ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР
CENTRIFUGAL SEPARATOR

Изобретение относится к устройствам для извлечения золота и платиносодержащих песков и может быть использовано в устройствах систем очистки водоемов, а также в строительной и других отраслях народного хозяйства.
Известен центробежный сепаратор (см. патент RU 2118566, МПК В03В 5/32, 13/04, Бюл. 25, 1998), включающий цилиндрический корпус с отражателями, снабженный патрубком сброса минеральной суспензии с технологически малым содержанием ценных компонентов, заслонки с механизмами перемещения, установленные у нижнего основания цилиндрического корпуса и в патрубке сброса минеральной суспензии, тангенциальный патрубок для подачи минеральной суспензии, выполненный из токонепроводящего материала, и по его внешней стороне коаксиально и подвижно укреплен детектор определения металлических включений, связанный электрически с линией задержки, приспособлениями для разгрузки легкой и тяжелой фракции, последнее в виде конической части с винтовой канавкой на внутренней поверхности, соединенное с кольцевым наполнителем ценных компонентов и заполненное не смешивающейся с минеральной суспензией жидкостью.
Недостатком является снижение качества и эффективности сбора ценного компонента в приспособлении для разгрузки тяжелой фракции в виде конической части с винтовой канавкой на внутренней поверхности в результате высоковероятностного выпадения из полостей винтовой канавки отсортированного ценного компонента, особенно при образовании «пробок» и последующего непопадания его в кольцевой наполнитель, а постоянного витания в объеме несмачивающейся жидкости.
Известен центробежный сепаратор (см. патент РФ №2191072, МПК В03В 5/32. Опубл. 20.10.2002), включающий цилиндрический корпус с отражателями, снабженный патрубком сброса минеральной суспензии с технологически малым содержанием ценных компонентов, заслонки с механизмами перемещения, установленные у нижнего основания цилиндрического корпуса и в патрубке сброса минеральной суспензии, выполненный из токонепроводящего материала, и по его внешней стороне коаксиально и подвижно укреплен детектор определения металлических включений, связанный электрически с линией задержки, приспособления для разгрузки легкой и тяжелой фракции, последнее в виде конической части с винтовой канавкой на внутренней поверхности, соединенное с кольцевым накопителем ценных компонентов и заполненное не смешивающейся с минеральной суспензией жидкостью, а приспособление для разгрузки тяжелой фракции в виде конической части цилиндрического корпуса выполнено из биметалла, а полость винтовой канавки имеет вид «ласточкина хвоста».
Недостатком является снижение производительности по сбору ценного компонента из-за наблюдаемого частичного сброса его при отсутствии возможности поддержания практической одновременности открытия заслонки на тангенциальном патрубке для подачи минеральной суспензии и закрытия заслонки на патрубке сброса минеральной суспензии.
Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание постоянной производительности центробежного сепаратора в условиях изменяющегося расхода минеральной суспензии с наличием ценного компонента путем устранения «проскока» от открытия заслонки у нижнего основания цилиндрического корпуса перемещающимися тяжелыми фракциями до закрытия заслонки на патрубке для сброса их в отход.
Технический результат достигается тем, что центробежный сепаратор, включающий цилиндрический корпус с отражателями, снабженный патрубком сброса минеральной суспензии с технологически малым содержанием ценных компонентов, заслонки с механизмами перемещения, установленные у нижнего основания цилиндрического корпуса и в патрубке сброса минеральной суспензии, выполненный из токонепроводящего материала, и по его внешней стороне коаксиально и подвижно укреплен детектор определения металлических включений, связанный электрически с линией задержки, приспособления для разгрузки легкой и тяжелой фракции, последнее в виде конической части с винтовой канавкой на внутренней поверхности, соединенное с кольцевым накопителем ценных компонентов и заполненное не смешивающейся с минеральной суспензией жидкостью, а приспособление для разгрузки тяжелой фракции в виде конической части цилиндрического корпуса выполнено из биметалла, а полость винтовой канавки имеет вид «ласточкина хвоста», при этом механизмы перемещения выполнены в виде электропривода с регулятором скорости перемещения заслонки, при этом регулятор скорости перемещения соединен с выходом регулятора расхода с подсоединенным к нему датчиком расхода, а регулятор скорости перемещения заслонки в патрубке сброса минеральной суспензии соединен с выходом регулятора задержки с подсоединенным через линию задержки детектором, причем регулятор расхода и регулятор задержки содержат взаимосвязанные блок сравнения и блок задания, при этом блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, причем выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на выходе подключен к регулятору скорости в виде блока порошковых электромагнитных муфт электропривода механизмов перемещения заслонок.
На фиг.1 изображена принципиальная схема центробежного сепаратора, на фиг.2 - полость винтовой канавки в виде «ласточкина хвоста».
