ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИБРАЦИОННЫЙ КОНЦЕНТРАТОР

Полезная модель относится к технике обогащения полезных ископаемых, в частности, к оборудованию для выделения благородных металлов, а также других тяжелых полезных компонентов и может быть использовано в процессе выделения их в центробежном поле из песков россыпей, измельченных руд, хвостов обогащения, черновых концентратов.
Известен центробежно-вибрационный концентратор (описание к патенту РФ №2220772 на изобретение, МПК: 7 В03В 5/32), содержащий рабочую камеру с улавливающим покрытием на ее внутренней поверхности, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси от привода вращения, инерционный дебалансный вибратор и корпус, расположенные на опоре при помощи эластичных амортизаторов, загрузочное и разгрузочное приспособления. Вибратор установлен в плоскости центра тяжести концентратора. Вибратор выполнен в виде несущего элемента с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Несущий элемент снабжен набором грузов, смонтированных на нем с возможностью регулировки и фиксации своего положения относительно оси вибратора и/или центра тяжести концентратора.
В качестве ближайшего аналога взят центробежно-вибрационный концентратор (описание к патенту РФ №2321460 на изобретение, МПК: 8 В03В 5/32), содержащий рабочую камеру с улавливающим покрытием на ее внутренней поверхности, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси от привода вращения, инерционный дебалансный вибратор и корпус, установленные на опоре при помощи эластичных амортизаторов, кроме того, содержащий загрузочное и разгрузочное приспособления, приемник концентрата, смонтированные на опоре. Рабочая камера встроена в подшипниковый узел, смонтированный на корпусе, на котором закреплены привод вращения рабочей камеры и инерционный дебалансный вибратор. Корпус с помощью эластичных амортизаторов установлен на опоре. Рабочая камера выполнена в форме конической чаши. Улавливающее покрытие на внутренней поверхности рабочей камеры изготовлено в виде кольцевых нарифлений. Кольцевые нарифления сформированы по винтовой однозаходной или многозаходной линии, при этом в межрифельная канавка конечного (верхнего) витка снабжена сквозным отверстием для вывода концентрата. Вибратор выполнен в виде двух одинаковых кинематически независимых друг от друга блоков, несущих неуравновешенные роторы со скрещивающимися осями вращения. Каждый из роторов снабжен индивидуальным двигателем с возможностью реализации упругой динамической связи, осуществляемой посредством лепестковой муфты. При этом двигатель каждого ротора установлен на опоре.
В частном случае реализации в центробежно-вибрационном концентраторе отверстие для вывода концентрата из межрифельных канавок улавливающего покрытия рабочей камеры выполнено с учетом соотношения:
l=k·b,
где l - длина отверстия в направлении винтовой линии, мм;
b - ширина отверстия, равная или близкая ширине межрифельной канавки, мм;
k - коэффициент приведения, равный от 1 до 3.
К причинам, препятствующим достижению нижеуказанного технического результата в приведенных аналогах, относится наличие механического дебалансного вибратора.
При использовании механического инерционного дебалансного вибратора настройка и перенастройка необходимых рабочих параметров концентратора, изменений режима работы, осуществляется добавлением или уменьшением количества грузов, которые создают дебаланс. Такая настройка сложна и трудоемка, невозможна без остановки работы концентратора. Кроме того, этой же особенностью вибратора обусловлено отсутствие стабильности процесса обогащения.
Механический инерционный дебалансный вибратор выполнен на базе подшипникового узла, который имеет свой отдельный привод и электродвигатель. Поскольку механический инерционный дебалансный вибратор функционирует в условиях дебаланса и резонанса, то надежность подшипникового узла и, следовательно, вибратора и концентратора низкая, а ресурс уменьшен.
Задачей разработки полезной модели является повышение эффективности работы центробежно-вибрационного концентратора. Указанная задача решается путем обеспечения нижеследующего технического результата.
Техническим результатом полезной модели является:
- повышение надежности концентратора в работе и его эксплуатационного ресурса;
- достижение стабильности процесса обогащения;
- реализация в процессе работы концентратора, без его остановки, настройки рабочих параметров концентратора, изменений режима работы.
Технический результат достигается в центробежно-вибрационном концентраторе, содержащем рабочую камеру, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси от привода вращения, вибратор, загрузочное и разгрузочное приспособления, приемник концентрата, причем рабочая камера установлена на подвижной платформе, вибратор выполнен в составе подвижной платформы, упругих стоек и N электромагнитов, где N≥1, закрепленных на неподвижной платформе, на которой посредством M упругих стоек, где М≥1, установлена подвижная платформа с зазором относительно электромагнитов, при этом подвижная платформа реализована с возможностью варьирования величины зазора до минимальной заданной величины при протекании электрического тока по катушке электромагнита, электромагниты на неподвижной платформе расположены на расстоянии относительно вертикальной оси вращения, с возможностью при последовательном их включении инициации колебательного движения подвижной платформы, передаваемого рабочей камере при совершении ею вращения вокруг вертикальной оси, неподвижная платформа жестко связана с основанием, с которым также связан привод вращения рабочей камеры, при этом вибратор и привод вращения выполнены с возможностью реализации между ними упругой динамической связи.
