RU2816820C1 - Centrifuge for separating granular material, centrifuge drum and material processing system - Google Patents
Centrifuge for separating granular material, centrifuge drum and material processing system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816820C1 RU2816820C1 RU2022115496A RU2022115496A RU2816820C1 RU 2816820 C1 RU2816820 C1 RU 2816820C1 RU 2022115496 A RU2022115496 A RU 2022115496A RU 2022115496 A RU2022115496 A RU 2022115496A RU 2816820 C1 RU2816820 C1 RU 2816820C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- centrifuge
- drum
- wall
- annular cavity
- base
- Prior art date
Links
- 239000008187 granular material Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 26
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 6
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 claims description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 abstract 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 description 16
- 238000013461 design Methods 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000035388 Ring chromosome 22 syndrome Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000009291 froth flotation Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к центробежному сепаратору (далее центрифуге), отличающемуся наличием нескольких разнесенных по оси кольцевых канавок на круговой стенке вращающегося барабана.The present invention relates to a centrifugal separator (hereinafter referred to as a centrifuge), characterized by the presence of several axially spaced annular grooves on the circular wall of a rotating drum.
Уровень техникиState of the art
Различные конструкции центрифуг, отличающиеся наличием вращающегося барабана, на круговой стенке которого имеются кольцевые углубления, известны в промышленности много лет. Круговая стенка обычно имеет форму усеченного конуса, благодаря чему она имеет небольшой наклон к вертикальной оси. Разделяемый зернистый материал, содержащий фракции с разной плотностью, загружается в виде шлама через загрузочную трубу в часть барабана на его дне или вблизи дна. При быстром вращении барабана, загрузочный материал растекается к круговой стенке и расходится по этой стенке и по кольцевым канавкам. Обычно снаружи круговой стенки через отверстия в кольцевых канавках закачивается вода для приведения накопившегося материала в псевдоожиженное состояние. Более тяжелые зернистые материалы (продукт) собираются в кольцевых канавках, в то время как более легкие зернистые материалы протекают над кольцевыми канавками выходят из барабана через верхнее отверстие барабана.Various designs of centrifuges, characterized by the presence of a rotating drum, on the circular wall of which there are annular recesses, have been known in the industry for many years. The circular wall usually has the shape of a truncated cone, due to which it has a slight inclination to the vertical axis. The granular material to be separated, containing fractions with different densities, is loaded in the form of slurry through a loading pipe into a part of the drum at or near the bottom. With rapid rotation of the drum, the loading material spreads towards the circular wall and diverges along this wall and along the annular grooves. Typically, water is pumped from the outside of the circular wall through holes in the annular grooves to fluidize the accumulated material. Heavier grain materials (product) are collected in the ring grooves, while lighter grain materials flow over the ring grooves and exit the drum through the top opening of the drum.
Предпринимались попытки повышения эффективности центрифуги этого типа путем изменения формы канавок, или введения в канавки вставок или экранов. Однако, несмотря на многолетние попытки улучшения эффективности центрифуг этого типа, отдача на единицу оборудования все еще составляет примерно 20%, и, поэтому, выходящий из барабана шлам пропускают через несколько сепараторов, для получения максимального количества продукта.Attempts have been made to improve the efficiency of this type of centrifuge by changing the shape of the grooves, or by introducing inserts or screens into the grooves. However, despite many years of attempts to improve the efficiency of this type of centrifuge, the return per unit of equipment is still approximately 20%, and therefore the sludge leaving the drum is passed through several separators to obtain the maximum amount of product.
Поскольку тип разделяемых материалов и плотность этих материалов в шламе может меняться, условия работы конкретного сепаратора требуют оптимизации. Для этого можно изменять скорость вращения, т.е. центробежную силу, и давление закачиваемой воды. Оба фактора управляют флюидизацией в кольцевых канавках и определяют плотность накапливаемых частиц. Поэтому требуется конструкция концентратора, обеспечивающая большую гибкость и оптимизацию.Since the type of materials being separated and the density of these materials in the sludge can vary, the operating conditions of a particular separator require optimization. To do this, you can change the rotation speed, i.e. centrifugal force, and pressure of injected water. Both factors control fluidization in the annular grooves and determine the density of accumulated particles. Therefore, a hub design that provides greater flexibility and optimization is required.
Также необходимо создать центрифугу, обеспечивающую более высокий выход продукта, т.е., продукта более высокой концентрации. Это обеспечило бы выход готового продукта, как у существующих центрифуг, при меньшем числе шагов сепарации, или более высокий выход продукта при том же числе шагов сепарации.It is also necessary to create a centrifuge that provides a higher yield of product, i.e., a product of higher concentration. This would provide a product yield similar to existing centrifuges with fewer separation steps, or a higher product yield with the same number of separation steps.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
С учетом описанного уровня техники, задачей настоящего изобретения является создание центрифуги, использование которой позволит ослабить некоторые из недостатков уровня техники. Согласно первой особенности изобретения, эти и иные задачи решаются центрифугой для разделения перемешанного зернистого материала с разной плотностью, включающей:In view of the described prior art, it is an object of the present invention to provide a centrifuge which will alleviate some of the disadvantages of the prior art. According to the first feature of the invention, these and other problems are solved by a centrifuge for separating mixed granular material of different densities, including:
барабан центрифуги, имеющий основание, круговую стенку вокруг центральной оси и открытый конец, находящийся в основном напротив основания, причем центральная ось проходит через основание, круговая стенка имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, и на внутренней поверхности имеется множество (несколько) кольцевых канавок,a centrifuge drum having a base, a circular wall about a central axis, and an open end generally opposed to the base, the central axis extending through the base, the circular wall having an inner and outer surface, and the inner surface having a plurality of annular grooves,
корпус для размещения барабана центрифуги, причем основание корпуса располагается на центральной оси, а круговая стенка окружает центральную ось,a housing for housing a centrifuge drum, the base of the housing being located on a central axis and a circular wall surrounding the central axis,
кольцевую полость, образованную стенкой барабана центрифуги и стенкой корпуса, причем кольцевая полость соединена с возможностью переноса текучей среды с несколькими кольцевыми канавками на внутренней поверхности барабана центрифуги посредством множества (ряда) отверстий в стенке барабана центрифуги,an annular cavity formed by the wall of the centrifuge drum and the wall of the housing, wherein the annular cavity is fluid-transferable with a plurality of annular grooves on the inner surface of the centrifuge drum through a plurality of holes in the wall of the centrifuge drum,
впускной патрубок, приспособленный для введения шлама в барабан центрифуги, предпочтительно расположенный в основном параллельно центральной оси,an inlet port adapted to introduce sludge into the centrifuge drum, preferably located substantially parallel to the central axis,
средства для вращения барабана центрифуги вокруг центральной оси, и впускное отверстие для текучей среды, соединенное с кольцевой полостью с возможностью переноса текучей среды,means for rotating the centrifuge drum about a central axis, and a fluid inlet connected to the annular cavity so as to transfer fluid,
причем суммарная площадь (Апотока) поперечного сечения для потока в кольцевой полости на двух разных высотах отличается по меньшей мере в 10 раз, иmoreover, the total cross-sectional area (A flow ) for the flow in the annular cavity at two different heights differs by at least 10 times, and
кольцевая полость имеет по меньшей мере один перегораживающий элемент, приспособленный для по меньшей мере частичного разделения кольцевой полости на по меньшей мере первую и вторую секции.the annular cavity has at least one partition element adapted to at least partially divide the annular cavity into at least first and second sections.
