Лабораторная флотационная машина
LABORATORY FLOTATION MACHINE

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использована для проведения флотационных экспериментов при исследования различных руд на обогатимость в лабораториях обогатительных фабрик либо научно-исследовательских или учебных институтах.
Известна лабораторная флотационная машин ФМЛ-3, которую выпускает НПО «МеханобрТехника» г. Санкт-Петербург (http://mtspb.com/mashini_flotatsiomie/fml3240fl.html).
Флотационная машина состоит из корпуса, флотокамеры, которая устанавливается на столе, и установленных в верхней части корпуса подшипникового узла, блока управления, импеллера и пеногона с приводами
Такая конструкции соблюдается в подавляющем большинстве флотомашин и является общеупотребительной. Однако известное устройство обладает следующим недостатком. Общая компоновка получается при этом слишком разнесенной, а это в свою очередь ведет к чрезмерному увеличению массы и габаритов. Основная часть механизмов находится в верхней части корпуса, который выполнен приподнятым. Последнее обстоятельство, как и удобство размещения механизмов, обуславливает увеличение массы корпуса и применение либо относительно дорогих комплектующих (направляющих, компонентов ручного механизма передвижения камеры), либо относительно дорогой обработки деталей и сборочных единиц.
Известна производимая компанией ТВЭЛЛ лабораторная флотомашина ФМП-Л (https://нэб.рф/catalog/000224_000128_0002636074_20171120_C1_RU/viewer/), состоящая из стационарной нижней части корпуса и подвижной верхней, а также флотационной камеры, устанавливаемой на нижнюю часть корпуса. Импеллер вместе с верхней частью корпуса поднимается или опускается во флотокамеру при начале или окончании флотационного процесса.
Данное устройство обладает теми же недостатками, что и предыдущий аналог, причина которых заключается в общей компоновке, применении дорогих комплектующих, неудобства размещения и массивности установки.
Задачей настоящего изобретения является создание максимально облегченной, небольшой, универсальной и удобной лабораторной флотомашины, на которой можно осуществлять эксперименты по флотации рудных концентратов, используя камеры разного объема.
Поставленная задача решается тем, что в лабораторной флотационной машине, содержащей корпус, флотокамеру, импеллерный блок, на корпус, содержащий двигатель с полым валом, электромагнитное запирающее устройство и устройство, регулирующее расход воздуха, поступающего в полый вал двигателя, устанавливается флотокамера, в днище которой соосно полому валу двигателя смонтирован импеллерный блок с полым валом, при этом полый вал импеллера герметично соединяется с полым валом двигателя. Кроме того, на полый вал импеллерного блока, включающий обратный клапан, крепится колпачок с лопастями, образуя зазор между колпачком и наружной стороной полого вала блока импеллера, при этом, как минимум, один выступ цилиндрической формы колпачка, расположенный коаксиально полому валу импеллерного блока по боковой поверхности, образует зазор с выступами цилиндрической формы, расположенными на дне камеры.
На фиг. 1 представлена схема лабораторной флотационной машины. На фиг. 2 импеллерный блок в разрезе.