В концентраторе привод вращения рабочей камеры вокруг вертикальной оси выполнен в составе вала, соединенного посредством муфты с полым валом, который встроен в установленный в основании подшипниковый узел привода, на полом вале установлен ведомый шкив, приводимый в движение ведущим шкивом, который, в свою очередь, приводим в движение посредством электродвигателя, установленным на основании.
В концентраторе рабочая камера укомплектована загрузочным и разгрузочным приспособлениями, а также приемником концентрата.
В концентраторе рабочая камера выполнена в форме конической чаши с улавливающим на ее внутренней поверхности покрытием с выполненными кольцевыми нарифлениями, в дне чаши сформировано отверстие/отверстия для вывода концентрата в приемник концентрата, с наружной стороны чаши дно снабжено отсекателем, предотвращающим попадание концентрата при его выводе через отверстие в приемник на элементы привода вращения рабочей камеры и вибратора, кроме того, с наружной стороны чаша снабжена фартуком, предотвращающим попадание легких частиц пульпы в приемник концентрата при перетекании пульпы из чаши в разгрузочное приспособление.
В концентраторе рабочая камера, выполненная в форме конической чаши, установлена на подвижной платформе при помощи подшипникового узла, в который рабочая камера встроена дном чаши, в указанный подшипниковый узел встроен вал привода вращения рабочей камеры, реализация упругой динамической связи между вибратором и приводом вращения осуществлена посредством муфты, соединяющей в приводе вал с полым валом, обеспечивающей возможность корректной передачи колебательного движения подвижной платформы вибратора рабочей камере.
В концентраторе вибратор выполнен в составе N электромагнитов, где 6≤N≤12, закрепленных к неподвижной платформе, на которой посредством выполненных в рабочей зоне электромагнита M упругих стоек, где 6≤М≤12, N=M, установлена подвижная платформа, реализованная с возможностью изменения величины зазора при протекании электрического тока по катушке электромагнита за счет крепления к ней напротив каждого электромагнита с зазором якоря из ферромагнитного материала, электромагниты на неподвижной платформе расположены на расстоянии относительно вертикальной оси вращения, а именно, по кругу, с возможностью при последовательном их включении инициации колебательного движения подвижной платформы разнопеременного кругового направления, передаваемого рабочей камере при совершении ею вращения вокруг вертикальной оси.
В концентраторе варьирование величины зазора до минимальной заданной величины реализовано упругими упорами в рабочей зоне электромагнита, препятствующими залипанию подвижной платформы, указанными упругими упорами снабжены упругие стойки, выполненные в рабочей зоне электромагнита.
Сущность технического решения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами.
На Фиг.1 показан центробежно-вибрационный концентратор - вид спереди в разрезе: где 1 - чаша; 2 - подшипниковый узел; 3 - подвижная платформа; 4 - неподвижная платформа; 5 - муфта; 6 - вал; 7 - ведомый шкив; 8 - ведущий шкив; 9 - подшипниковый узел; 10 - основание; 11 - вибрационный электромагнит; 12 - электродвигатель; 13 -стойка; 14 - отсекатель; 15 - отверстия; 16 - фартук; 17 - вал; 18 - разгрузочное приспособление; 19 - приемник; 20 - загрузочное приспособление.
На Фиг.2 показан вид сбоку центробежно-вибрационного концентратора: где 18 -разгрузочное приспособление; 19 - приемник.
Достижение технического результата базируется на выполнении в центробежно-вибрационном концентраторе вибратора на основе использования электромагнитов - вибрационных электромагнитов 11 (см. Фиг.1).
Во-первых, отпадает необходимость добавлять или уменьшать количество грузов, которые создают дебаланс, посредством чего в известных технических решениях и происходит задание требуемых рабочих параметров концентратора, изменений режима работы. При реализации вибратора на базе электромагнитов настройка и перенастройка необходимых рабочих параметров концентратора, изменений режима работы, осуществляется посредством контроллера, через который происходит управление электромагнитами от компьютера, реализуются запрограммированные различные режимы работы концентратора. С другой стороны, наличие вибратора на базе электромагнитов, обеспечивающих возможность компьютерного управления через контроллер режимами работы, приводит к достижению стабильности процесса обогащения.
Во-вторых, отказ от механического исполнения вибратора, переход к реализации вибратора на основе использования электромагнитов, обуславливает отсутствие снижения надежности подшипникового узла и, как следствие, повышение надежности вибратора и концентратора в целом при эксплуатации. Кроме того, эта же конструктивная особенность обеспечивает повышение эксплуатационного ресурса концентратора.