Высота может быть измерена на расстоянии от основания барабана центрифуги вдоль центральной оси. Предпочтительно, две разных высоты измеряются либо вблизи основания барабана центрифуги (т.е., нижняя высота), вблизи верха барабана центрифуги (верхняя высота) и/или между основанием и верхом.Height can be measured at a distance from the base of the centrifuge drum along the central axis. Preferably, two different heights are measured either near the base of the centrifuge bowl (ie, bottom height), near the top of the centrifuge bowl (top height), and/or between the base and the top.
В описанной центрифуге имеется возможность не только управления потоком в сепараторе регулированием расхода на впускном отверстии для текучей среды или регулированием скорости вращения барабана центрифуги, но также за счет внутренней конструкции кольцевой полости так, что обеспечивается предпочтительное распределение текучей среды и оптимизируется распределение давления. Этим достигается оптимизация и лучшее регулирование давления в кольцевой полости и, тем самым, улучшенная флюидизация в кольцевых канавках. Термин "суммарная" относится к площади поперечного сечения потока в кольцевой полости вдоль всей окружности барабана центрифуги.In the described centrifuge, it is possible not only to control the flow in the separator by regulating the flow rate at the fluid inlet or regulating the speed of rotation of the centrifuge drum, but also by internally designing the annular cavity so that a preferred fluid distribution is achieved and the pressure distribution is optimized. This achieves optimization and better control of the pressure in the annular cavity and thus improved fluidization in the annular grooves. The term "total" refers to the cross-sectional area of the flow in the annular cavity along the entire circumference of the centrifuge drum.
Предпочтительно, Апотока на двух разных высотах в кольцевой полости может отличаться по меньшей мере в 10 раз, например, по меньшей мере в 40 раз, более предпочтительно, по меньшей мере в 80 раз, еще более предпочтительно, по меньшей мере в 100 раз, даже еще более предпочтительно, по меньшей мере в 200 раз. Предпочтительно, различие составляет от 10 до 1000 раз, например, от 40 до 500, более предпочтительно, от 60 до 250 раз.Preferably, the flow A at two different heights in the annular cavity may differ by at least 10 times, for example at least 40 times, more preferably at least 80 times, even more preferably at least 100 times, even more preferably at least 200 times. Preferably, the difference is 10 to 1000 times, for example 40 to 500 times, more preferably 60 to 250 times.
Приращение различия в величине Апотока на двух разных высотах на деле означает, что Апотока на одной высоте становится меньше, чем Апотока на сравниваемой высоте. Изменением в значении Апотока может быть постепенное увеличение вдоль стенки барабана центрифуги, либо это может быть локальное сужение.An increment in the difference in the magnitude of the A flow at two different heights actually means that the A flow at one height becomes less than the A flow at the compared height. The change in flow A may be a gradual increase along the wall of the centrifuge bowl, or it may be a local contraction.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, первая секция кольцевой полости по меньшей мере частично отделена от второй секции кольцевой полости так, что между секциями создается перепад давления. Разделенные секции в кольцевой полости изменяют поток в кольцевой полости и образуют отдельные зоны давления. Этим обеспечивается лучшее регулирование давления в кольцевой полости и тем самым более эффективная флюидизация в кольцевых канавках. Было установлено, что этим повышается эффективность сепаратора.In a preferred embodiment of the invention, the first annular cavity section is at least partially separated from the second annular cavity section such that a pressure difference is created between the sections. The divided sections in the annular cavity change the flow in the annular cavity and create separate pressure zones. This ensures better pressure control in the annular cavity and thus more efficient fluidization in the annular grooves. This has been found to improve the efficiency of the separator.
Идея изобретения основана на представлении о том, что при работе сепаратора давление текучей среды в кольцевой полости меняется от дна кольцевой полости к ее верху благодаря форме кольцевой полости, в частности благодаря изменяющемуся расстоянию от центра вращения, т.е., центральной оси, и от скорости вращения барабана центрифуги. Обычно, давление текучей среды нарастает от основания вверх, поскольку расстояние от центральной оси увеличивается к верхней части кольцевой полости. Поскольку кольцевые канавки располагаются в разных местах в барабане центрифуги, это приводит разному давлению текучей среды и, вследствие этого, также и к различию в потоке текучей среды через отверстия в кольцевых канавках. Зернистый материал в шламе имеет различные плотности и размеры, и изменяемое давление текучей среды способствует накоплению различного зернистого материала. Было установлено, что некоторые смежные кольцевые канавки накапливают значительно больше материала продукта, чем другие, поскольку они имеют оптимизированное давление текучей среды и, поэтому, лучшую флюидизацию зернистого материала. Благодаря наклону стенки барабана центрифуги и стенки корпуса, и вследствие его вращения, невозможно иметь одинаковое давление текучей среды во всех кольцевых канавках в центрифугах, известных в уровне техники. Однако благодаря наличию на двух разных высотах в кольцевой полости значений Апотока, отличающихся по меньшей мере в 10 раз, с образованием по меньшей мере двух частично разделенных секций, возможно изменить давление текучей среды другим способом и получить более подходящее давление (или область давления), которое может достигаться в нескольких местах в кольцевой полости. Оптимизация давления повышает количество продукта зернистого материала, собранного в кольцевых канавках, и, тем самым, повышает общую эффективность центрифуги.The idea of the invention is based on the idea that during operation of the separator, the fluid pressure in the annular cavity changes from the bottom of the annular cavity to its top due to the shape of the annular cavity, in particular due to the changing distance from the center of rotation, i.e., the central axis, and from rotation speed of the centrifuge drum. Typically, fluid pressure increases from the base upward as the distance from the central axis increases toward the top of the annular cavity. Since the annular grooves are located at different locations in the centrifuge drum, this results in different fluid pressures and therefore also a difference in fluid flow through the holes in the annular grooves. The granular material in the slurry has different densities and sizes, and varying fluid pressure promotes the accumulation of different granular material. It has been found that some adjacent annular grooves accumulate significantly more product material than others because they have optimized fluid pressure and therefore better fluidization of the particulate material. Due to the inclination of the centrifuge drum wall and the housing wall, and due to its rotation, it is impossible to have the same fluid pressure in all annular grooves in centrifuges known in the art. However, due to the presence of flow A values at two different heights in the annular cavity that differ by at least 10 times, creating at least two partially separated sections, it is possible to change the fluid pressure in a different way and obtain a more suitable pressure (or pressure area), which can be achieved at several places in the annular cavity. Optimizing the pressure increases the amount of granular product collected in the ring grooves and thereby improves the overall efficiency of the centrifuge.
