ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР
CENTRIFUGAL SEPARATOR

Изобретение относится к технике гравитационного обогащения полезных ископаемых и может быть использовано в цветной, черной металлургии и других отраслях промышленности при обогащении руд с минералами различной плотности.
Предложенный центробежный сепаратор состоит из рамы, на которой в подшипниковых узлах установлен горизонтальный вал с жестко закрепленным на нем конусом с пазами для накапливания частиц тяжелой фракции и с закрытыми упругими перегородками окнами для разгрузки тяжелой фракции, установленного внутри конуса патрубка для подачи исходного питания, установленных внутри конуса с возможностью параллельного оси конуса и радиального перемещения турбулизаторов для подачи воды и установленных на осях с возможностью свободного вращения, параллельного оси конуса и радиального перемещения зубчатых кольцевых рыхлителей, кожухов с патрубками для разгрузки легкой и тяжелой фракций, установленного в кожухе для сбора тяжелой фракции брызгала для смыва материала в патрубок для разгрузки тяжелой фракции, привода для вращения вала с конусом.
Известен центробежный сепаратор, состоящий из рамы, установленного на раме в подшипниковых узлах горизонтального вала с жестко закрепленным на его конце конусом с пазами для накапливания частиц тяжелой фракции, с отверстиями в конусе для подачи воды в конус снаружи, кожуха с патрубком для поочередной разгрузки легкой и тяжелой фракций (патент РФ №2196004, приоритет от 21.03.2001, опубликовано 10.01.2003).
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является центробежный сепаратор, состоящий из рамы, вала с жестко закрепленным на нем конусом с пазами для накапливания частиц тяжелой фракции, установленного внутри конуса патрубка для подачи исходного питания, установленных внутри конуса турбулизаторов для подачи воды, кожухов с патрубками для разгрузки легкой и тяжелой фракций, привода для вращения вала с конусом (инновационный патент Республики Казахстан №23686, приоритет от 11.06.2010, Бюл. №2 от 15.02.2011 г.).
Недостатком известных сепараторов является низкая эффективность улавливания частиц тяжелой фракции, обусловленная забиванием пазов конуса крупными частицами, отсутствием непрерывной разгрузки тяжелой фракции. Это приводит к большим потерям частиц повышенной плотности с легкой фракцией.
Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение извлечения частиц повышенной плотности в тяжелую фракцию.
Поставленная задача решается следующим образом. В центробежном сепараторе, состоящем из рамы, установленного на раме в подшипниковых узлах вала с жестко закрепленным на нем конусом с пазами для накапливания частиц тяжелой фракции, установленного внутри конуса патрубка для подачи исходного питания, установленных внутри конуса с возможностью параллельного оси конуса и радиального перемещения турбулизаторов для подачи воды, кожухов с патрубками для разгрузки легкой и тяжелой фракций, установленного внутри кожуха для сбора тяжелой фракции брызгала для смыва материала в патрубок для разгрузки тяжелой фракции, привода для вращения вала с конусом, конус выполнен с закрытыми упругими перегородками окнами для разгрузки тяжелой фракции, внутри конуса установлены на осях с возможностью свободного вращения, параллельного оси конуса и радиального перемещения зубчатые кольцевые рыхлители.
Перечисленная совокупность признаков позволяет по сравнению с прототипом увеличить извлечение частиц повышенной плотности в тяжелую фракцию при снижении сложности эксплуатации за счет обеспечения дополнительного рыхления материала, более эффективного накопления в пазах частиц повышенной плотности и обеспечения непрерывной разгрузки тяжелой фракции из пазов за счет выдавливания накопленного материала зубчатым кольцевым рыхлителем через окна в конусе при отклонении упругих перегородок.
Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявленное техническое решение новым.
На фиг.1 схематично представлен центробежный сепаратор, разрез А-А, на фиг.2 - разрез Б-Б.
Центробежный сепаратор состоит из рамы 1, на которой в подшипниковых узлах 2 установлен горизонтальный вал 3 с жестко закрепленным на нем конусом 4 с пазами 5 для накапливания частиц тяжелой фракции. В пазах конуса 4 выполнены окна 6, которые закрыты упругими перегородками 7. Внутри конуса 4 установлен патрубок 8 для подачи исходного питания, установлены с возможностью параллельного оси конуса и радиального перемещения турбулизаторы 9, установлены на осях 10 с возможностью свободного вращения, параллельного оси конуса и радиального перемещения зубчатые кольцевые рыхлители 11. Оси 10 закреплены на общей раме 12, обеспечивающей осям 10 вместе с рыхлителями 11 параллельное оси конуса и радиальное по отношению к конусу перемещение.
