ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЕПАРАТОР
HYDRAULIC SEPARATOR

Изобретение относится к устройствам для разделения частиц по гидравлической крупности, плотности, геометрическим размерам и может быть использовано в горной, строительной, химической и других отраслях промышленности.
Известен гидравлический классификатор зернистых материалов (А.с. №1738358, МПК B03B 5/62, бюллетень №21, 1992 г.). Гидравлический классификатор содержит цилиндрический корпус с днищем, выполненный в виде установленного меньшим основанием вверх усеченного конуса, в нижней части которого смонтированы патрубки - приемники для продуктов разделения. Внутри цилиндрического корпуса расположена цилиндрическая обечайка, соединенная с валом привода. На внешней стороне обечайки установлены с зазором к корпусу и днищу радиальные пластины, которые вместе с обечайкой образуют в корпусе вращающиеся разделительные камеры, над которыми установлен питатель исходного материала. К недостаткам известного гидравлического классификатора зернистых материалов, снижающим эффективность разделения частиц по крупности, относятся:
- высота жидкости в разделительных камерах в радиальном направлении, ограниченная поверхностью усеченного конуса, различна, а следовательно, и время осаждения частиц одной гидравлической крупности различное;
- время осаждения частиц в жидкости и плюс время их скольжения по поверхности конического днища на неравных по длине участках от точки падения на эту поверхность до отверстий, ведущих в приемные патрубки, еще более различается, даже для частиц одинаковой формы (с одним коэффициентом трения);
- образующийся на поверхности конуса слой сепарируемого материала высотой, равной зазору между разделительными пластинами и указанной поверхностью, будет периодически, по мере накопления, стекать в различные приемники продуктов разделения.
Наиболее близким по технической сущности является гидравлический сепаратор (Патент РФ №2319548, МПК B03B 5/62, 2006 г.) для разделения частиц по крупности, содержащий цилиндрический корпус с днищем, установленные внутри корпуса, с зазором к нему и днищу с возможностью вращения, разделительные камеры с радиальными пластинами, вал с приводом вращения, питатель исходного материала и приемники продуктов разделения. Корпус выполнен в виде двух соосных цилиндров, нижние кромки которых герметично соединены с приемниками продуктов сепарации, образуя днище корпуса, а разделительные камеры выполнены в виде двух соосных цилиндрических обечаек, которые образуют с корпусом сообщающийся сосуд. Корпус снабжен устройством для стабилизации уровня воды в разделительной камере - патрубком для перелива воды из корпуса.
Основными недостатками известного сепаратора являются:
- отсутствие возможности эффективно обогащать мелкие и крупные фракции при одной высоте радиальных пластин и соответственно уровня пульпы. Для крупных (более 1 мм) классов при всех равных прочих условиях необходим более высокий уровень пульпы. Кроме того частицы, особенно мелкие, в процессе осаждения на ту же глубину значительно отклоняются от вертикальной траектории, что также приводит к взаимозасорению продуктов разделения и подтверждает необходимость уменьшения высоты разделительной камеры;
- отсутствие системы переливных патрубков, позволяющих вести сепарацию при соответствующих уровнях пульпы;
- высокий расход воды с продуктами обогащения (разделения по плотности) по причине вынужденного использования всего количества приемников продуктов разделения, необходимых в свою очередь для собственно классификации частиц по крупности. Необходимое количество приемников для обогащения составляет два-три, в то время как для гидравлической классификации их требуется более десятка.
Флуктуации (отклонение от вертикального осаждения) особенно мелких частиц возрастают с увеличением высоты радиальных пластин, т.е. глубины погружения этих частиц в воду. В то же время глубина погружения влияет на разделение частиц по их гидравлической крупности. Поэтому для оптимизации разделительного процесса требуется изменение высоты пластин в зависимости от характеристик исходного сырья и наличие устройства, ограничивающего по необходимости использование приемников продуктов разделения.
Задачей изобретения является повышение эффективности сепарации и расширение области применения одновременно как для обогащения, так и для классификации минерального сырья.
