005731 Область применения изобретения

005731
Область применения изобретения
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию спирального сепаратора и способа спиральной сепарации, а в частности к созданию дефлектора, предназначенного для использования в спиральном
сепараторе, и к созданию способа спиральной сепарации. В частности, настоящее изобретение имеет отношение к использованию такого дефлектора для улучшения сепарации (разделения) частиц, имеющих
различные плотности.
Предпосылки к созданию изобретения
Спиральные сепараторы широко используют при гравитационном разделении твердых веществ в
соответствии с их удельной массой, например при разделении минеральных песков различного рода от
кварцевых песков.
Сепараторы обсуждающегося типа описаны, например, из патента Австралии № 552425 (82717/82).
Такие сепараторы обычно имеют вертикальную колонну, на которой закреплены один или несколько
винтовых (спиральных) лотков. В процессе работы "пульпа" или суспензия подлежащих разделению материалов и вода вводятся в верхний конец лотка, причем, при опускании пульпы по спирали, центробежные силы воздействуют на частицы и перемещают менее плотные частицы наружу в радиальном направлении, в то время как более плотные частицы оседают на дне потока, а после замедления вращения, за
счет близости к рабочей поверхности лотка, самотеком движутся в направлении вертикальной колонны.
В ходе работы спирального сепаратора существует общая миграция воды от внутреннего участка
или меньшего радиуса потока к внешнему участку потока. Однако, в особенности, когда в пульпе имеется большая пропорция частиц с высокой удельной массой, полное количество воды во внутреннем участке является недостаточным для завершения разделения. В этот момент накопление частиц у внутреннего участка, которое, несмотря на то, что оно не мешает продолжению движения потока, изменяет эффективную форму поперечного сечения спиральной камеры, после чего сепарация дальше не идет.
Для улучшения работы таких спиральных сепараторов заявителями настоящего изобретения ранее
уже был предложен дефлектор, который описан в патенте Австралии № 575046 (27077/S4). В этом патенте описан спиральный сепаратор, который характеризуется наличием по меньшей мере одного дефлектора, установленного в непосредственной близости от внешнего края спирального сепаратора. Этот дефлектор имеет фасонную верхнюю поверхность для приема и отклонения порции компонента потока,
имеющего высокую скорость и содержащего частицы твердых веществ малой плотности в распыляемом
в виде веера материале, от внешней кромки потока пульпы назад в поперечном направлении к внутренней кромке. В частности, это устройство отрывает порцию имеющего низкую плотность и высокое содержание воды потока из "хвостовой" зоны и распыляет или перераспределяет ее в имеющей высокую
плотность и низкое содержание воды "средней" зоне.
Несмотря на то, что дефлектор в соответствии с патентом Австралии № 575046 и позволяет повысить извлечение минералов, однако, из-за того, что это устройство не имеет простой регулировки и в определенной степени не обладает универсальностью, нашли, что дефлекторное устройство создает некоторые ограничения, так что имеется необходимость в его усовершенствовании.
Краткое изложение изобретения
В соответствии с настоящим изобретением ставится задача создания дефлекторного устройства, которое позволяет преодолеть, по меньшей мере, некоторые из недостатков известных ранее дефлекторных
устройств, в том числе и устройства, описанного в патенте Австралии № 575046 (27077/84).
В соответствии с настоящим изобретением ставится задача создания дефлекторного устройства, которое имеет улучшенное действие и может в гораздо большей степени воздействовать на поток при спиральной сепарации, чтобы улучшить разделение.
В более широком аспекте, в соответствии с настоящим изобретением предлагается дефлектор, выполненный с возможностью крепления к спиральному сепаратору и предназначенный для захвата (улавливания)
и переадресации (изменения направления) контролируемой порции текущего потока материала, проходящего (текущего) через указанный спиральный сепаратор, причем указанный дефлектор включает в себя
средство крепления, предназначенное для крепления указанного дефлектора к указанному спиральному сепаратору;
участок захвата, с конфигурацией, позволяющей ему, главным образом, двигаться (плыть) сверху и
захватывать порцию указанного текущего потока материала; и
участок переадресации, образованный в виде единого целого с указанным участком захвата, с конфигурацией, позволяющей выдавать указанную порцию указанного потока материала, захваченную при
помощи указанного участка захвата.
Указанное средство крепления преимущественно содержит блок кронштейна, который, главным
образом, позволяет осуществлять упругое движение и/или движение поворота указанного дефлектора,
соединенного с указанным спиральным сепаратором.
Указанный блок кронштейна преимущественно содержит один или несколько следующих элементов: поворотный кронштейн, гибкий кронштейн, строп, канат, створка, магнитный элемент или любое
другое механическое устройство.
