PL194507B1 - Aerator maszyny flotacyjnej - Google Patents

Abstract

1. Aerator maszyny flotacyjnej, posiadajacy wirnik usytuowany wspólsrodkowo wewnatrz lopatkowego statora, przy czym wirnik ma po- stac okraglej tarczy z otworem w srodku, do której od dolnej jej strony przytwierdzone sa lopatki o ksztalcie prostopadloscianu, roz- mieszczone radialnie i symetrycznie wokól elementu cylindrycznego usytuowanego wspól- srodkowo od dolu tarczy, który to element cy- lindryczny moze posiadac otwory, znamienny tym, ze lopatki (5) wirnika (3), przy zewnetrznej powierzchni cylindrycznego elementu (6), po- siadaja wyciecia (7) których os symetrii jest prostopadla do plaszczyzny bocznej lopatek (5), korzystnie w ksztalcie czworoboku, w których stosunek odleglosci srodka geometrycznego wyciecia (7) od dolnej krawedzi lopatki (5) do wysokosci lopatki (5) wynosi 0,3-0,7. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest aerator do mieszania gazu z cieczą zwłaszcza stanowiący główną część składową maszyny flotacyjnej, nazywanej również flotownikiem, do wzbogacania minerałów użytecznych metodą flotacji. Zadaniem aeratora jest wytworzenie w przestrzeni komory flotownika ściśle określonych warunków hydrodynamicznych wymaganych dla efektywnego prowadzenia procesu flotacji w warunkach przemysłowych. W szczególności aerator rozdrabnia /dysperguje/ doprowadzone z zewnątrz powietrze, które rozprasza w postaci drobnych pęcherzyków w całej objętości komory flotownika.

We wszystkich znanych i stosowanych flotownikach aerator składa się z ruchomego wirnika oraz nieruchomego statora, a odpowiednie ich zestawienie oraz usytuowanie w komorze flotownika daje pożądany efekt. Dotychczas stosowane wirniki zbudowane są z tarczy mocowanej prostopadle lub pod kątem do osi wału napędowego. Z tarczą połączony jest korpus w kształcie cylindra na którym osadzone są łopatki szczelnie przylegające do tarczy. W innych znanych rozwiązaniach łopatki mocowane są bezpośrednio do tarczy, po stronie górnej lub dolnej. Znane są również rozwiązania wirnika, który nie posiada tarczy, a zbudowany jest z cylindrycznego korpusu do którego mocowane są łopatki.

Przykładowo, z polskiego opisu patentowego nr 77456 znany jest wirnik do mieszania gazu z cieczą który posiada poziomą płaską tarczę wirnikową, do której od dołu przymocowany jest pierścień o pobocznicy w postaci dowolnej bryły obrotowej, tworzącej razem z tarczą zbiornik otwarty od dołu. Do zewnętrznej strony pierścienia przytwierdzony jest promieniowo szereg łopatek o poprzecznym przekroju w postaci prostokąta, których wysokość jest większa od szerokości. Pierścień przymocowany do tarczy wirnikowej może stanowić pobocznicę walca.

Dotychczas znane statory zbudowane są w postaci rozmieszczonych radialnie łopatek, umocowanych nieruchomo i prostopadle do dna komory flotownika w taki sposób że opasają wirnik. Płaszczyzna pionowa łopatek statora może być ustawiona pod różnym kątem względem promienia przechodzącego przez oś obrotu wirnika najczęściej jednak kąt ustawienia łopatek wynosi 0°. W znanych rozwiązaniach łopatki statora mocowane są do dna komory flotownika lub do tarczy w kształcie pierścienia oddalonej odpowiednio od dna zbiornika. Innym znanym rozwiązaniem jest umocowanie łopatek statora, skierowanych w dół, do wieloramiennego szkieletu znajdującego się nad wirnikiem.

W polskim opisie patentowym nr 109447 opisane jest urządzenie do flotacji minerałów, w skład którego wchodzi układ mieszająco-napowietrzający złożony z radialnego uspokajacza łopatkowego, zamocowanego w dolnej części zbiornika i wirnika łopatkowego składającego się z płyty oraz pierścienia o pobocznicy w postaci dowolnej bryły obrotowej z łopatkami.

Pierścień ten tworzy z płytą wirnika rodzaj zbiornika otwartego od dołu. W bocznej części wirnika, utworzonej przez pierścień oraz znajdujące się na jego obwodzie łopatki wykonane są otwory o przekroju poprzecznym dowolnego kształtu. Otwory te łączą przestrzeń ograniczoną przez pierścień i płytę wirnika z przestrzenią na zewnątrz wirnika i mogą być rozmieszczone dowolnie, zarówno w samym pierścieniu jak i w łopatkach, z tym, że w przypadku, gdy otwory te wykonane są w łopatkach, ich przekrój poprzeczny ma kształt kołowy. Celem wynalazku jest zmniejszenie zużycia energii w czasie pracy aeratora poprzez opracowanie kształtu i ściśle określone usytuowanie w przestrzeni komory flotownika elementów wirnika i statora, składających się na konstrukcje aeratora.