Сепаратор состоит из цилиндрического корпуса 1 с отражателями 2 и приспособлением 3 для разгрузки легкой фракции, приспособлением для разгрузки тяжелой фракции в виде конической части 4 из биметалла с винтовой канавкой 5 на внутренней ее поверхности, заполненной не смачивающейся с минеральной суспензией жидкостью и имеющей кольцевой накопитель 6 ценных компонентов, тангенциальный патрубок 7 для подачи минеральной суспензии, присоединенный к нижней части боковой поверхности цилиндрического корпуса 1. Тангенциальный патрубок 7 выполнен из токонепроводящего материала, на внешней стороне которого подвижно, коаксиально укреплен детектор 8 определения металлических включений, электрически связанный с линией задержки 9. Цилиндрический корпус 1 снабжен заслонкой 10 с механизмом перемещения 11, обеспечивающей разделение цилиндрического корпуса 1 и конической части из биметалла 4. Заслонка 12 с механизмом перемещения 13 установлена в патрубке 14 сброса минеральной суспензии с технологически малым содержанием ценных компонентов. Исполнительный механизм 15 связывает между собой линию задержки 9 и механизм перемещения 11 и 13, а коническая часть 4 снабжена разгрузочным приспособлением 16.
Механизм перемещения 11 выполнен в виде электропривода 17 с регулятором скорости перемещения 18 заслонки 10, а механизм перемещения 13 выполнен в виде электропривода 19 с регулятором скорости перемещения 20 заслонки 12. Регулятор скорости перемещения 18 соединен с выходом регулятора расхода 21 с подсоединенным к нему датчиком расхода 22. Регулятор расхода 21 включает блок сравнения 23 и блок задания 24, при этом блок сравнения 23 соединен с входом электронного усилителя 25, оборудованного блоком 26 нелинейной обратной связи, причем выход электронного усилителя 25 соединен с входом магнитного усилителя 27 с выпрямителем на выходе, подключенным к регулятору скорости перемещения 18 в виде блока порошковых электромагнитных муфт, кроме того, датчик расхода 22 соединен с блоком сравнения 23.
Регулятор скорости перемещения 20 соединен с выходом регулятора задержки 28 с подсоединенным к нему через линию задержки 9 детектором 8. Регулятор задержки 28 включает блок сравнения 29 и блок задания 30, при этом блок сравнения 29 соединен с входом электронного усилителя 31, оборудованного блоком 32 нелинейной обратной связи, причем выход электронного усилителя 31 соединен с входом магнитного усилителя 33 с выпрямителем на выходе, подключенным к регулятору скорости перемещения 20 в виде блока порошковых электромагнитных муфт, кроме того, линия задержки 9 соединена с блоком сравнения 28.
Центробежный сепаратор работает следующим образом.
При отсутствии сигнала от детектора 8 на наличие ценных компонентов, передаваемого через линию задержки 9 на регулятор задержки 28 исполнительного механизма 15, минеральная суспензия по тангенциально расположенному патрубку 7 поступает в цилиндрический корпус 1. В результате тангенциального подвода минеральной суспензии (с массой ценных компонентов технологически малого значения как с наличием тяжелой фракции, так и без нее) образуется вращательное движение обрабатываемого объема, который, всплывая, преимущественно в виде легкой фракции, контактирует с отражателями 2, что приводит к отделению частично поднимающихся частиц тяжелой фракции. Основная масса частиц тяжелой фракции перемещается по поверхности закрытой заслонки 10 и поступает к патрубку 14, откуда через открытую заслонку 12 сбрасывается в отход.
При наличии в поступающей в тангенциально расположенный патрубок 7 минеральной суспензии ценных компонентов количеством, обеспечивающим процесс обогащения (количеством ценных компонентов в минеральной суспензии, соответствующим значению, на которое отрегулирован детектор 8 определения металлических включений), детектор 8 подает сигнал через линию задержки 9 на исполнительный механизм 15 и далее на регулятор задержки 28. При этом сигнал с детектора 8 становится большим, чем сигнал, поступающий с блока задания 30, на выходе блока сравнения 29 появится сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 31 одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи блока 32. Сигнал с выхода электронного усилителя 31 поступает на вход магнитного усилителя 33, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на обмотку блока регулятора порошковых электромагнитных муфт 20 электропривода 19. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 31 вызывает появление тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 33, обеспечивающего образование момента, передаваемого регулятором скорости перемещения 20 в виде блока порошковых электромагнитных муфт от электропривода 19 с постепенным (с задержкой во времени, определяемой конструктивными параметрами центробежного сепаратора, т.е. расходом минеральной суспензии) закрытием заслонки 12.
В результате уменьшения проходного сечения патрубка 14 из-за постепенного его перекрытия заслонкой 12 величина расхода минеральной суспензии уменьшается, что регулируется датчиком расхода 22. При этом сигнал задания 24 регулятора расхода 21 исполнительного механизма 15 превышает сигнал с датчика расхода 22, и на выходе блока сравнения 23 появится сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 25. Сюда поступает и сигнал отрицательной нелинейной обратной связи 26, который вычитается из сигнала блока сравнения 23. Сигнал с выхода электронного усилителя 25 поступает на вход магнитного усилителя 27, где он усиливается по мощности, выпрямляется и поступает обмотку регулятора скорости перемещения 18 в виде блока порошковых электромагнитных муфт электропривода 17.