Лабораторная флотационная машина содержит корпус 1, в котором размещены электродвигатель 2, содержащий полый вал 3, расходомер 4, дроссель 5, электромагнитное запирающее устройство, включающее электромагнит 6, соединенный с заглушкой 7, закрывающей отверстие полого вала 3 двигателя 2, и флотокамеру 8. Через центральное отверстие флотокамеры 8, проходит полый вал 9 импеллерного блока 10, герметично установленный через уплотнительное кольцо 11 соосно полому валу 3 электродвигателя 2 и выполненный с возможностью соединения с полым валом 3. При этом флотокамера 8 устанавливается на корпус 1 и фиксируется при помощи установочных ребер 12 от проворота. На верхнюю часть флотокамеры 8 установлен пеноотводящий желоб 13. На днище флотокамеры со стороны корпуса 1 коаксиально полому валу 9 импеллерного блока 10 и полому валу 3 электродвигателя 2 крепится стакан 14, служащий для установки в нем подшипника 15 и фиксации его распорным кольцом 16. В подшипник 15 через центральное отверстие флотокамеры 8 устанавливается полый вал 9 импеллерного блока 10. На внутренней стороне днища флотокамеры 8 коаксиально полому валу 9 импеллерного блока 10 выполнены разной высоты выступы цилиндрической формы 17,18. В верхней части полого вала 9 импеллерного блока 10 установлен обратный клапан 19, обеспечивающий возможность выхода воздуха из полого вала 9 и предотвращающий попадание пульпы в полый вал 9. Колпачок 20, имеющий лопасти 21, выполненные, например, в виде загнутых трубок, при помощи резьбового соединения жестко соединяется с полым валом 9 импеллерного блока 10, при этом обеспечивается зазор для прохода воздуха между колпачком 20 и наружной стороной полого вала 9. Нижняя часть колпачка 20 имеет наружные выступы цилиндрической формы 22, 23, расположенные коаксиально полому валу 9. При соединении колпачка 20 с полым валом 9 выступы 22, 23 колпачка 20 проходят между выступами цилиндрической формы 17, 18 флотокамеры 8 на расстоянии 1-3 мм от днища камеры.
Устройство работает следующим образом.
В исходном положении посредством электромагнита 6 заглушка 7 перекрывает поступление воздуха в полый вал 3 двигателя 2. Флотокамера 8 устанавливается на корпус 1, при этом происходит герметичное соединение полого вала 9 импеллерного блока 10 с полым валом 3 двигателя 2. Во флотокамеру 8 наливают пульпу. Пульпа частично заполняет зазор: наверху - между колпачком 20 и наружной поверхностью полого вала 9 импеллерного блока 10, и внизу - между наружным выступом 23 колпачка 20 и выступающим цилиндром 17 флотокамеры 8. В таком состоянии обратный клапан 19 предотвращает попадание пульпы в полый вал 9. Для проведения агитации (перемешивания) включают двигатель 2. Полый вал 3 двигателя передает вращение на полый вал 9 импеллерного блока 10, прикрепленный к нему колпачок 20 и лопасти 21. Лопасти 21, вращаясь, перемешивают пульпу, но вследствие того, что поступление воздуха перекрыто заглушкой 7, воздух в пульпу не поступает, флотации не происходит и лопасти 21 только перемешивают пульпу. Для проведения флотации при включении электромагнита 6 заглушка 7 отходит от полого вала 3, вследствие чего благодаря воздушной тяге, создаваемой гидродинамическим взаимодействием лопастей 21 с пульпой, воздух из открытого торца полого вала 3 двигателя 2 поступает в полый вал 9 импеллерного блока 10, обратный клапан 19 пропускает через себя воздушный поток, который затем проходит через зазор между колпачком 20 и наружной стенкой полого вала 9 и через лопасти 21 выходит в пульпу. Образованная в процессе флотации пена самотеком переливается через край флотокамеры, и далее через пеноотводящий желоб 13 удаляется. В процессе флотации расход поступающего воздуха измеряется при помощи расходомера 4 и регулируется дросселем 5. Конструкция корпуса 1 исключает подсосы воздуха откуда-либо еще, кроме расходомера.
В случае аварийной остановки двигателя 2, при которой заглушка 7 не срабатывает, гидродинамическое взаимодействие лопастей 21 с пульпой прекращается, воздушная тяга не создается, и обратный клапан 19 перекрывает воздушный канал, препятствуя поступлению воздуха в полый вал 9. Получившаяся таким образом воздушная пробка останавливает пульпу между наружной стенкой вала 9 и колпачком 20 на уровне, занимаемом ей до начала агитации либо флотации.
Уплотнение подшипника 15 происходит следующим образом. Уплотнительное кольцо 11 как в статическом положении, так и при вращении вала 9 создает между цилиндрическими выступами 17, 18, 22, 23 воздушную пробку, препятствующую контакту пульпы с кольцом 11, что предотвращает его абразивный износ, значительно увеличивая срок службы.
При использования лабораторной флотационной машины для различных исследовательских вариантов следует применять флотационные камеры различных размеров. Предлагаемая лабораторная флотационная машина имеет небольшую массу, удобна в использовании позволяет производить замену камер без дополнительных креплений.