Cel ten osiągnięto zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, że opracowano konstrukcję wirnika i statora wraz z kierownicą napływu, które to elementy, w odpowiednim zestawieniu, tworzą aerator.

Aerator składa się ze statora wyposażonego dodatkowo w kierownicę napływu cieczy wewnątrz którego znajduje się wirnik.

Głównym elementem aeratora jest wirnik. Zbudowany on jest z okrągłej tarczy wirnika z otworem w środku, do której od dolnej jej strony przytwierdzone są łopatki. Łopatki o kształcie prostopadłościanu, których przekrój poprzeczny posiada kształt prostokąta, rozmieszczone są radialnie, symetrycznie, wokół elementu cylindrycznego.

Łopatki przy zewnętrznej powierzchni cylindrycznego elementu posiadają wycięcia, których oś symetrii jest prostopadła do płaszczyzny bocznej łopatek. Korzystnie, gdy wycięcia te posiadają kształt czworoboku w których stosunek odległości środka geometrycznego wycięcia od dolnej krawędzi łopatki do wysokości łopatki wynosi 0,3 - 0,7. Łopatki zamiast wycięć mogą posiadać pionowe szczeliny, korzystnie w kształcie czworoboku, utworzone przez wewnętrzne płaszczyzny łopatek i powierzchnię

PL 194 507 B1 zewnętrzną pobocznicy elementu cylindrycznego, przy czym stosunek szerokości szczeliny do całkowitej szerokości łopatki wynosi 0,2-0,7.

Korzystnie górne krawędzie szczelin w łopatkach są przedłużeniem górnych krawędzi otworów w elemencie cylindrycznym.

Korzystnie także gdy pozioma oś symetrii otworów usytuowana jest w połowie wysokości łopatek.

Zewnętrzne pionowe płaszczyzny łopatek wirnika z bocznymi ich płaszczyznami tworzą na całej swej wysokości ostre krawędzie.

W środku tarczy wirnika znajduje się otwór, którego środek symetrii leży na pionowej osi symetrii elementu cylindrycznego. Otwór ten łączy przestrzeń wewnętrzną elementu cylindrycznego z drążonym wałem napędowym wirnika.

Na pobocznicy elementu cylindrycznego mogą znajdować się otwory.

Korzystnie jest, gdy środki symetrii tych otworów leżą na pionowej płaszczyźnie symetrii łopatek wirnika, a górne krawędzie tych otworów oraz górne krawędzie wycięć w łopatkach wirnika leżą na wspólnej płaszczyźnie.

Wirnik współpracuje ze statorem. Łopatki statora rozmieszczone są radialnie na płycie wykonanej w postaci pierścienia leżącego w płaszczyźnie wyznaczonej przez dolne krawędzie łopatek wirnika i usytuowanego równolegle do dna komory flotacyjnej i w pewnej odległości od tego dna.

Łopatki statora są równej wysokości i korzystnie są wyższe od łopatek wirnika a wykonane są w postaci prostopadłościanu o przekroju poprzecznym w kształcie prostokąta i ustawione są prostopadle do płaszczyzny płyty statora.

Wewnętrzne płaszczyzny łopatek statora wyznaczają okrąg. Korzystnie, gdy średnica tego okręgu jest równa średnicy otworu wewnętrznego płyty statora. Od góry łopatki statora mogą być przykryte pierścieniem kołowym. Pod wirnikiem, symetrycznie w osi pionowej wirnika, umieszczona jest kierownica napływu. Kierownica ta, będąca elementem statora, posiada kształt zbliżony do kształtu stożka ściętego. Mniejsza podstawa kierownicy skierowana jest ku górze. Pobocznicą kierownicy jest symetrycznie wklęsła płaszczyzna obrotowa, której krzywiznę wyznacza część obwodu okręgu. Podstawa kierownicy o większej średnicy spoczywa bezpośrednio na dnie komory flotownika.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że kształt łopatek według wynalazku w połączeniu z zastosowaniem kierownicy napływu poprawia efektywność pracy aeratora, co objawia się zmniejszeniem zużycia energii elektrycznej w pracy aeratora przy porównywalnych skutkach technologicznych osiąganych w znanych aeratorach. Przedmiot wynalazku w przykładowym wykonaniu jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju pionowym aerator mający wycięcia w łopatkach wirnika i otwory w elemencie cylindrycznym, fig. 2 przedstawia w przekroju pionowym aerator mający szczeliny w łopatkach wirnika i otwory w elemencie cylindrycznym, fig. 3 przedstawia w przekroju pionowym aerator mający szczeliny w łopatkach wirnika i nie mający otworów w elemencie cylindrycznym a fig. 4 przedstawia w przekroju pionowym aerator mający wycięcia w łopatkach i nie mający otworów w elemencie cylindrycznym.