-1-
005731
В наиболее предпочтительном варианте указанный участок захвата захватывает "хвостовую" порцию указанного текущего потока материала из внешней области лотка спирального сепаратора.
В наиболее предпочтительном варианте, указанный участок переадресации направляет указанный
захваченный материал в "среднюю" порцию текущего потока.
Указанный участок переадресации преимущественно направляет указанный захваченный материал
в указанный поток в виде структурированного, имеющего определенную картину распыления, распыляемого материала.
В наиболее предпочтительном варианте изобретения указанный структурированный распыляемый
материал имеет картину распыления в виде веера, главным образом, в виде полусферы, или в виде тонкого широкого купола распыляемого материала, который вновь входит в основной поток, главным образом, в виде дуги около вершины отражателя.
Альтернативно, но также преимущественно, указанный участок переадресации направляет указанный захваченный материал в другое устройство, такое как (но без ограничения) галерея или распределительное устройство, для того, чтобы контролируемым образом ввести воду.
Указанный дефлектор преимущественно имеет такую форму, которая обеспечивает его плавучесть.
Указанный дефлектор преимущественно изготовлен, по меньшей мере частично, из, главным образом, плавучего материала.
Указанное устройство преимущественно, главным образом, плавает или аквапланирует на поверхности указанного потока.
Указанное устройство преимущественно утяжелено или растянуто для более тяжелого действия
(более тяжелый веер) или облегчено для более легкого действия, за счет регулировки гибкости, веса, растяжения и/или натяжения блока кронштейна или другого аналогичного блока.
Указанное устройство преимущественно может быть скручено или отрегулировано с поворотом таким образом, чтобы произвести регулировку скорости и/или других характеристик выпуска (выброса)
захваченного материала.
Указанный блок кронштейна преимущественно может быть удлинен или укорочен для изменения
угла и/или нагрузки (нагружения), при которых участок захвата проникает в поток.
В другом, наиболее широком аспекте в соответствии с настоящим изобретением предлагается спиральный сепаратор, который может быть приспособлен к приему потока воды и порошкового материала
у его верхнего конца, для того, чтобы произвести разделение частиц различных плотностей, по мере того
как поток движется через него вниз, причем указанный сепаратор содержит по меньшей мере один дефлектор, предназначенный для захвата и переадресации порции указанного материала, текущего в непосредственной близости от внешней кромки указанного сепаратора, причем указанный дефлектор включает в себя
средство крепления, предназначенное для крепления указанного дефлектора к указанному спиральному сепаратору;
участок захвата, имеющий конфигурацию, позволяющую ему, главным образом, двигаться (плыть)
сверху и захватывать порцию указанного текущего потока материала; и
участок переадресации, который выполнен в виде единого целого с указанным участком захвата и
имеет конфигурацию, позволяющую выдавать указанную порцию указанного потока материала, захваченную при помощи указанного участка захвата.
Еще в одном, наиболее широком аспекте в соответствии с настоящим изобретением предлагается
способ сепарации (разделения) частиц различной плотности с использованием спирального сепаратора,
который содержит дефлектор, главным образом, соответствующий описанному здесь.
Краткое описание чертежей
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного
со ссылкой на сопроводительные чертежи.
На фиг. 1(а), 1(b) и 1(с) схематично показаны соответственно виды спереди, сверху и сбоку дефлекторного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2 показан дефлектор, закрепленный в спиральном сепараторе в соответствии с настоящим
изобретением.
На фиг. 3(а), 3(b) и 3(с) показаны соответственно вид сверху, сечение и вид с торца дефлектора, закрепленного в спиральном сепараторе.
Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения
На всех чертежах одинаковые позиции использованы для обозначения аналогичных элементов, если специально не указано иное.
Как это показано на чертежах, дефлектор, обозначенный в общем виде позицией 1, приспособлен
для крепления к спиральному сепаратору, который обозначен в общем виде позицией 2. Дефлектор 1
предназначен для захвата и изменения направления контролируемой порции текущего потока материала,
проходящего (текущего) через спиральный сепаратор. Дефлектор 1 обычно включает в себя средство
крепления 3, предназначенное для крепления дефлектора 1 к спиральному сепаратору 2, участок захвата
4, имеющий конфигурацию, позволяющую ему, главным образом, плыть сверху и захватывать порцию
-2-
005731
указанного текущего потока материала 5, и участок переадресации 6, который выполнен в виде единого
целого с указанным участком захвата 4 и имеет конфигурацию, позволяющую распылять или выдавать
иным образом захваченный материал, показанный позицией 7. Распыляемому материалу 7 может быть
придана любая желательная картина распределения, в зависимости от желательной картины распределения распыляемого материала при его повторном входе в основной поток. Например, распыляемый материал может иметь картину распределения в виде веера, главным образом, в виде полусферы, или в виде
любого другого тонкого широкого купола распыляемого материала, который повторно входит в основной поток, главным образом, в виде дуги у вершины отражателя.