В общем случае выполнения центробежно-вибрационный концентратор содержит рабочую камеру, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси от привода вращения, вибратор, загрузочное и разгрузочное приспособления 18 и 20, соответственно, приемник концентрата 19, неподвижную платформу 4, основание 10 (см. Фиг.1 и 2). Рабочая камера установлена на подвижной платформе 3. Вибратор выполнен в составе подвижной платформы 3, M упругих стоек 13, где М≥1 и N вибрационных электромагнитов 11, где N≥1. Каждый вибрационный электромагнит 11 закреплен к неподвижной платформе 4, на которой посредством M упругих стоек 13 установлена подвижная платформа 3 с зазором относительно вибрационных электромагнитов 11. Подвижная платформа 3 реализована с возможностью варьирования величины зазора до минимальной заданной величины при протекании электрического тока по катушке вибрационного электромагнита 11. Вибрационные электромагниты 11 на неподвижной платформе 4 расположены на расстоянии относительно вертикальной оси вращения, с возможностью при последовательном их включении инициации колебательного движения подвижной платформы 3, передаваемого рабочей камере при совершении ею вращения вокруг вертикальной оси. Неподвижная платформа 4 жестко связана с основанием 10, с которым также связан привод вращения рабочей камеры. При этом вибратор и привод вращения выполнены с возможностью реализации между ними упругой динамической связи.
В частности вибратор (как показано на Фиг.1) выполнен в составе N вибрационных электромагнитов 11, где 6≤N≤12, закрепленных к неподвижной платформе 4. На неподвижной платформе 4 посредством выполненных в рабочей зоне каждого вибрационного электромагнита 11 M упругих стоек 13, где 6≤М≤12, N=M, установлена подвижная платформа 3. Подвижная платформа 3 реализована с возможностью изменения величины зазора при протекании электрического тока по катушке электромагнита за счет крепления к ней напротив каждого вибрационного электромагнита 11 с зазором якоря из ферромагнитного материала. Вибрационные электромагниты 11 на неподвижной платформе 4 расположены на расстоянии относительно вертикальной оси вращения, а именно, по кругу, например, равноудалены от оси вращения. Их круговое расположение обеспечивает возможность инициации при последовательном их включении колебательного движения подвижной платформы 3 разнопеременного кругового направления, передаваемого рабочей камере при совершении ею вращения вокруг вертикальной оси.
Варьирование величины зазора до минимальной заданной величины реализовано упругими упорами (позиция на Фиг.1 и 2 не показана) в рабочей зоне каждого вибрационного электромагнита 11. Упругие упоры препятствуют залипанию подвижной платформы 3. Указанными упругими упорами снабжены упругие стойки 13, выполненные в рабочей зоне каждого вибрационного электромагнита 11 (см. Фиг.1).
Рабочая камера укомплектована загрузочным и разгрузочным приспособлениями 18 и 20, соответственно, а также приемником концентрата 19.
Привод вращения рабочей камеры вокруг вертикальной оси выполнен в составе вала 17, муфты 5, полого вала 6, подшипникового узла 9, ведомого и ведущего шкивов 7 и 8, соответственно, снабжен установленным на основании 10 электродвигателем 12. Вал 17 соединен посредством муфты 5 с полым валом 6. Полый вал 6 встроен в установленный в основании 10 подшипниковый узел 9. На полом вале 6 установлен ведомый шкив 7, который приводится в движение ведущим шкивом 8. Электродвигатель 12 предназначен для приведения в движение ведущего шкива 8.
В частном случае реализации концентратора рабочая камера выполнена в форме конической чаши 1 с улавливающим на ее внутренней поверхности покрытием с кольцевыми нарифлениями. Для вывода концентрата в приемник концентрата 19 в дне чаши 1 сформировано отверстие 15 (или, например, пара отверстий 15, как показано на Фиг.1). С наружной стороны чаши 1 дно снабжено отсекателем 14, предназначенным для предотвращения попадания концентрата при его выводе через отверстие 15 в приемник концентрата 19 на элементы привода вращения рабочей камеры и вибратора. Также с наружной стороны чаша 1 снабжена фартуком 16 для предотвращения попадания легких частиц пульпы в приемник концентрата 19 при перетекании пульпы из чаши 1 в разгрузочное приспособление 20.
Рабочая камера, выполненная в форме конической чаши 1, установлена на подвижной платформе 3 при помощи подшипникового узла 2, в который рабочая камера встроена дном чаши 1. Кроме того, в указанный подшипниковый узел 2 встроен вал 17 привода вращения рабочей камеры. Реализация упругой динамической связи между вибратором и приводом вращения осуществлена посредством муфты 5, соединяющей в приводе вал 17 с полым валом 6. Этим обеспечивается возможность корректной передачи колебательного движения подвижной платформы 3 вибратора рабочей камере.
