МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОНКОСЛОЙНОЙ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД ОТ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ
MODULAR DEVICE FOR THIN LAYER OF PURIFYING MINE WATER FROM SUSPENDED PARTICLES

Изобретение относится к технике очистки воды от взвешенных частиц под действием гидродинамических сил и сил тяжести в жидкой среде, которая может применяться при обогащении полезных ископаемых и очистке шахтных вод.
Известен тонкослойный гидроклассификатор [1], содержащий корпус с пакетами наклонных волнообразных пластин, приемный карман, наклонную разделительную перегородку, питающие и шламоотводящие каналы, размещенные у гребней и впадин пластин, сборный карман с переливным порогом для вывода очищенной воды, вертикальные перегородки питающих каналов и заслонки переливных каналов для регулирования входного и выходного потоков. Недостатком классификатора является зарастание шламом межпластинчатых зазоров в пакете, т.к. осаждение шлама идет во встречном потоке жидкости.
Известен тонкослойный отстойник [2], в котором входной канал перекрыт успокоительной решеткой, питающие каналы снабжены обтекателями, а шламоотводящие каналы перекрыты перегородкой. Тонкослойный отстойник имеет тот же недостаток, что и предыдущий аналог - зарастание межпластинных зазоров.
Известен тонкослойный отстойник [3], выполненный в виде фильтрующей перегородки типа жалюзи, пластины которой установлены под углом 55-60° к горизонтальной плоскости, а вход и выходы воды и шлама взаимно расположены так, что выход сгущенного шлама расположен под прямыми углами к входу и выходу воды, при этом снабжены электровибратором пластин для их очистки.
Основным недостатком устройства является низкая производительность отстойника, а электрический вибратор пластин не позволяет осесть шламу на пластины при его работе. В устройстве не учтено физическое свойство частиц воды и пластин.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для очистки технологической воды от взвешенных твердых частиц [4], включающее каркас с плоскими пластинами, расположенными под углом 50-70° и 45° к горизонтальной плоскости, емкости для аккумуляции шлама и механизм выгрузки шлама. Поперечное сечение каркаса выполнено трапециевидной формы и содержит несколько секций, разделенных рамами с боковыми верхней и нижней центральной перемычками, первая по течению воды рама выполнена с наклоном верхнего края навстречу потоку воды под углом 45-55° и выполнена с отверстиями в боковых и центральной перемычках, в которых установлены стальные струны, а вторая и последующие рамы выполнены с пальцами на верхней и центральной перемычках, а нижняя и боковые перемычки - с пазами для установки пластин, при этом пластины выполнены с загибом на 180° верхнего края, которым свободно охватывают пальцы, и загибом 30° нижнего края, который свободно проходит в паз нижней или боковой перемычки так, что пластины расположены вдоль течения под углом 50-70° к горизонтальной плоскости, пластины выполнены из оцинкованной жести, а верхняя сторона пластин покрыта линолеумом.
Задачей изобретения является упрощение конструкции, технологичности изготовления и монтажа модульного устройства для тонкослойной очистки шахтных вод от взвешенных частиц.
Решение задачи достигается тем, что в модульном устройстве для тонкослойной очистки шахтных вод от взвешенных частиц каркас устройства выполняют по форме сечения емкости, куда его помещают, борта которого закрыты и имеют на них крепления для удержания устройства в емкости, а сверху - скобы для удобства монтажа устройств, внутри каркаса монтируют параллельно друг другу на расстоянии 40-50 мм пластины, при этом центральные пластины выполняют разновеликими, цельными с углом изгиба 80-90°, в котором с обеих сторон заподлицо с краями жестко крепят втулки шарнирного соединения и покрывают электрически нейтральным материалом, а смещенные от центра пластины имеют втулки на верхних концах, угол наклона пластин с горизонтальной плоскостью составляет 45-50°, при этом между бортами и нижними краями пластин имеются зазоры, равные межпластинчатому расстоянию, которые служат каналами для перепуска осевших частиц в аккумулирующую емкость, закрытыми для прямого потока воды спереди и сзади защитными пластинами, а для предотвращения заиливания перепуска осевших частиц в аккумулирующую емкость предусматривают у бортов скосы под углом 45-50° к горизонтальной плоскости, крепление центральных пластин к каркасу производят с помощью жестко закрепленных на каркасе передней и задней центральных стоек, имеющих отверстия для шарнирного соединения, крепление смещенных пластин производят непосредственно к верхним ребрам каркаса осями со штифтами, колебание пластин обеспечивается установкой упоров на нижних ребрах каркаса и боковых пластинах на расстоянии 3-5 мм между собой для каждой пластины.
Работа и конструкция модульного устройства для тонкослойной очистки шахтных вод от взвешенных частиц поясняется фиг. 1, где представлены вид сверху, разрез А-А - вид сбоку, разрез Б-Б - поперечное сечение устройства и узел В - крепление пластин.
