстий 11, плоский откидной элемент 19 перекрывает выпускные отверстия 11. Плоский откидной элемент 19 сокращает вероятность отложения твердого материала в некоторых или во всех выпускных отверстиях 11, вызывая их закупорку. При прохождении потока жидкости сила давления потока вынуждает плоский откидной элемент смещаться со своего перекрывающего отверстия положения, в результате чего обеспечивается дальнейшее движение потока жидкости. В данном варианте осуществления настоящего изобретения используют упругий материал, способный пружинить и упруго деформироваться  при использовании, тем не менее, следует отметить, что другие формы вставок находятся в пределах объема  настоящего изобретения, в том числе, неэластичная форма шарнирно-закрепленной вставки, предпочтительно в верхней части, при этом вставка способна откидываться от выпускного отверстия под воздействием потока жидкости, выходящего из выпускных отверстий 11.
[0037] На Фиг. 4 проиллюстрирован вид сбоку в разрезе барабана 23, который был собран из нескольких сегментов 1. В данном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения один сегмент расположен от нижней части до верхней части барабана. В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения имеется несколько форм сегментов, предназначенных для формирования отдельных слоев сегментов, которые затем плотно укладывают один на другой с целью формирования барабана.
[0038] Наконец, на Фиг. 5 проиллюстрирован другой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. В данном варианте осуществления настоящего изобретения сегмент 1 включает заднюю часть 25 и переднюю часть 27. Указанные части соединены друг с другом с помощью  крепежных элементов 31. Для соединения могут быть использованы любые приемлемые крепежные средства. В некоторых случаях может быть использована уплотняющая прокладка 29 для создания водонепроницаемого соединения между двумя частями после того, как они будут скреплены друг с другом.  Обе части, дополняющие друг друга, образуют проточный канал 7, когда две части соединены вместе. В другом варианте осуществления настоящего изобретения указанный канал полностью размещен либо в задней, либо в передней части. Впускной патрубок 9 расположен в самой задней части и соединен с проточным каналом 7. Жидкость поступает в сегмент через впускной патрубок 9, далее жидкость течет по проточному каналу 7 и выходит из сегмента через несколько выпускных отверстий 11. За счет этого образуется конструкция, создающая эффект псевдоожиженного слоя вблизи выпускных отверстий 11.
[0039] В некоторых случаях самая задняя часть 25 выполнена из твердого долговечного материала, такого как сталь, в то время как передняя часть 27 выполнена из другого материала. Ввиду того, что именно передняя часть 27 подвержена износу и воздействию ударных нагрузок, создаваемых в процессе работы ЦКПР, указанный вариант осуществления настоящего изобретения обладает тем преимуществом, что существует возможность легкого демонтажа поврежденной/изношенной передней части 27 с задней части 25 и замены новой передней частью 27. Также при необходимости, по меньшей мере, передняя часть может быть изготовлена методом трёхмерной печати таким образом, чтобы заменяемая передняя часть 27 для такого сегмента имелась в наличии в нужный момент. За счет этого обеспечивается сокращение резерва запасных частей и транспортных операций, необходимых для доставки заменяемых частей 27.
[0040] Другое преимущество, связанное с возможностью разделения передней и задней частей сегмента, также заключается в проведении легкой очистки водяного канала 7 и выпускных отверстий 11.
[0041] Одно из преимуществ настоящего изобретения по сравнению с известным уровнем техники заключается в упрощении транспортировки сегментов или подкомпонентов сегментов на объект, на котором предусматривается эксплуатация центробежного концентратора с порционной разгрузкой, в результате чего исключается необходимость в транспортировке крупногабаритного и громоздкого узла барабана.  Изготовление сегментов или замена сломанных или изношенных сегментов могут быть осуществлены непосредственно на объекте с использованием 3D-принтера. Это позволяет существенно сократить расходы, связанные с процессом размещения заказа на деталь, ее изготовления вне объекта и транспортировки на объект. Другое дополнительное преимущество относится к проведению технического обслуживания ЦКПР. Барабан, размещаемый в ЦКПР, предназначен для демонтажа на объекте. Ввиду того, что барабан более не является моноблочным, практически исключается необходимость в подъёмно-транспортном оборудовании для тяжёлых грузов для установки барабана в ЦКПР или извлечении барабана из него. Барабан может быть разобран и снова собран на объекте при необходимости. Подверженные чрезмерному износу участки сегмента могут быть защищены износостойкими вставками. Ввиду того, что указанные вставки со временем изнашиваются, то замене подлежат только вставки. Проблема, связанная с закупоркой выпускных отверстий, может быть устранена за счет использования вставки, номинально закрывающей и защищающей выпускные отверстия при прекращении подачи потока жидкости из выпускных отверстий.
[0042] Вышеприведенное описание включает предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, при этом следует понимать, что в описанные конструкции и расположение деталей могут быть внесены многочисленные изменения и (или) дополнения без отступления от основных признаков, либо существа, либо объема настоящего изобретения.
[0043] Кроме того, понятно, что слово «включать» и его такие варианты, как «включает» и «включающий», используются в настоящем описании, если иное не следует из контекста, и такое использование подразумевает включение приведенного признака или признаков, но его не следует воспринимать как исключающее наличие другого признака или признаков.
[0044] Ссылки на известный уровень техники в данном описании изобретения не следует воспринимать как признание или любую форму предположения того, что такой известный уровень техники образует часть общеизвестных знаний.