Положительная полярность сигнала электронного усилителя 25 вызывает появление тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 27 до значений, увеличивающих момент, передаваемый от электропривода 17 на регулятор скорости перемещения 18 в виде блока порошковых электромагнитных муфт таким образом, что заслонка 10 практически мгновенно открывается. В этом случае минеральная суспензия на выходе из тангенциального патрубка 7 закручивается. Легкая фракция с частично всплывшими частицами тяжелой фракции контактирует с отражателями 2, стимулирующими механическое разделение тяжелой фракции с легкой. В результате всплывшие частицы тяжелой фракции оседают и попадают в коническую часть 4 аппарата, а легкие фракции через патрубок 3 сбрасываются из сепаратора.
В связи с тангенциальным расположением патрубка 7 частицы тяжелой фракции с ценными компонентами, закручиваясь, попадают в объем несмешивающейся жидкости (например, бромоформ, бромбензол или тетрабромэтан, магнитная жидкость), находящейся в конической части 4. Элементы тяжелой фракции представляют собой механическое соединение (не растворенное рабочей средой) легкой фракции, чужеродные элементы (гравий), элементы благородного металла, т.е. сгустки материала, плотность которого превышает плотность жидкости, находящейся в конической части 4. В результате закручивания смеси, состоящей из несмачивающейся жидкости и элементов тяжелой фракции, осуществляется процесс сортировки, т.е. перераспределения от центра к периферии с последующим поступлением в полости в виде «ласточкина хвоста» винтовой канавки отсортированных элементов.
Полость в виде «ласточкина хвоста» винтовой канавки практически предотвращает вероятность последующего выпадения отсортированных элементов в центр вращающейся несмачивающейся жидкости, и они, под действием силы тяжести, перемещаются к кольцевому накопителю 6.
Как только уменьшится сигнал от детектора 8 из-за сокращения ценных компонентов в необходимом (экономически сбалансированном по энергозатратам на работу сепаратора) для отделения количестве, сигнал, поступающий с блока задания 30, становится больше, чем сигнал, поступающий с детектора 8 через линию задержки 9 на исполнительный механизм 15 и даже на регулятор задержки 28, и на выходе блока сравнения 29 появится сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 31 одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи блока 32. Сигнал с выхода электронного усилителя 31 поступает на вход магнитного усилителя 33, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на обмотку регулятора перемещения 20 в виде блока порошковых электромагнитных муфт. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 31 вызывает появление тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 33 до значений, увеличивающих момент, передаваемый от электропривода 19 на регулятор скорости перемещения 20 в виде блока порошковых электромагнитных муфт, таким образом, что заслонка 12 практически мгновенно открывается, обеспечивая поступление минеральной суспензии в патрубок 14 для сброса.
В результате величина расхода минеральной суспензии увеличивается, что регулируется датчиком расхода 22, и сигнал задания 24 регулятора расхода 21 исполнительного механизма 15 становится меньшим сигнала с датчика расхода 22. Тогда на выходе блока сравнения 23 появится сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 25. Сюда поступает и сигнал отрицательной нелинейной обратной связи 26 и складывается с сигналом блока соединения 23. Сигнал с выхода электронного усилителя 25 поступает на вход магнитного усилителя 27, где он усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на обмотку регулятора скорости перемещения 18 в виде блока порошковых электромагнитных муфт электропривода 17.
Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 25 вызывает появление тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 27 до значений, уменьшающих момент, передаваемый от электропривода 17 на регулятор скорости перемещения 18 в виде блока порошковых электромагнитных муфт, таким образом, что заслонка 10 постепенно (медленно) закрывается, пропуская в коническую часть 4 частицы тяжелой фракции с наличием последних ценных компонентов, прошедших детектор 8. Данная технологическая операция практически устраняет вероятность сброса через патрубок 14 ценных компонентов, находящихся на пути перемещения от тангенциального патрубка 7 до заслонки 12.
Выполнение конической части 4 из биметалла, а полсти винтовых канавок в виде «ласточкина хвоста» обеспечивает длительную эксплуатационную надежность сортировки путем термовибрационного устранения образования «пробок» и закупоривания транспортируемого в винтовых канавках 5 благородного металла с повышенным качеством сортировки при предотвращении случайно-вероятностного выпадания ценных компонентов в разгрузочное приспособление 16.
Оригинальность предлагаемого технического решения по поддержанию качественной сортировки в условиях изменяющейся концентрации ценного компонента достигается автоматизацией взаимосвязанных процессов открытия и закрытия заслонки 10 между цилиндрическим корпусом и приспособлением для разгрузки тяжелой фракции в виде конической части из биметалла с винтовой канавкой с полостным профилем в виде «ласточкина хвоста» и заслонки, установленной в патрубке сброса минеральной суспензии с технологически малым содержанием благородного металла.