ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОНЦЕНТРАТОР
CENTRIFUGAL CONCENTRATOR

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для разделения твердых частиц по плотности, например, для переработки золотосодержащих руд и песков тонких классов.
Известен «Центробежно-вибрационный способ разделения смесей» RU 2031727 (опубл. 27.03.1995) [1], включающий подачу суспензии во вращающуюся чашу с нарифлениями, воздействие на чашу силовыми импульсами в плоскости, перпендикулярной к оси чаши, и вывод продуктов разделения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, воздействие на чашу силовыми импульсами осуществляют таким образом, что отношение частоты силовых импульсов к частоте вращения чаши составляет более 3, но менее 11.
Недостатками известной конструкции являются низкая долговечность и надежность установки и повышенный вес, обусловленные наличием сложной системы шкивов, ремней, тороидальной резиновой оболочки.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Центробежно-вибрационный концентратор» RU 2133645 (опубл. 27.07.1999) [2], включающий чашу, к днищу которой одним концом подсоединен вал, привод, закрепленный на раме и сообщенный с другим концом вала, магнит (штырь с кольцевым постоянным магнитом) и взаимодействующую с ним ферромагнитную деталь (цилиндрический выступ, выполненный из ферромагнитного материала).
Известная конструкция обладает большей надежностью и долговечностью по сравнению с [1] благодаря отсутствию шкивов и ремней, между которыми возможно попадание сырья.
Недостатком известной конструкции является наличие карданного вала, снижающего надежность и долговечность устройства, а также отсутствие возможности оперативного регулирования соотношения центробежного и инерциального ускорений, что снижает эффективность работы концентратора.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности, долговечности, повышение эффективности работы.
Технический результат достигается тем, что центробежный  концентратор включает чашу с канавками, к днищу которой одним концом подсоединен вал, привод, закрепленный на раме и сообщенный с другим концом вала, включающий минимум один постоянный магнит и взаимодействующий с ним круглый ферромагнитный магнитомягкий элемент, ось которого совпадает с осью чаши, обмотку, характеризуется тем, что постоянный магнит выполнен с чередующимися полюсами, а ферромагнитный магнитомягкий элемент выполнен с неравномерным относительно полюсов постоянного магнита магнитным сопротивлением при повороте магнитомягкого элемента относительно полюсов магнита, причем устройство выполнено с возможностью периодического изменения скорости вращения чаши таким образом, что возникает сдвиг приграничного к стенкам слоя относительно верхних слоев, а также смещение пульпы относительно канавок чаши.
На дне канавок чаши могут располагаться отверстия между дном канавки на внутренней стороне чаши и наружной поверхностью чаши. Наличие отверстий позволит организовать движение жидкости для «взрыхливания» осадка, выпадающего на дно канавок.
Может быть предусмотрена система управления привода, содержащая блок силовых ключей двигателя, электропитающий вход которого подключен к источнику электроэнергии, а выход - к обмотке привода, характеризующаяся тем, что дополнительно содержит блок периодического реверса направления движения привода.
Система управления привода может дополнительно содержать блок генератора электроэнергии при торможении чаши. Генератор энергии при торможении может возвращать в сеть или аккумулирующее устройство часть электроэнергии, что дополнительно повысит энергоэффективность концентратора.
На фиг. 1 схематически изображен поперечный разрез предлагаемого устройства, на фиг. 2 - пояснение принципа действия, на фиг. 3 - функциональная схема системы управления, где:
1 - чаша с канавками;
2 - днище чаши;
3 - вал;
4 - механический привод;
5 - рама;
6 - магнит;
7 - ферромагнитный магнитомягкий элемент;
8 - канавка;
9 - отверстия (форсунки);
10 - направление основного вращения;
11 - направление колебаний скорости вращения;
12 - вход электропитания;
13 - блок силовых ключей;
14 - блок периодического реверса;
15 - обмотка привода.
Центробежный концентратор и система управления действует следующим образом: на несущей раме 5 расположен статор механического привода 4. Ротор механического привода 4 приводит во вращательное движение чашу с канавками 1 посредством вала 3, соединенного с днищем чаши 2. В состав привода входит минимум один постоянный магнит 6, который в результате взаимодействия с ферромагнитным магнитомягким элементом 7 передает воздействие на привод, который в свою очередь вращает вал 3. Блок силовых ключей 13, подключенный ко входу электропитания 12, управляется сигналом блока периодического реверса 14, в результате действия которого на постоянное движение привода, направление показано 10, накладывается знакопеременная составляющая, направление показано 11. При периодическом изменении скорости внешних стенок чаши возникает сдвиг приграничного к стенкам слоя относительно верхних слоев, а также смещение пульпы относительно отверстий 9 (водяных форсунок), расположенных на дне канавок 8, что обеспечивает более эффективное перемешивание формирующегося концентрата сырья. Аналогом процесса является виброшлюз с поперечными колебательными движениями. Скорость основного (прямого) хода, силу и периодичность колебаний скорости вращения чаши, обуславливающих знакопеременную составляющую ускорения пульпы, легко регулировать электронным способом, задавая вручную или электронным способом параметры управляющему блоку периодического реверса. Величины сил и их соотношение возможно легко подобрать для каждой партии сырья, оптимизируя работу устройства и повышая селективность сепаратора. Величина инерционного ускорения при изменении угловой скорости вращения должна быть сопоставима с центробежным ускорением.
Технический результат - повышение надежности - достигается отсутствием карданного вала, имеющий ненулевую вероятность отказа.
Технический результат - повышение долговечности - обусловлен отсутствием поверхностей трения с ограниченным ресурсом, присущим карданному шарниру.
Технический результат - повышение эффективности работы ускорения при изменении угловой скорости - достигается получением возможности оперативной регулировки значений центробежного и инерциального ускорений путем подбора соответствующих установок системы управления привода, что позволит подобрать режим сепарации с учетом конкретного гранулометрического состава сырья и физико-механических параметров сырьевых составляющих, в том числе температуры, плотности, текучести и т.д.
Промышленное применение
Изобретение может быть с успехом применено для производства концентраторов, в том числе для горнорудной промышленности.