Przykład 1

Aerator składa się ze statora 1 wyposażonego w kierownicę napływu cieczy 2, wewnątrz którego znajduje się wirnik 3. Wirnik 3 zbudowany jest z okrągłej tarczy 4 z otworem w środku do której od dołu przytwierdzone są łopatki 5. Łopatki 5 mają kształt prostopadłościanu, ich przekrój poprzeczny ma kształt prostokąta, a rozmieszczone są radialnie, symetrycznie, wokół elementu cylindrycznego 6. Łopatki 5 przy zewnętrznej powierzchni elementu cylindrycznego 6 posiadają wycięcia 7 o kształcie kwadratu, mające oś symetrii usytuowaną w połowie wysokości kwadratu, mające oś symetrii usytuowaną w połowie wysokości łopatki 5. Stosunek odległości środka geometrycznego wycięcia 7 od dolnej krawędzi łopatki 5 do wysokości łopatki 5 wynosi 0,5. Zewnętrzne pionowe płaszczyzny łopatek 5 wirnika 3 wraz z bocznymi ich płaszczyznami tworzą na całej swej wysokości ostre krawędzie. W środku tarczy wirnika 3 znajduje się otwór 8, którego środek symetrii leży na pionowej osi symetrii elementu cylindrycznego 6. Otwór 8 łączy przestrzeń wewnętrzną elementu cylindrycznego 6 z drążonym wałem napędowym 9 wirnika 3. Na pobocznicy elementu cylindrycznego 6 znajdują się otwory 10, których środki symetrii leżą na pionowej płaszczyźnie symetrii łopatek 5 wirnika 3, a górne krawędzie tych otworów 10 oraz górne krawędzie wycięć 7 w łopatkach 5 wirnika 3 leżą na wspólnej płaszczyźnie. Wirnik 3 współpracuje ze statorem 1. Łopatki 11 statora 1 rozmieszczone są radialnie na płycie 12 mającej postać pierścienia leżącego w płaszczyźnie wyznaczonej przez dolne krawędzie łopatek 5 wirnika 3 a usytuowanego równolegle do dna komory flotacyjnej 14.

PL 194 507 B1

Łopatki 11 statora 1 są równej wysokości i są wyższe od łopatek 5 wirnika 3. Łopatki 11 mają postać prostopadłościanu o przekroju poprzecznym w kształcie prostokąta i ustawione są prostopadle do płaszczyzny płyty 12 statora 1. Wewnętrzne płaszczyzny łopatek 11 wyznaczają okrąg o średnicy równej średnicy otworu wewnętrznego płyty 12 statora 1. Od góry łopatki 11 statora 1 są przykryte pierścieniem kołowym 13.

Pod wirnikiem 3, symetrycznie w osi pionowej wirnika 3, umieszczona jest kierownica napływu 2. Kierownica 2, będąca elementem statora 1, posiada kształt zbliżony do kształtu stożka ściętego. Mniejsza podstawa kierownicy 2 skierowana jest ku górze. Pobocznicą kierownicy 2 jest symetrycznie wklęsła płaszczyzna obrotowa, której krzywiznę wyznacza część obwodu okręgu. Podstawa kierownicy 2 o większej średnicy spoczywa bezpośrednio na dnie komory flotacyjnej 14 flotownika. Podczas ruchu obrotowego wirnika 3 ciecz napływa do aeratora pierścieniowym kanałem utworzonym przez dolną powierzchnię płyty 12 i dno zbiornika komory flotacyjnej 13. Struga napływającej cieczy zostaje odpowiednio uformowana na wklęsłej powierzchni kierownicy 2, w wyniku czego zostaje skierowana ku górze na łopatki 5 wirnika 3 od dolnej jego strony. Jednocześnie do aeratora poprzez drążony wał 9 napędowy wirnika 3 doprowadzane jest powietrze. Powietrze wpływa otworem 8 w tarczy 4 wirnika 3 do elementu cylindrycznego 6 a stamtąd otworami 10 w elemencie cylindrycznym 6 wydostaje się przez wycięcia 7, znajdujące się w łopatkach 5, w przestrzeń międzyłopatkową wirnika 3 i razem z przepływającą tam cieczą wypływa na zewnątrz wirnika 3 i poprzez szczelinę 15 przedostaje się do statora 1. Ze statora 1, ukierunkowana radialnie na jego łopatkach 6, mieszanina cieczy i zdyspergowanego powietrza wypływa w przestrzeń komory flotacyjnej.