С учетом числа кольцевых канавок в сепараторе и увеличения давления текучей среды в кольцевой полости может быть полезно разделить кольцевую полость на три или более по меньшей мере частично разделенных секции. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления кольцевая полость включает 3, 4, 5 или 6 по меньшей мере частично разделенных секции. В другом предпочтительном варианте осуществления центрифуга может содержать количество по меньшей мере частично разделенных секций по числу имеющихся кольцевых канавок. Такая конструкция предоставляет возможность создать нужное давление текучей среды в каждой отдельной кольцевой канавке и обеспечить одинаковое или по меньшей мере очень близкое давление текучей среды во всех отверстиях в кольцевые канавки.Given the number of annular grooves in the cage and the increase in fluid pressure in the annular cavity, it may be useful to divide the annular cavity into three or more at least partially separated sections. Thus, in a preferred embodiment, the annular cavity includes 3, 4, 5 or 6 at least partially separated sections. In another preferred embodiment, the centrifuge may comprise a number of at least partially divided sections according to the number of annular grooves present. This design makes it possible to create the desired fluid pressure in each individual annular groove and to provide the same or at least very similar fluid pressure in all holes in the annular grooves.
Текучей средой, подаваемой в кольцевую камеру, может быть газ, например воздух, или жидкость, например вода. Газ используют для разделения сухих компонентов, а жидкость используется для разделения во влажных условиях.The fluid supplied to the annular chamber may be a gas, such as air, or a liquid, such as water. Gas is used to separate dry components and liquid is used for separation under wet conditions.
Как правило, центрифуга в соответствии с настоящим изобретением используется для отделения благородных минералов с высокой плотностью от породы. Благородным минералом является, например золото. Такие минералы называются продуктом или целевым зернистым материалом.Typically, a centrifuge in accordance with the present invention is used to separate high-density noble minerals from rock. A noble mineral is, for example, gold. Such minerals are called product or target granular material.
В предпочтительном варианте осуществления кольцевая полость разделена на верхнюю секцию и нижнюю секцию. В таком контексте термины верхний и нижний определены относительно центральной оси. Предпочтительно эта ось параллельна направлению земного тяготения.In a preferred embodiment, the annular cavity is divided into an upper section and a lower section. In this context, the terms top and bottom are defined relative to a central axis. Preferably, this axis is parallel to the direction of gravity.
Расположение основания корпуса по центральной оси просто означает, что центральная ось проходит через это основание. Предпочтительно, центральная ось также проходит через центр основания барабана центрифуги.Placing the housing base on a central axis simply means that the central axis passes through that base. Preferably, the central axis also extends through the center of the centrifuge drum base.
Выражение "по меньшей мере частично разделенные" в настоящем контексте следует понимать в том смысле, что поток текучей среды между по меньшей мере частично разделенными секциями ограничен в такой мере, что имеется перепад давления между секциями. Это означает, что перепад давления из-за частичного разделения секций больше, чем повышение давления из-за силы тяготения во вращающейся центрифуге. Такое повышение может быть достигнуто ограничением площади поперечного сечения потока по меньшей мере в 10 раз. Это может быть осуществлено локальным сужением в кольцевой полости. Локальное сужение может быть создано перегородкой, ограничивающей поток по разным сторонам перегородки. Степень ограничения потока определяется размером перегородки, т.е., величиной различия между Апотока на перегородке и Апотока на другой высоте в кольцевой полости. Чем больше эта величина, тем сильнее ограничение потока. При росте различия между двумя Апотока к бесконечности, перекрытие полностью ограничивает поток в кольцевой полости. Таким путем секции в кольцевой полости могут быть разделены полностью или частично.The expression "at least partially separated" in the present context should be understood in the sense that the flow of fluid between the at least partially separated sections is limited to the extent that there is a pressure difference between the sections. This means that the pressure drop due to partial separation of the sections is greater than the pressure increase due to gravity in a rotating centrifuge. Such an increase can be achieved by limiting the cross-sectional area of the flow by at least 10 times. This can be accomplished by local narrowing in the annular cavity. Local constriction can be created by a baffle restricting flow to different sides of the baffle. The degree of flow restriction is determined by the size of the partition, i.e., the magnitude of the difference between the flow A at the partition and the flow A at another height in the annular cavity. The larger this value, the greater the flow restriction. As the difference between the two flow A increases to infinity, the overlap completely limits the flow in the annular cavity. In this way the sections in the annular cavity can be separated completely or partially.
Как указано выше, кольцевая полость имеет по меньшей мере один перегораживающий элемент, приспособленный для разделения кольцевой полости на по меньшей мере первую и вторую секции. Предпочтительно, перегораживающий элемент может разделять кольцевую полость на секции по оси, образуя тем самым сужение по всей окружности. Перегораживающим элементом может быть выступ от стенки корпуса, либо от стенки барабана центрифуги, выпирающий к противоположной стенке, или им может быть перегораживающий элемент, касающийся как стенки корпуса, так и стенки барабана центрифуги. Таким путем перегораживающий элемент может изолировать или частично изолировать секции друг от друга для прохождения текучей среды. Перегораживающим элементом, в предпочтительном случае, может быть кольцевой перегораживающий элемент, имеющий кольцевую форму, приспособленный для контакта со стенкой барабана центрифуги и/или стенкой корпуса для разделения кольцевой полости на верхнюю или нижнюю секцию. Перегораживающий элемент может быть расположен по середине кольцевой полости для образования верхней и нижней секций, имеющих в основном одинаковую высоту и/или размер, либо он может быть сдвинут в сторону основания или к верху. Высотой в данном случае считается расстояние от дна кольцевой полости к верху кольцевой полости в направлении, в основном параллельном центральной оси. Когда перегораживающий элемент сдвинут к основанию, в получившейся кольцевой полости первая секция меньше по размеру, чем вторая секция.As stated above, the annular cavity has at least one partition element adapted to divide the annular cavity into at least first and second sections. Preferably, the partition element can divide the annular cavity into sections along the axis, thereby forming a constriction along the entire circumference. The partitioning element may be a protrusion from the wall of the housing, or from the wall of the centrifuge drum, protruding towards the opposite wall, or it may be a partitioning element touching both the wall of the housing and the wall of the centrifuge drum. In this way, the barrier element can isolate or partially isolate the sections from each other for the passage of fluid. The baffle element may preferably be an annular baffle element having an annular shape adapted to contact the wall of the centrifuge drum and/or the wall of the housing to divide the annular cavity into an upper or lower section. The baffle element may be located in the middle of the annular cavity to form upper and lower sections having substantially the same height and/or size, or it may be moved toward the base or toward the top. The height in this case is considered to be the distance from the bottom of the annular cavity to the top of the annular cavity in a direction generally parallel to the central axis. When the partition element is moved towards the base, in the resulting annular cavity the first section is smaller in size than the second section.
В предпочтительном варианте осуществления, первая секция и вторая секция соединены с возможностью переноса текучей среды. Например, секции могут быть разделены перегораживающим элементом, в частности, кольцевой стенкой или кольцом с окнами, например, отверстиями или перфорацией, обеспечивающими прохождение текучей среды через эти отверстия или перфорацию из первой секции во вторую секцию или наоборот.In a preferred embodiment, the first section and the second section are connected in a fluid transfer manner. For example, the sections may be separated by a partition element, in particular an annular wall or a ring with windows, for example, holes or perforations, allowing the passage of fluid through these holes or perforations from the first section to the second section or vice versa.