Средство крепления 3 используют для крепления дефлектора 1 к боковой поверхности спирального
сепаратора 2, причем средство крепления 3 может иметь блок кронштейна 12, который позволяет дефлектору 1, соединенному со спиральным сепаратором 2, совершать упругое движение и/или движение
поворота. Блок кронштейна 12 может содержать один или несколько следующих элементов: поворотный
кронштейн, гибкий кронштейн, строп, канат, створка, магнитный элемент или любое другое механическое устройство. Однако специалисты легко поймут, что за рамки настоящего изобретения не выходят и
другие альтернативные виды блока кронштейна.
Участок захвата 4 дефлектора 1, как это показано на чертежах, захватывает "хвостовую" порцию
текущего потока материала из внешней области ID лотка 11 спирального сепаратора 2.
Специалисты легко поймут, что, как это показано на фиг. 3(b), спиральные сепараторы могут быть
использованы для извлечения минералов, при котором разделение материалов происходит на три потока,
а именно на "концентрат" 8, который находится у внутренней кромки лотка 11 спирального сепаратора 2
и который образован из частиц с высокой удельной массой, на "хвостовой" поток 10, который находится
у внешней части лотка 11 и содержит частицы с меньшей удельной массой, и на "промежуточный" поток
9, который находится между концентратом и хвостовым потоком в центральной переходной зоне.
Можно понять, что показанный на чертежах дефлектор 1 переадресует (передает, перераспределяет) порцию материала из "хвостового" потока 10 в порцию "промежуточного" потока 9 текущего потока
5. Из рассмотрения чертежей также можно понять, что указанный дефлектор производит перераспределение распыляемого материала в виде веера.
За счет перераспределения материала указанным образом "промежуточный" поток 9 подвергается
двум благотворным влияниям, сначала когда он входит в веер выше по течению, а затем когда он опять
возникает ниже по течению. За счет такого влияния достигается существенное улучшение эксплуатационных параметров спирального сепаратора.
В альтернативном варианте участок переадресации может направлять захваченный материал в другое устройство (не показано), в том числе (но без ограничения) в галерею или распределитель, чтобы
обеспечить поступление воды контролируемым образом.
Дефлекторное устройство 2 в соответствии с настоящим изобретением может быть образовано, по
меньшей мере частично, из, главным образом, плавучего материала и/или может иметь такую форму,
которая, главным образом, обеспечивает плавучесть при изготовлении этого устройства из любого другого желательного материала. Устройство может быть утяжелено или растянуто для более тяжелого действия (более тяжелый веер) или облегчено для более легкого действия за счет регулировки гибкости, веса, растяжения или натяжения участка блока кронштейна или за счет других средств. В зависимости от
желательного конкретного количества захватываемого материала, указанные характеристики могут быть
избирательно изменены для того, чтобы устройство, главным образом, "плавало" или "аквапланировало"
по поверхности потока за счет давления и скорости жидкости или было погружено в поток в большей
или меньшей степени.
Устройство может быть также скручено или его поворот может быть отрегулирован для того, чтобы
произвести регулировку скорости и/или формата вытекания (выдачи) захваченного материала.
Блок кронштейна также может быть удлинен или укорочен для того, чтобы изменить угол и/или нагрузку, при которых захваченная порция проникает в поток.
Следует иметь в виду, что в соответствии с настоящим изобретением предлагается дефлекторное
устройство, которое обладает новизной и изобретательским уровнем по сравнению с известными устройствами, в том числе и по сравнению с патентом Австралии № 575046 (27077/84) на имя заявителя. Отличия и
преимущества устройства в соответствии с настоящим изобретением определяются, по меньшей мере
частично, свободой движения устройства, причем головная часть устройства плавает сверху в "хвостовом"
потоке, где устройство захватывает и перераспределяет контролируемую часть (порцию) потока в другую
область лотка. Как уже было упомянуто здесь ранее, поток с измененным направлением обычно имеет
форму веера или другую картину распределения распыляемого материала, причем поток в виде веера или
распыляемый материал с другой картиной распределения обычно направляют в "промежуточный" поток.