Для сбора и удаления легкой фракции на широком конце конуса установлен кожух 13 с патрубком 14. Для сбора и удаления тяжелой фракции по длине конуса снаружи установлен кожух 15 с патрубком 16. Для облегчения удаления тяжелой фракции в кожухе 15 установлено брызгало 17.
Для вращения вала 3 с конусом 4 на конце вала 3 предусмотрен привод, состоящий из установленного на валу ведомого шкива 18, ременной передачи 19, установленного на раме 1 двигателя 20 с ведущим шкивом 21.
Центробежный сепаратор работает следующим образом.
Перед началом работы устанавливается заданное положение в пространстве внутри конуса турбулизаторов 9 и зубчатых кольцевых рыхлителей 11. Включается двигатель 20, который через шкив 21, ременную передачу 19 и шкив 18 приводит во вращение вал 3 с конусом 4. В турбулизатор 9 и брызгало 17 подается вода под заданным давлением.
Через патрубок 8 внутрь конуса 4 подается в виде пульпы исходное питание.
За счет центробежной силы, создаваемой вращающимся конусом 4, на его поверхности формируется пристеночный слой материала, который самотеком перемещается к широкому концу конуса 4 и разгружается через кожух 13 и патрубок 14.
По мере продвижения материала пристеночного слоя по внутренней поверхности конуса 4 происходит улавливание частиц повышенной плотности в пазах 5 конуса 4.
Вода, подаваемая из турбулизаторов 9 в пазы 5 конуса 4, осуществляет периодическое взвешивание материала в пристеночном слое, что повышает эффективность улавливания в пазах 5 конуса 4 частиц повышенной плотности.
Зубчатые кольцевые рыхлители 11 за счет соприкосновения с пристеночным слоем приводятся во вращение на осях 10. Зубья рыхлителей 11 при вращении внедряются в пристеночный слой, осуществляют его рыхление, что способствует расслоению материала пристеночного слоя по плотности и накоплению частиц повышенной плотности в пазах 5 конуса 4.
Зазор между зубчатыми кольцевыми рыхлителями 11 и конусом 4, размеры и количество зубьев рыхлителя 11 устанавливаются таким образом, чтобы давление материала в пристеночном слое обеспечивало отклонение упругих перегородок 7, перекрывающих окна 6 в пазах 5 конуса 4. При этом часть материала (тяжелая фракция) из пазов 5 конуса 4 выгружается через зазоры между окнами 6 и упругими перегородками 7 в кожух 15 и с помощью брызгала 17 вымывается через патрубок 16.
Выход тяжелой фракции для конкретного случая разделения регулируется с помощью подбора упругости упругих перегородок 7, размеров зубчатых кольцевых рыхлителей 11 и оперативно с помощью регулирования зазора между зубчатыми кольцевыми рыхлителями 11 и конусом 4. Таким образом, обеспечивается непрерывная разгрузка тяжелой фракции. При этом выход тяжелой фракции в предлагаемом центробежном сепараторе может изменяться в широком диапазоне от значений, близких к нулю, до значений, близких к 100%.
Предлагаемый центробежный сепаратор может работать с периодической разгрузкой тяжелой фракции.
Для обеспечения режима работы с периодической разгрузкой накопленной в пазах 5 конуса 4 тяжелой фракции зазор между зубчатыми кольцевыми рыхлителями 11 и конусом 4 в процессе накопления тяжелой фракции в пазах 5 конуса 4 устанавливается таким, чтобы разгрузка тяжелой фракции из пазов 5 конуса 4 не происходила. Для разгрузки тяжелой фракции из пазов 5 конуса 4 зазор между зубчатыми кольцевыми рыхлителями 11 и конусом 4 уменьшается до размера, при котором давление материала в пазах 5 конуса 4 обеспечивает отклонение упругих перегородок 7, обеспечивает зазоры между окнами 6 и упругими перегородками 7, через которые осуществляется разгрузка тяжелой фракции в течение заданного промежутка времени, после чего зазор между зубчатыми кольцевыми рыхлителями 11 и конусом 4 увеличивается, упругие перегородки 7 перекрывают окна 6 в пазах 5 конуса 4 и происходит работа центробежного сепаратора в режиме накопления частиц повышенной плотности в пазах 5 конуса 4.
Предложенное техническое решение обеспечивает при непрерывной работе аппарата увеличение извлечения частиц повышенной плотности в тяжелую фракцию.