Перегораживающий элемент также может иметь окна, приспособленные для установки в них диафрагм (дросселирующих средств) или клапанов. При этом диафрагма или клапан могут быть заменены или модифицированы для обеспечения прохождения между секциями большего или меньшего количества текучей среды. В другом примере, секции могут быть разделены распределенными по кольцу перегораживающими элементами с промежутками между ними. Этим обеспечивается прохождение текучей среды через промежуток. В альтернативном варианте, кольцевой перегораживающий элемент может быть расположен либо на стенке центрифуги, или на стенке корпуса, и образовывать кольцевой зазор между кольцевым перегораживающим элементом и соответствующей стенкой.The partition element may also have windows adapted to accommodate diaphragms (throttlers) or valves. In this case, the diaphragm or valve can be replaced or modified to allow more or less fluid to pass between sections. In another example, the sections may be separated by ring-distributed partition elements with spaces between them. This ensures the passage of fluid through the gap. Alternatively, the annular baffle element may be located either on the wall of the centrifuge or on the wall of the housing, and form an annular gap between the annular baffle element and the corresponding wall.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, перегораживающий элемент содержит диафрагму, представляющую собой пассивную диафрагму, динамическую диафрагму или активную диафрагму. В то время как пассивная диафрагма обеспечивает заданное ограничение потока, динамическая диафрагма может содержать напряженную пружину для получения ограничения потока в зависимости от различных давлений. Напряженная пружина может также дросселировать поток в зависимости от центробежного ускорения, т.е., в зависимости от скорости вращения центрифуги. Активная диафрагма может управляться компьютером, удаленным контроллером или подобным устройством, для изменения степени ограничения потока. Это изменение может быть выполнено в процессе использования центрифуги для достижения оптимальных условий работы.In a preferred embodiment of the invention, the baffling element comprises a diaphragm, which is a passive diaphragm, a dynamic diaphragm or an active diaphragm. While a passive diaphragm provides a specified flow restriction, a dynamic diaphragm can contain a tensioned spring to obtain a flow restriction depending on different pressures. The tension spring can also throttle the flow depending on the centrifugal acceleration, i.e., depending on the rotation speed of the centrifuge. The active diaphragm can be controlled by a computer, remote controller, or similar device to vary the degree of flow restriction. This change can be made while the centrifuge is in use to achieve optimal operating conditions.
В одном или более предпочтительном варианте осуществления перегораживающий элемент включает одну или более активных диафрагм. Это позволяет оптимально распределить давление между двумя секциями, и, в частности, оптимизировать распределение давления в верхней секции.In one or more preferred embodiment, the baffle element includes one or more active diaphragms. This makes it possible to optimally distribute the pressure between the two sections, and in particular to optimize the pressure distribution in the upper section.
В одном или более предпочтительных вариантах осуществления в верхней секции располагается датчик давления. Датчики давления могут быть связаны с контроллером, обеспечивающим регулирование одной или более активных диафрагм. Для регулирования могут использоваться входные данные от датчика давления, датчика потока, устройства измерения скорости и/или заданные пользователем значения. Датчик потока может быть установлен в центрифуге для измерения потока в кольцевую полость или между секциями в кольцевой полости. Устройство измерения скорости может быть выполнено с возможностью измерения скорости вращения центрифуги в процессе работы. Скорость вращения может быть использована для оценки центробежного ускорения, создаваемого вращением.In one or more preferred embodiments, a pressure sensor is located in the upper section. The pressure sensors may be coupled to a controller that provides control of one or more active diaphragms. Control may use input from a pressure sensor, flow sensor, speed measurement device, and/or user-specified values. A flow sensor may be installed in a centrifuge to measure flow into an annular cavity or between sections within an annular cavity. The speed measuring device may be configured to measure the rotation speed of the centrifuge during operation. Rotation speed can be used to estimate the centrifugal acceleration produced by rotation.
В одном или более предпочтительных вариантах осуществления датчик давления расположен в нижней секции. Этот датчик давления может быть связан с устройством управления, которое осуществляет регулирование одной или более активных диафрагм по входным данным от датчика давления.In one or more preferred embodiments, the pressure sensor is located in the lower section. This pressure sensor may be coupled to a control device that controls one or more active diaphragms based on input from the pressure sensor.
В одном или более предпочтительных вариантов осуществления датчик давления располагается в нижней секции и в верхней секции.In one or more preferred embodiments, the pressure sensor is located in the lower section and in the upper section.
В одном или более предпочтительных вариантов осуществления, впускное отверстие для текучей среды, обеспечивающее поступление текучей среды в кольцевую полость, содержит управляющий клапан, обеспечивающий регулирование количества текучей среды, подаваемой в кольцевую полость. Предпочтительно, этот управляющий клапан связан с устройством управления и одним или более датчиками давления в верхней и/или нижней секциях. Устройство управления может, таким образом, регулировать поток через управляющий клапан в зависимости от входных данных от датчиков давления. Этим обеспечивается улучшение распределения давления, особенно в нижней секции. В одном или более вариантах осуществления, датчик устанавливается так, чтобы измерять давление текучей среды или поток текучей среды во впускное отверстие для текучей среды. Этот датчик может быть соединен с устройством управления.In one or more preferred embodiments, the fluid inlet allowing fluid to enter the annular cavity includes a control valve for controlling the amount of fluid supplied to the annular cavity. Preferably, this control valve is associated with a control device and one or more pressure sensors in the upper and/or lower sections. The control device can thus regulate the flow through the control valve depending on the input data from the pressure sensors. This ensures improved pressure distribution, especially in the lower section. In one or more embodiments, the sensor is mounted to measure fluid pressure or fluid flow into the fluid inlet. This sensor can be connected to a control device.
Активное управление распределением давления посредством активных диафрагм, управляющих клапанов и/или датчиков давления/потока обеспечивает оптимальное распределение давления и, тем самым, улучшенную работу центрифуги. Изменения давления могут выполняться в процессе работы, либо в перерывах в работе.Active control of pressure distribution through active diaphragms, control valves and/or pressure/flow sensors ensures optimal pressure distribution and thus improved centrifuge performance. Pressure changes can be made during work or during breaks in work.
В частности, распределение давления в кольцевой полости может быть подвергнуто корректированию по мере износа внутренней поверхности конуса центрифуги, благодаря чему может быть достигнут более высокий выход полезного продукта за весь срок службы конуса центрифуги.In particular, the pressure distribution in the annular cavity can be adjusted as the inner surface of the centrifuge cone wears, so that a higher yield of useful product can be achieved over the entire service life of the centrifuge cone.
В другом примере, может быть изменено распределение давления в кольцевой полости и, тем самым, скорректирована флюидизация в кольцевой канавке для оптимизации извлечения фракций с другим размером или другой плотностью.In another example, the pressure distribution in the annular cavity can be changed and thereby the fluidization in the annular groove can be adjusted to optimize the recovery of fractions of a different size or density.