Головная часть устройства обладает плавучестью, создаваемой за счет выбора материала и/или за
счет гидравлического давления, для того, чтобы снимать верхний слой с поверхности потока, вне зависимости от скорости спиральной подачи. За счет этого дефлектор всегда находится в положении оптимального режима работы. Когда скорость потока по спирали возрастает, увеличивается поток у внешней
стенки. Это приводит к тому, что обычные дефлекторы, имеющие фиксированное положение, такие как
-3-
005731
дефлектор, описанный в более раннем патенте Австралии № 575046 (27077/84), начинают работать более
интенсивно, что приводит к разрыву потока. Когда скорость потока по спирали снижается, уровень потока падает. Это приводит к снижению влияния известных ранее дефлекторов, причем в некоторых случаях
поток может полностью упасть ниже точки, в которой закреплен дефлектор.
Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены различные изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Дефлектор, выполненный с возможностью крепления к спиральному сепаратору и предназначенный для захвата и переадресации контролируемой порции текущего потока материала, проходящего через указанный спиральный сепаратор, включающий в себя
средство крепления, предназначенное для крепления указанного дефлектора к указанному спиральному сепаратору;
участок захвата с конфигурацией, обеспечивающей ему плавучесть и возможность захватывать
порцию указанного текущего потока материала; и
участок переадресации, образованный в виде единого целого с указанным участком захвата, с конфигурацией, позволяющей выдавать указанную порцию указанного потока материала, захваченную при
помощи указанного участка захвата.
2. Дефлектор по п.1, в котором указанное средство крепления содержит блок кронштейна, который
позволяет осуществлять упругое движение и/или движение поворота дефлектора, соединенного со спиральным сепаратором.
3. Дефлектор по п.1 или 2, в котором указанный блок кронштейна преимущественно содержит один
элемент или комбинацию из нескольких следующих элементов: поворотный кронштейн, гибкий кронштейн, строп, канат, створка, магнитный элемент или любое другое механическое устройство.
4. Дефлектор по п.1, в котором указанный участок захвата выполнен захватывающим "хвостовую"
порцию указанного текущего потока материала из внешней области лотка спирального сепаратора.
5. Дефлектор по одному из пп.1-4, в котором указанный участок переадресации выполнен направляющим указанный захваченный материал в среднюю порцию текущего потока.
6. Дефлектор по одному из пп.1-5, в котором участок переадресации выполнен направляющим захваченный материал в указанный поток в виде структурированного распыляемого материала.
7. Дефлектор по п.6, в котором структурируемый распыляемый материал имеет картину распыления в виде веера, главным образом, в виде полусферы, или в виде тонкого широкого купола распыляемого материала, который вновь входит в основной поток, главным образом, в виде дуги.
8. Дефлектор по одному из пп.1-5, в котором указанный участок переадресации выполнен направляющим указанный захваченный материал в другое устройство, в частности такое, как галерея или распределительное устройство, для того, чтобы контролируемым образом ввести воду.
9. Дефлектор по одному из пп.1-8, преимущественно имеющий такую форму, которая обеспечивает
его плавучесть.
10. Дефлектор по п.9, который изготовлен, по меньшей мере частично, из, главным образом, плавучего материала.
11. Дефлектор по п.9 или 10, который плавает или аквапланирует на поверхности указанного потока.
12. Дефлектор по одному из пп.1-11, который утяжелен или растянут для более тяжелого действия
или облегчен для более легкого действия за счет регулировки гибкости, веса, растяжения и/или натяжения блока кронштейна или другого аналогичного элемента.
13. Дефлектор по одному из пп.1-12, который выполнен с возможностью скручивания или поворот
которого может быть отрегулирован таким образом, чтобы произвести регулировку скорости и/или формата вытекания захваченного материала.
14. Дефлектор по одному из пп.1-13, в котором указанный блок кронштейна удлинен или укорочен
для изменения угла и/или нагрузки, при которых участок захвата проникает в поток.
15. Спиральный сепаратор, приспособленный к приему потока воды и порошкового материала у его
верхнего конца, для разделения частиц различных плотностей, по мере того как поток движется через
него вниз, содержащий по меньшей мере один дефлектор, предназначенный для захвата и переадресации
порции указанного материала, текущего в непосредственной близости от внешней кромки указанного
сепаратора, причем указанный дефлектор включает в себя
средство крепления, предназначенное для крепления указанного дефлектора к указанному спиральному сепаратору;
участок захвата, имеющий конфигурацию, обеспечивающую ему плавучесть и возможность захватывать порцию указанного текущего потока материала; и
-4-
005731
участок переадресации, который выполнен в виде единого целого с указанным участком захвата и
имеет конфигурацию, позволяющую выдавать указанную порцию указанного потока материала, захваченную при помощи указанного участка захвата.
16. Способ разделения частиц различных плотностей с использованием спирального сепаратора по п.15.
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 3
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
-5-