Достигается это тем, что
1) радиальные пластины, выполненные из отдельных прямоугольных элементов, обеспечивают возможность установки необходимого уровня зоны сепарации, например установка трех элементов (высокий уровень зоны сепарации) для обогащения/классификации крупных частиц, а установка одного элемента (низкий уровень зоны сепарации) для обогащения/классификации мелких частиц;
2) установка экрана, выполненного из отдельных элементов в виде сегментов кругового кольца, например трех, с возможностью их радиального перемещения, установленных над приемниками продуктов разделения, обеспечивает выход необходимого числа продуктов обогащения/классификации.
На фиг.1 показан гидравлический сепаратор (общий вид); на фиг.2 - разрез по А-А; на фиг.3 - разрез по Б-Б.
Гидравлический сепаратор содержит цилиндрический корпус, образованный внешним 1 и внутренним 2 цилиндрами, к нижней кромке которых прикреплены приемники продуктов разделения 3 с кранами 4 для периодической или непрерывной их разгрузки. Внутри корпуса соосно с цилиндрами 1 и 2 с зазорами к ним и приемникам продуктов разделения установлены разделительные камеры 5, выполненные из двух коаксиальных цилиндрических обечаек, соединенных парами радиальных перегородок 6 П-образной формы основанием вверх, удерживающими радиальные пластины 7. Пластины выполнены из отдельных прямоугольных элементов (например, трех) с возможностью их вертикального перемещения между направляющими и съема. Разделительные камеры посредством траверсы 8 связаны с валом 9 и приводятся во вращение электродвигателем 10. Сепаратор снабжен питателем исходного материала 11, установленным над разделительной камерой, и устройством для регулировки уровня зоны сепарации 12, установленным по высоте внешнего цилиндра от верхней его кромки до уровня соответствующего установке одного элемента радиальных пластин. Устройство выполнено в виде внешнего кармана с патрубками для слива и подачи воды. В зазоре между разделительной камерой и приемниками продуктов разделения установлены пластины экрана 13 в виде сегментов кругового кольца с возможностью их перемещения и съема.
Сепаратор работает следующим образом. В режиме обогащения материала, содержащего частицы различной плотности и предварительно рассеянного на достаточно узкие классы крупности, устанавливаются пластины экрана 13 таким образом, чтобы препятствовать распределению частиц по всем приемникам продуктов сепарации и обеспечить разгрузку только из определенных кранов. Выставляется определенная высота рабочей зоны сепаратора в зависимости от крупности материала в питании посредством установки числа элементов радиальных пластин 7 и заданный режим работы устройства для регулировки уровня зоны сепарации 12. Корпус, образованный внешним 1 и внутренним 2 цилиндрами с приемниками продуктов сепарации 3, и установленные в нем разделительные камеры 5 заполняются водой на соответствующий уровень рабочей зоны сепаратора. Камеры посредством вала 9 и электродвигателя 10, связанные траверсой 8, приводятся во вращение. В камеру питателем 11 подается исходный материал в сухом виде или в виде жидкой пульпы. Частицы материала под действием гравитационной, архимедовой и силы сопротивления воды приобретают различную скорость падения и в зависимости от нее, высоты и скорости вращения камеры распределяются по приемникам и пластинам экрана в соответствии с их гидравлической крупностью. По ходу движения камер посредством нижней части радиальных пластин материал, накопившийся на пластинах экрана, механически транспортируется в соответствующие приемники продуктов обогащения. Разгрузка продуктов из не перекрытых экраном приемников производится непрерывно либо периодически в зависимости от режима сепарации кранами 4. В режиме гидравлической классификации материала для получения узких классов крупности пластины экрана 13 не устанавливаются, и процесс ведется аналогично, однако разгрузка продуктов производится из всех приемников. Оптимизация процесса сепарации исходного материала производится изменением скорости вращения разделительной камеры и уровня зоны сепарации.
Высокая эффективность разделения частиц по их крупности либо по плотности достигается тем, что аппарат практически исключает условия перемешивания этих частиц и его конструкция позволяет более качественно оптимизировать процесс сепарации.