В другом предпочтительном варианте осуществления первая секция и вторая секция изолированы друг от друга по текучей среде. В качестве примера, это может достигаться перегораживающим элементом без каких-либо окон, например, кольцевой стенкой без каких-либо отверстий или перфораций, Текучая среда в данном случае может подаваться отдельно в первую секцию и во вторую секцию. В альтернативном случае, первая секция и вторая секция могут быть соединены с возможностью переноса текучей среды обходящим перегородку каналом, позволяющим текучей среде обходить вокруг перегородки. Обходящим перегородку каналом может быть патрубок или канал, расположенный снаружи круговой стенки корпуса, соединяющий с возможностью переноса текучей среды первую секцию со второй секцией. Особенности конструкции, например, диаметр или форма обходящего перегородку канала, могут быть выбраны так, чтобы управлять потоком между секциями.In another preferred embodiment, the first section and the second section are fluidly isolated from each other. As an example, this can be achieved by a partition element without any windows, for example an annular wall without any holes or perforations. The fluid in this case can be supplied separately to the first section and to the second section. Alternatively, the first section and the second section may be fluid-transferably connected by a channel that bypasses the septum, allowing fluid to flow around the septum. The channel that bypasses the partition can be a pipe or a channel located outside the circular wall of the housing, connecting the first section with the second section with the possibility of transferring a fluid. Design features, such as the diameter or shape of the duct bypassing the baffle, can be selected to control the flow between sections.
В другом предпочтительном варианте осуществления один перегораживающий элемент интегрирован в круговую стенку барабана центрифуги и/или корпуса. Этим элементом может быть выступ одной или более круговых стенок, ограничивающий поток текучей среды между первой и второй секциями.In another preferred embodiment, one baffling element is integrated into the circular wall of the centrifuge drum and/or housing. This element may be a protrusion of one or more circular walls that restricts the flow of fluid between the first and second sections.
Распределение давления текучей среды в кольцевой полости определяется формой кольцевой полости, наклоном стенки барабана центрифуги и стенки корпуса, положением впускного отверстия для текучей среды, скоростью вращения барабана центрифуги, давления во впускном отверстии для текучей среды и т.д. Обычно давление нарастает снизу кольцевой полости к верху кольцевой полости благодаря вращению барабана центрифуги и наклону стенки барабана центрифуги. Поэтому существует положительный градиент давления в кольцевой полости в направлении от основания барабана центрифуги к его верхней части. В результате, в качестве альтернативы или дополнительно можно утверждать, что изобретение отличается тем, что кольцевая полость центрифуги выполнена с возможностью создания градиента давления предпочтительно вдоль внешней поверхности стенки барабана центрифуги, имеющего положительную и отрицательную величину. Градиентом давления является изменение давления от одного места в кольцевой полости к другому, например, от основания к верху или наоборот. Возможность получения в кольцевой полости как положительной, так и отрицательной величины градиента давления означает, что если в кольцевой полости давление нарастает к верху, то в полости имеется падение давления, а если в кольцевой полости давление кверху снижается, то полости имеется рост давления. Это изменение давления может быть сильным внезапным изменением, связанным, например, с перегораживающим элементом, или постепенным изменением, обусловленным изменением площади кольцевого поперечного сечения по кольцевой полости.The distribution of fluid pressure in the annular cavity is determined by the shape of the annular cavity, the inclination of the centrifuge drum wall and the housing wall, the position of the fluid inlet, the rotation speed of the centrifuge bowl, the pressure at the fluid inlet, etc. Typically, pressure builds up from the bottom of the annular cavity to the top of the annular cavity due to the rotation of the centrifuge drum and the inclination of the centrifuge drum wall. Therefore, there is a positive pressure gradient in the annular cavity in the direction from the base of the centrifuge drum to its upper part. As a result, it can alternatively or additionally be stated that the invention is characterized in that the annular cavity of the centrifuge is configured to create a pressure gradient, preferably along the outer surface of the wall of the centrifuge drum, having a positive and negative magnitude. A pressure gradient is the change in pressure from one location in an annular cavity to another, for example, from the base to the top or vice versa. The possibility of obtaining both positive and negative pressure gradient values in the annular cavity means that if in the annular cavity the pressure increases upward, then there is a pressure drop in the cavity, and if in the annular cavity the pressure decreases upward, then there is an increase in pressure in the cavity. This pressure change may be a large sudden change associated, for example, with a baffle member, or a gradual change due to a change in the annular cross-sectional area along the annular cavity.
Предпочтительно, переход между положительным и отрицательным градиентами давления находится между двумя соседними кольцевыми канавками. Изменением давления может быть сосредоточенное падение давления или его подъем. В предпочтительном варианте осуществления это достигается по меньшей мере частичным разделением кольцевой полости на по меньшей мере первую секцию и вторую секцию. Первая секция и вторая секция могут быть разделены, например, кольцевой стенкой или перегораживающим элементом. Предпочтительно, кольцевая полость выполнена с возможностью получения в кольцевой полости более высокого давления на кольцевой канавке, по сравнению с давлением в кольцевой полости на соседней кольцевой канавке. Это, в частности, может быть достигнуто наличием перегораживающего элемента или стенки между двумя кольцевыми канавками.Preferably, the transition between the positive and negative pressure gradients is between two adjacent annular grooves. The change in pressure can be a concentrated drop in pressure or a rise in pressure. In a preferred embodiment, this is achieved by at least partially dividing the annular cavity into at least a first section and a second section. The first section and the second section may be separated, for example, by an annular wall or a partition element. Preferably, the annular cavity is configured to produce a higher pressure in the annular cavity on the annular groove, compared to the pressure in the annular cavity on the adjacent annular groove. This can in particular be achieved by the presence of a barrier element or wall between the two annular grooves.
В предпочтительном варианте центрифуга имеет средства изменения распределения давления в кольцевой полости. Это может быть, например, снижение давления в одной части кольцевой области. Предпочтительно, центрифуга содержит средства для создания значительного изменения давления между одной частью кольцевой полости и другой частью кольцевой полости. Предпочтительно, средства для изменения распределения давления расположены в кольцевой полости или вблизи нее. В частности, стенка барабана центрифуги или стенка корпуса может иметь крепежные средства, позволяющие устанавливать в кольцевую полость вставки или перегораживающие элементы разного размера, для изменения площадей кольцевого поперечного сечения по кольцевой полости. Таким образом, возникает возможность изменения конструкции кольцевой полости, например, добавлением или удалением перегораживающих элементов, изменением размера промежутка между перегораживающими элементами, уменьшением или увеличением кольцевого пространства между перегораживающими элементами и прилегающими стенками и т.д. Дополнительно, кольцевая полость может содержать несколько крепежных средств в разнесенных вдоль оси положениях вдоль стенки корпуса или стенки барабана центрифуги, чем обеспечивается установка перегораживающих элементов на разной высоте и создание поперечных сечений разной площади, например, получение по меньшей мере, частично разделенных секций. В альтернативном случае, если кольцевая полость содержит первую секцию и вторую секцию, разделенную стенкой, стенка может иметь одно или более отверстий, обеспечивающих установку диафрагм или клапанов разных размеров. Можно поэтому утверждать, что распределение давления в кольцевой полости является перестраиваемым конструктивным признаком.In a preferred embodiment, the centrifuge has means for varying the pressure distribution in the annular cavity. This could be, for example, a decrease in pressure in one part of the annular region. Preferably, the centrifuge includes means for creating a significant change in pressure between one part of the annular cavity and another part of the annular cavity. Preferably, the means for changing the pressure distribution are located in or near the annular cavity. In particular, the wall of the centrifuge drum or the wall of the housing may have fastening means that allow the installation of inserts or partition elements of different sizes into the annular cavity to change the annular cross-sectional areas along the annular cavity. Thus, it becomes possible to change the design of the annular cavity, for example, by adding or removing partition elements, changing the size of the gap between partition elements, reducing or increasing the annular space between partition elements and adjacent walls, etc. Additionally, the annular cavity may contain multiple fasteners at axially spaced positions along the housing wall or drum wall of the centrifuge, thereby allowing the baffle elements to be installed at different heights and to create cross-sections of different areas, for example, to provide at least partially separated sections. Alternatively, if the annular cavity includes a first section and a second section separated by a wall, the wall may have one or more openings to accommodate different sized diaphragms or valves. It can therefore be argued that the pressure distribution in the annular cavity is a tunable design feature.