Предлагаемое устройство работает следующим образом (см. Фиг.1 и 2).
Подают питание и осуществляют запуск электродвигателя 12 привода вращения рабочей камеры. Электродвигатель 12 приводит в движение ведущий шкив 8, от которого движение передается ведомому шкиву 7, установленному на полом вале 6, который встроен в установленный в основании 10 подшипниковый узел 9 привода (см. Фиг.1). В результате возникает вращательное движение вокруг вертикальной оси полого вала 6, вала 17, который посредством муфты 5 соединен полым валом 6. Вращательное движение вокруг вертикальной оси передается конической чаше 1 рабочей камеры, установленной при помощи подшипникового узла 2 на подвижной платформе 3.
При помощи вибратора приводят в колебательное движение чашу 1 рабочей камеры. При совершении вращательного движения вокруг вертикальной оси, проходящей через центр чаши 1, совпадающей с осью подшипникового узла 2, вала 17, муфты 5, полого вала 6, ведомого шкива 7, подшипникового узла 9, чаша 1 совершает также и колебательные движения.
Электромагниты в необходимом количестве N, например, от 6 до 12, расположены на расстоянии от вертикальной оси вращения, вокруг последней, относительно которой совершает вращательное движение коническая чаша 1. При их последовательном включении посредством контроллера по заданному алгоритму инициируют колебательное движение подвижной платформы разнопеременного кругового направления, передаваемое рабочей камере при совершении ею вращения. Амплитуда колебательного движения подвижной платформы 3 регулируется созданием зазора между полюсным наконечником вибрационного электромагнита 11 и подвижной платформой 3 -якорем, которым снабжена подвижная платформа 3, изготовленным из ферромагнитного материала.
При подаче питания и пропускании тока через катушку вибрационного электромагнита 11, на основе которых выполнен вибратор, вибрационный электромагнит 11 притягивает к себе за счет наличия якоря подвижную платформу 3, установленную посредством M упругих стоек 13 на неподвижной платформе 4, жестко связанной с основанием 10. В частности, количество упругих стоек 13 совпадает с количеством вибрационных магнитов, M=N. Упругие стойки 13, выполненные в рабочей зоне каждого вибрационного электромагнита 11, снабжены упругими упорами, каждый из которых определяет минимальную величину зазора между подвижной платформой 3 - якорем, которым она снабжена, и полюсным наконечником вибрационного электромагнита 11.
Так при управлении электрическим током, протекающими по катушкам вибрационных электромагнитов 11, по заданной программе подвижная платформа 3 совершает колебательное движение, которое передается за счет реализации в устройстве упругой динамической связи между вибратором и приводом вращения посредством муфты 5 чаше 1 рабочей камеры. Частота колебаний и характер круговых колебаний задаются компьютерной программой, а практическая реализация достигается посредством управляющего контроллера. Таким образом, путем сочетания возможности регулировки скорости вращения конической чаши 1 рабочей камеры с возможностью регулировки частоты, амплитуды и характера кругового колебательного движения подвижной платформы 3 можно настраивать рабочие параметры концентратора в зависимости от состава обогащаемого материала на максимально эффективное извлечение полезного компонента, например, содержащего золото.
При помощи загрузочного приспособления 18 в чашу 1 рабочей камеры поступает, в частности, золотосодержащая пульпа. Вращающиеся лопасти на дне чаши 1 закручивают и отбрасывают пульпу к периферии. Под действием центробежного ускорения, возникающего в результате вращения рабочей камеры вокруг вертикальной оси, твердые частицы пульпы попадают в межрифельные канавки, поскольку в чаше 1 имеется улавливающее на ее поверхности покрытие с выполненными кольцевыми нарифлениями. За счет колебательного движения, создаваемого вибратором, происходит разрыхление материала и сегрегация золотосодержащих частиц внутрь образующейся минеральной «постели» с концентрацией их преимущественно у стенки чаши 1. Легкие частицы пульпы под действием вертикальной составляющей центробежной силы перекатываются через рифли, поднимаются вверх и выносятся из чаши 1 в разгрузочное приспособление 18. При этом фартук 16, которым снабжена чаша 1, предотвращает попадание легких частиц пульпы в приемник концентрата 19 (см. Фиг.1 и 2).
После окончания цикла обогащения привод рабочей камеры и вибратор останавливают. Водой вымывают из рифлей золотосодержащий концентрат, через отверстия 15, сформированные в дне чаши 1, для вывода концентрата его выводят в приемник концентрата 19. При этом, поскольку с наружной стороны чаши 1 дно снабжено отсекателями 14, то, таким образом, предотвращают попадание концентрата на элементы привода вращения рабочей камеры и вибратора.