На фиг. 1 приняты следующие условные обозначения: 1 - каркас устройства, 2 - емкость размещения устройства, 3 - борт каркаса, 4 - крепление, 5 - скоба, 6 - центральные пластины, 7 - втулка, 8 - смещенные пластины, 9 - зазор (канал), 10 - аккумулирующая емкость, 11 - защитные пластины каналов, 12 - скосы, 13 - центральные стойки каркаса, 14 - ось шарнирного крепления, 15 - штифт оси.
Каркас 1 модульного устройства для тонкослойной очистки шахтных вод от взвешенных частиц выполняют по форме сечения емкости 2, куда его помещают, борта 3 которого закрыты и имеют на них крепления 4 для удержания устройства в емкости 2, а сверху скобы 5 для удобства монтажа устройства. Внутри каркаса 1 монтируются параллельно друг другу на расстоянии 40-50 мм разновеликие пластины, при этом центральные пластины 6 выполняются цельными с углом изгиба 80-90°. В каркасе 1 с обеих сторон заподлицо с краями жестко крепятся втулки шарнирного соединения 7 и покрываются электрически нейтральным материалом. Смещенные от центра пластины 8 имеют втулки 7 на верхних концах, угол наклона пластин с горизонтальной плоскостью составляет 45-50°. При этом между бортами 3 и нижними краями пластин имеются зазоры 9, равные межпластинчатому расстоянию, которые служат каналами для перепуска осевших частиц в аккумулирующую емкость 10. Зазоры 9 закрыты для прямого потока воды спереди и сзади защитными пластинами 11, а для предотвращения заиливания перепуска осевших частиц в аккумулирующую емкость 10 предусматриваются у бортов 3 скосы 12 под углом 45-50° к горизонтальной плоскости. Крепление центральных пластин 6 к каркасу 1 производится с помощью жестко закрепленных на каркасе передней и задней центральных стоек 13, имеющих отверстия и втулки 7 для шарнирного соединения, а крепление смещенных пластин 8 осуществляется непосредственно к верхним ребрам каркаса 1 осями 14 со штифтами 15. Колебание пластин обеспечивается установкой упоров на нижних ребрах каркаса 1 и боковых пластинах 8 на расстоянии 3-5 мм между собой для каждой пластины.
Внутри каркаса 1 монтируются параллельно друг другу разновеликие пластины на расстоянии 40-50 мм. Такое расстояние между пластинами выбрано из условия прохода руки монтажника между платанами для установки осей, штифтов и пластин. В противном случае при монтаже необходимо будет использовать дополнительный инструмент.
Изгиб пластин под углом 80-90° гарантирует их рабочее положение под углом 45-50°, что превышает угол естественного откоса для сыпучих материалов в воде и не будет препятствием для перепуска осевшего ила и шлама с пластин, а также с откосов, имеющих тот же угол, что предотвращает забучивание узких мест. Аналогично под углом 45-50° к горизонтальной плоскости у бортов 3 аккумулирующей емкости 10 предусматриваются скосы 12.
Установка упоров на нижних ребрах каркаса 1 и боковых пластинах 8 на расстоянии 3-5 мм между собой выполнена для того, чтобы пластины имели ход и могли колебаться в потоке воды: тогда частицы ила и шлама не будут прилипать к ним.
Работа устройства заключается в следующем.
Загрязненный поток воды входит в устройство, центральными 6 и смещенными пластинами 8 разбивается на слои, скорость течения которых равна скорости общего потока, при этом путь осаждения взвешенной частицы уменьшается в число раз, равное количеству пластин (и-1, взвеси потока под нижней пластиной осаждаются в аккумулирующую емкость).
Взвешенные частицы под действием сил гравитации осаждаются на пластины 6 и 8, тормозятся и по пластинам скатываются в закрытые от прямого потока защитными пластинами 11 зазоры (каналы) 9, где течение потока незначительное, и по ним и скосам 12 шлам перепускается в аккумулирующую емкость 10, откуда выгружается механически.
Технический результат - упрощение конструкции, повышение технологичности изготовления и монтажа модульного устройства для очистки шахтных вод от тонкослойных взвешенных частиц.
Литература
1. Патент SU №1172578. Тонкослойный гидроклассификатор, МПК B01D 21/24, опубл. 15.08.85.
2. Патент SU №1223955. Тонкослойный отстойник, МПК B01D 21/24, опубл. 15.04.86.
3. Патент RU №2162004. Способ осветления технологической воды в подземных водосборниках с механизированной очисткой, МПК B01D 21/00, опубл. 20.01.2001.
4. Патент RU №2329851. Устройство для очистки технологической воды от взвешенных частиц, МПК B01D 21/02, опубл. 27.07.2008.