В соответствии с другой особенностью, изобретение относится к барабану центрифуги для использования в центрифуге для разделения перемешанного зернистого материала, имеющего разную плотность, причем барабан центрифуги имеет основание, круговую стенку вокруг центральной оси и открытый конец, в целом находящийся с противоположной от основания стороны, а центральная ось проходит через основание, круговая стенка имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, внутренняя поверхность имеет несколько кольцевых канавок на внутренней поверхности барабана центрифуги в разнесенных вдоль оси положениях, и внешняя поверхность барабана центрифуги имеет уплотнительную часть. При этом первая часть внутренней поверхности барабана центрифуги, имеющая одну или более канавок, наклонена под углом к центральной оси, отличающимся от угла наклона второй части внутренней поверхности барабана центрифуги, имеющей одну или более канавок.In accordance with another aspect, the invention relates to a centrifuge drum for use in a centrifuge for separating mixed particulate material having different densities, the centrifuge drum having a base, a circular wall about a central axis, and an open end generally located on the side opposite the base, and a central axis extends through the base, a circular wall has inner and outer surfaces, the inner surface has a plurality of annular grooves on the inner surface of the centrifuge drum at axially spaced positions, and the outer surface of the centrifuge drum has a sealing portion. In this case, the first part of the inner surface of the centrifuge drum, having one or more grooves, is inclined at an angle to the central axis, different from the angle of inclination of the second part of the inner surface of the centrifuge drum, having one or more grooves.
Уплотнительная часть выполнена с возможностью контакта с соответствующей поверхностью на центрифуге, за счет которого достигается уплотнительное действие. Предпочтительно, уплотнительная часть выполнена с возможностью сопряжения с поверхностью перегораживающего элемента центрифуги для обеспечения герметизации (уплотнения). В обеих этих конструкциях достигается по меньшей мере частичное разделение кольцевой полости центрифуги.The sealing portion is configured to contact a corresponding surface on the centrifuge, thereby achieving a sealing effect. Preferably, the sealing portion is configured to mate with the surface of the centrifuge baffling element to provide sealing. In both of these designs, at least partial separation of the annular cavity of the centrifuge is achieved.
В одном или более вариантах осуществления уплотнительная часть выполнена с возможностью обеспечения уплотнительного действия совместно с прокладкой, например, уплотнительным кольцом или резиновой или пластиковой прокладкой другого типа, причем прокладка устанавливается между уплотнительной частью и перегораживающим элементом. Уплотнительной частью внешней поверхности может быть фланец, выступ, подрез, высечка, паз или канавка. Фланец или выступ может выступать в любом направлении к стенке корпуса центрифуги и образовывать поверхность, сопряженную с перегораживающим элементом, в частности, вместе с прокладкой. Подрезу, высечке, пазу или канавке во внешней поверхности барабана центрифуги может быть придана форма, согласованная с выступающей частью перегораживающего элемента или прокладки, например, кольцевого уплотнения.In one or more embodiments, the sealing portion is configured to provide a sealing action in conjunction with a gasket, such as an O-ring or other type of rubber or plastic gasket, the gasket being mounted between the sealing portion and the dam. The sealing portion of the outer surface may be a flange, projection, undercut, notch, groove or groove. The flange or protrusion may project in any direction towards the wall of the centrifuge housing and form a surface mating with the partition element, in particular, together with the gasket. An undercut, notch, groove or groove in the outer surface of the centrifuge drum may be shaped to match the projection of a diaphragm or gasket, such as an O-ring.
Часть стенки барабана центрифуги, включающая канавки, имеет по меньшей мере два разных наклона относительно центральной оси. Другими словами, как указано выше, внутренняя поверхность стенки барабана центрифуги может иметь первую часть и вторую часть, на которых имеется одна или более кольцевая канавка. Угол относительно центральной оси первой части внутренней поверхности барабана центрифуги отличается от угла второй части внутренней поверхности барабана центрифуги.The portion of the centrifuge drum wall including the grooves has at least two different inclinations relative to the central axis. In other words, as stated above, the inner surface of the centrifuge drum wall may have a first portion and a second portion having one or more annular grooves. The angle relative to the central axis of the first part of the inner surface of the centrifuge drum is different from the angle of the second part of the inner surface of the centrifuge drum.
Углы могут составлять от 5 до 15 градусов. Предпочтительно, разница между углами наклона составляет по меньшей мере от 3 до 5 градусов.Angles can range from 5 to 15 degrees. Preferably, the difference between the angles of inclination is at least 3 to 5 degrees.
В процессе использования по назначению, когда барабан центрифуги вращается, и в барабане находится шлам, вращение барабана создает центробежную силу, действующую на частицы в шламе и толкающую их в радиальном направлении к стенке барабана центрифуги. Наклон стенки барабана определяет расстояние от центра вращения, т.е., центральной оси, и, тем самым также и величину центробежной силы, действующей на частицы в радиальном направлении, и результирующую силу, действующую на частицы в направлении, параллельном поверхности стенки барабана центрифуги. Таким образом, угол определяет, какая часть центробежной силы действует на частицы в направлении канавок и в направлении вверх. Авторы изобретения обнаружили, что изменением угла можно улучшить извлечение материалов с высокой плотностью. Не обращаясь к какой-либо теории, авторы пришли к выводу, что относительно пологий угол в секции способствует ускорению сырья вверх по стенке барабана и делает минимальной зону гидравлического сопряжения по мере отложения сырья в основании барабана, сохраняя или улучшая производительность, по сравнению с существующими конструкциями. Более крутая, но не вертикальная секция поддерживает относительно однородную толщину пленки сырья, движущегося вверх по круговой стенке, сводя при этом к минимуму общее различие в радиусе между верхними и нижними канавками, тем самым сокращая локальные различия в давлении в оболочке благодаря центробежным силам.During its intended use, when the centrifuge drum rotates and there is sludge in the drum, the rotation of the drum creates a centrifugal force that acts on the particles in the sludge and pushes them in a radial direction towards the wall of the centrifuge drum. The inclination of the drum wall determines the distance from the center of rotation, i.e., the central axis, and thereby also the magnitude of the centrifugal force acting on the particles in the radial direction, and the resulting force acting on the particles in a direction parallel to the surface of the centrifuge drum wall. Thus, the angle determines how much of the centrifugal force acts on the particles in the direction of the grooves and in the upward direction. The inventors have discovered that changing the angle can improve the recovery of high-density materials. Without resorting to any theory, the authors concluded that the relatively shallow angle in the section accelerates the raw material up the drum wall and minimizes the hydraulic interface as the raw material is deposited at the base of the drum, maintaining or improving productivity compared to existing designs . The steeper, but non-vertical, section maintains a relatively uniform thickness of the film of feed moving up the circular wall, while minimizing the overall difference in radius between the upper and lower grooves, thereby reducing local differences in shell pressure due to centrifugal forces.