Przykład 2

Aerator jest odmianą rozwiązania przedstawionego w przykładzie 1, w którym łopatki 5 wirnika 3 posiadają pionowe szczelny 6 a w elemencie cylindrycznym 6 wykonane są otwory 10. Szczeliny 16 mają kształt prostokąta, ich górne krawędzie są przedłużeniem górnych krawędzi otworów 10 w elemencie cylindrycznym 6 a stosunek szerokości szczeliny 7 do całkowitej szerokości łopatki 5 wynosi 0,5. Powietrze z górnej części cylindrycznego elementu 6, poprzez otwory 10 wypływa do szczeliny 16 pierścieniowej i tam łączy się w cieczą i poprzez przestrzeń międzyłopatkową wypływa na zewnątrz wirnika 3 i poprzez szczelinę 15 przedostaje się do statora 1. Ze statora 1, ukierunkowana radialne na jego łopatkach 11, mieszanina cieczy i zdyspergowanego powietrza wypływa w przestrzeń komory flotacyjnej.

Przykład 3

Aerator jest odmianą rozwiązania przedstawionego w przykładzie 1, w którym łopatki 5 wirnika 3 posiadają pionowe szczeliny 16 a element cylindryczny 6 nie posiada otworów. Szczeliny 16 mają kształt prostokąta a stosunek szerokości szczeliny 13 do całkowitej szerokości łopatki 5 wynosi 0,5. W tym rozwiązaniu wpływające powietrze do elementu cylindrycznego 6 wypełnia całą jego objętość i wpływa do szczeliny 16 poprzez dolną krawędź pobocznicy elementu cylindrycznego 6.

Przykład 4

Aerator jest odmianą rozwiązania przedstawionego w przykładzie 1, w którym łopatki 5 wirnika 3 posiadają wycięcia o kształcie kwadratu, których oś symetrii jest usytuowana w połowie wysokości łopatki 5, natomiast element cylindryczny 6 nie posiada otworów. W tym aeratorze powietrze z elementu cylindrycznego 6 wypływa przez jego dolną krawędź w przestrzeń międzyłopatkową oraz częściowo wypełnia wycięcia 7 w łopatkach 5 wirnika 3.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Aerator maszyny flotacyjnej, posiadający wirnik usytuowany współśrodkowo wewnątrz łopatkowego statora, przy czym wirnik ma postać okrągłej tarczy z otworem w środku, do której od dolnej jej strony przytwierdzone są łopatki o kształcie prostopadłościanu, rozmieszczone radialnie i symetrycznie wokół elementu cylindrycznego usytuowanego współśrodkowo od dołu tarczy, który to element cylindryczny może posiadać otwory, znamienny tym, że łopatki (5) wirnika (3), przy zewnętrznej powierzchni cylindrycznego elementu (6), posiadają wycięcia (7) których oś symetrii jest prostopadła do płaszczyzny bocznej łopatek (5), korzystnie w kształcie czworoboku, w których stosunek odległości środka geometrycznego wycięcia (7) od dolnej krawędzi łopatki (5) do wysokości łopatki (5) wynosi 0,3-0,7.

   PL 194 507 B1
2. 2. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że łopatki (5) wirnika (3) zamiast wycięcia (7) posiadają pionowe szczeliny (16), korzystnie w kształcie czworoboku, korzystnie także górne krawędzie szczelin (16) w łopatkach (5) są przedłużeniem górnych krawędzi otworów (10) w elemencie cylindrycznym (6), przy czym stosunek szerokości szczeliny (16) do całkowitej szerokości łopatki (5) wynosi 0,2-0,7.
3. 3. Aerator według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stator (1), którego dolne krawędzie łopatek (11) przymocowane są radialnie na płycie (12) mającej postać pierścienia leżącego w płaszczyźnie wyznaczonej przez dolne krawędzie łopatek (5) wirnika (3), które to łopatki (11) statora (1) mogą być przykryte pierścieniem kołowym (13), posiada dodatkowo kierownicę napływu (2) usytuowaną pod wirnikiem (3) symetrycznie w osi pionowej wirnika (3), mającą kształt zbliżony do kształtu stożka ściętego o mniejszej podstawie skierowanej ku górze i o pobocznicy w postaci symetrycznie wklęsłej płaszczyzny obrotowej.