В предпочтительном варианте осуществления, первая часть внутренней поверхности находится ближе к основанию барабана центрифуги, чем вторая часть внутренней поверхности, и угол первой части внутренней поверхности больше угла второй части внутренней поверхности. При такой конструкции крутизна стенки барабана увеличивается к верху барабана центрифуги. Угол измеряется относительно центральной оси.In a preferred embodiment, the first inner surface portion is closer to the base of the centrifuge drum than the second inner surface portion, and the angle of the first inner surface portion is greater than the angle of the second inner surface portion. With this design, the steepness of the drum wall increases towards the top of the centrifuge drum. The angle is measured relative to the central axis.
Предпочтительно, стенка барабана центрифуги наклонена относительно центральной оси на 5-15 градусов. Предпочтительно, угол нижней секции составляет от 10 до 15 градусов, например, 12,5 градусов. Предпочтительно, угол верхней секции относительно центральной оси составляет от 5 до 10 градусов, более предпочтительно, от 7 до 9 градусов, например 8 градусов.Preferably, the wall of the centrifuge drum is inclined relative to the central axis by 5-15 degrees. Preferably, the angle of the lower section is from 10 to 15 degrees, for example 12.5 degrees. Preferably, the angle of the top section relative to the central axis is from 5 to 10 degrees, more preferably from 7 to 9 degrees, for example 8 degrees.
В другом предпочтительном варианте осуществления, угол стенки барабана центрифуги может меняться в нескольких местах между основанием и открытым концом. Предпочтительно, стенке барабана центрифуги может быть придана форма, близкая к полусфере или параболоиду.In another preferred embodiment, the wall angle of the centrifuge drum may vary at several locations between the base and the open end. Preferably, the wall of the centrifuge drum can be given a shape close to a hemisphere or paraboloid.
В другом варианте осуществления изобретения, расстояние между канавками изменяется по барабану центрифуги. Расстояние измеряется от верхнего края кольцевой канавки до нижнего края следующей канавки сверху. Предпочтительно, расстояние увеличивается к основанию барабана центрифуги. В результате изменения расстояния появляется больше места для материала между канавками. Увеличение толщины материала способствует увеличению срока службы барабана. Особенно это проявляется в нижней части барабана центрифуги, поскольку здесь наблюдается более сильный износ. Расстояние может меняться увеличением расстояния между канавками, или увеличением ширины кольцевых канавок. Поэтому в предпочтительном варианте осуществления первая нижняя часть внутренней поверхности включает более широкие канавки и/или с большими интервалами, чем канавки во второй части внутренней поверхности.In another embodiment of the invention, the distance between the grooves varies across the centrifuge drum. The distance is measured from the top edge of the ring groove to the bottom edge of the next groove on top. Preferably, the distance increases towards the base of the centrifuge drum. The resulting change in spacing creates more space for material between the grooves. Increasing the thickness of the material helps to increase the service life of the drum. This is especially noticeable in the lower part of the centrifuge drum, since wear is more severe here. The distance can be changed by increasing the distance between the grooves, or by increasing the width of the annular grooves. Therefore, in a preferred embodiment, the first lower portion of the inner surface includes grooves that are wider and/or at greater intervals than the grooves in the second portion of the inner surface.
В соответствии с другой особенностью, изобретение относится к системе обработки сырья материала, содержащего руду благородного металла, включающей:In accordance with another aspect, the invention relates to a system for processing raw material containing precious metal ore, comprising:
по меньшей мере одну дробильную установку и по меньшей мере одну установку физического разделения,at least one crushing plant and at least one physical separation plant,
причем система содержит по меньшей мере одну установку физического разделения в виде центрифуги для разделения перемешанного зернистого материала с разной плотностью, включающей:wherein the system comprises at least one physical separation unit in the form of a centrifuge for separating mixed granular material of different densities, including:
барабан центрифуги, имеющий основание, круговую стенку вокруг центральной оси и открытый конец, находящийся в основном со стороны, противоположной основанию, причем центральная ось проходит через основание, круговая стенка имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, и внутренняя поверхность содержит ряд кольцевых канавок,a centrifuge drum having a base, a circular wall about a central axis, and an open end located generally on a side opposite the base, the central axis extending through the base, the circular wall having an inner and outer surface, and the inner surface comprising a series of annular grooves,
корпус для установки барабана центрифуги, имеющий основание, расположенное на центральной оси, и круговую стенку, окружающую центральную ось,a housing for mounting a centrifuge drum, having a base located on a central axis and a circular wall surrounding the central axis,
кольцевую полость, образованную стенкой барабана центрифуги и стенкой корпуса, причем кольцевая полость соединена с возможностью переноса текучей среды с рядом кольцевых канавок на внутренней поверхности барабана центрифуги посредством большого числа отверстий в стенке барабана центрифуги,an annular cavity formed by the wall of the centrifuge drum and the wall of the housing, wherein the annular cavity is fluid-transferable with a series of annular grooves on the inner surface of the centrifuge drum through a plurality of holes in the wall of the centrifuge drum,
впускной патрубок, обеспечивающий подачу шлама в барабан центрифуги, предпочтительно расположенный в основном параллельно центральной оси, средства для вращения барабана центрифуги вокруг центральной оси, и впускное отверстие для воды, имеющее жидкостную связь с кольцевой полостью,an inlet for supplying slurry to the centrifuge drum, preferably located substantially parallel to the central axis, means for rotating the centrifuge drum about the central axis, and a water inlet in fluid communication with the annular cavity,
причем суммарная площадь (Апотока) поперечного сечения потока на двух разных высотах в кольцевой полости отличается по меньшей мере в 10 раз.moreover, the total area (A flow ) of the cross section of the flow at two different heights in the annular cavity differs by at least 10 times.
Очевидно, что любой из описанных выше вариантов осуществления центрифуги может быть дополнительно реализован в такой системе.It will be appreciated that any of the centrifuge embodiments described above can be further implemented in such a system.
По меньшей мере одной дробильной установкой может быть дробильное устройство в виде вращающейся дробилки, конусной дробилки и/или щековой дробилки, мельница в виде мельницы самоизмельчения, стержневой мельницы и/или шаровой мельницы.The at least one crushing plant may be a crushing device in the form of a rotary crusher, a cone crusher and/or a jaw crusher, a mill in the form of an autogenous mill, a rod mill and/or a ball mill.
Опционально, система может дополнительно содержать по меньшей мере одну установку химического разделения, предпочтительно, в виде флотационной установки, например, установки пенной флотации, или установки выщелачивания, например, установки сорбционного выщелачивания, использующей углерод в выщелачиваемом материале (CIL - от англ. carbon in leach) или активированный уголь в пульпе (CIP - от англ. carbon in pulp), или встроенный реактор выщелачивания (ILR - от англ. inline leach reactor).Optionally, the system may further comprise at least one chemical separation unit, preferably in the form of a flotation unit, such as a froth flotation unit, or a leaching unit, such as a carbon in leach (CIL) unit. leach) or activated carbon in pulp (CIP - from English carbon in pulp), or built-in leaching reactor (ILR - from English inline leach reactor).
Кроме того, система может включать другие установки физического разделения, например, осадительную установку, сгустительную установку, просеивающие установки, фильтрующие установки, например фильтр-пресс, циклоны, рамные фильтры и/или магнитные сепараторы.In addition, the system may include other physical separation units, such as a precipitator, a thickener, screening units, filtration units, such as a filter press, cyclones, frame filters, and/or magnetic separators.
Представленные далее предпочтительные варианты осуществления и другие преимущества будут очевидны из нижеследующего подробного описания и приложенных зависимых пунктов формулы.The following preferred embodiments and other advantages will be apparent from the following detailed description and the appended dependent claims.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Ниже приводится более подробное описание изобретения на не имеющих ограничительного характера примерах предпочтительных вариантов осуществления и со ссылкой на схематические изображения, на которых:The invention is described below in more detail by way of non-limiting examples of preferred embodiments and with reference to schematic diagrams in which:
на фиг. 1 представлен схематический вид поперечного сечения центрифуги в соответствии с вариантом осуществления изобретения;in fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a centrifuge in accordance with an embodiment of the invention;
на фиг. 2 представлен схематический вид поперечного сечения барабана центрифуги и корпуса в соответствии с вариантом осуществления изобретения;in fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a centrifuge drum and housing in accordance with an embodiment of the invention;
на фиг. 3 представлен схематический вид поперечного сечения барабана центрифуги и корпуса в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;in fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a centrifuge drum and housing in accordance with another embodiment of the invention;
на фиг. 4 представлен схематический вид поперечного сечения барабана центрифуги и корпуса в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;in fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a centrifuge drum and housing in accordance with another embodiment of the invention;
на фиг. 5 представлен схематический вид поперечного сечения барабана центрифуги и корпуса в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;in fig. 5 is a schematic cross-sectional view of a centrifuge drum and housing in accordance with another embodiment of the invention;
на фиг. 6а-6в показан вид сверху различных перегораживающих элементов в соответствии с вариантом осуществления изобретения;in fig. 6a-6c show a top view of various partition elements in accordance with an embodiment of the invention;
на фиг. 7 представлено в перспективе схематическое изображение разреза барабана центрифуги в соответствии с вариантом осуществления изобретения;in fig. 7 is a perspective schematic cross-sectional view of a centrifuge drum in accordance with an embodiment of the invention;
на фиг. 8 представлен схематический вид сечения верхней части барабана центрифуги и корпуса в соответствии с вариантом осуществления изобретения.in fig. 8 is a schematic cross-sectional view of a centrifuge drum top and housing in accordance with an embodiment of the invention.
Подробное описание осуществления изобретенияDetailed Description of the Invention
На фиг. 1 представлен схематический вид центрифуги 1 в соответствии с одним вариантом изобретения. Центрифуга 1 содержит барабан 10 центрифуги, содержащий основание, имеющее общее обозначение 11, и круговую стенку 12 барабана центрифуги, отходящую вверх от основания 11, и открытую горловину 13. Барабан 10 прикреплен к опорному валу 16, обеспечивающему вращение барабана 10 центрифуги вокруг центральной оси 15. В показанном конкретном варианте осуществления вал 16 опирается на подшипники, а средством приведения во вращение барабана 10 центрифуги является двигатель 2. Двигатель 2 приводит во вращение вал 16 посредством системы ремень/шкив. Средства вращения и подшипники закреплены в опорной раме 3. Через открытую горловину 13 проходит загрузочная труба 17, выполненная с возможностью подачи сырья предпочтительно в форме смеси тяжелых и легких зернистых материалов в водяной взвеси. Впускной патрубок загрузочной трубы предпочтительно расположен рядом с основанием 11. В показанном частном варианте осуществления сырье подается вдоль центральной оси 15 и помещается на направляющую плиту 18 в основании 11. Далее сырье отклоняется в радиальном направлении относительно центральной оси 15. Затем сырье перемещается на круговую стенку 12 для отделения более тяжелых материалов в несколько кольцевых канавок 19 на круговой стенке 12, в то время как более легкие материалы в сырье проходят поверх стенки 12 к открытой горловине 13 для их отведения. Материал, выходящий через открытую горловину 13, собирается желобом 20.In fig. 1 is a schematic view of a centrifuge 1 in accordance with one embodiment of the invention. The centrifuge 1 includes a centrifuge drum 10 containing a base, generally designated 11, and a circular centrifuge drum wall 12 extending upward from the base 11, and an open neck 13. The drum 10 is attached to a support shaft 16 allowing rotation of the centrifuge drum 10 about a central axis 15 In the specific embodiment shown, the shaft 16 is supported by bearings, and the means for driving the rotation of the centrifuge drum 10 is a motor 2. The motor 2 rotates the shaft 16 through a belt/pulley system. The rotation means and bearings are fixed in the support frame 3. A loading pipe 17 passes through the open neck 13, configured to supply raw materials, preferably in the form of a mixture of heavy and light granular materials in a water suspension. The inlet of the feed tube is preferably located adjacent to the base 11. In the particular embodiment shown, the raw material is fed along the central axis 15 and is placed on a guide plate 18 in the base 11. The raw material is then deflected in a radial direction relative to the central axis 15. The raw material is then transferred to the circular wall 12 to separate heavier materials into a series of annular grooves 19 on the circular wall 12, while lighter materials in the feed pass over the wall 12 to an open throat 13 to discharge them. The material exiting through the open neck 13 is collected by the chute 20.
Внутренняя поверхность 23 круговой стенки барабана 10 центрифуги обычно выполняется формованием материала облицовки на металлическую оболочку или решетчатый каркас. При этом канавки формуются непосредственно материалом облицовки, в то время как барабан имеет металлическую конструкцию. Материалом облицовки обычно является упругий полимерный материал, например, уретан, обладающий устойчивостью к износу.The inner surface 23 of the circular wall of the centrifuge drum 10 is typically formed by molding a lining material onto a metal shell or lattice frame. In this case, the grooves are formed directly by the lining material, while the drum has a metal structure. The lining material is usually a resilient polymer material, such as urethane, that is wear-resistant.
Общий угол наклона стенки 12 барабана центрифуги относительно центральной оси 15 может быть переменным или постоянным. В показанном на фиг. 2 варианте осуществления стенка 12 центрифуги имеет первую нижнюю часть 45, наклоненную под большим углом относительно центральной оси 15, чем вторая верхняя часть 46 стенки 12 центрифуги. В альтернативном варианте, стенка 12 центрифуги может иметь первую, вторую и третью части, каждая из которых имеет свой угол отклонения относительно центральной оси 15, меньший, чем у предыдущей секции. Ясно, что число секций, имеющих свой, отличающийся от других, угол отклонения, может быть еще больше. По мере увеличения числа секций, форма становится округлой и, в конце концов, форма стенки 12 центрифуги в поперечном сечении может стать круговой, т.е., стенка 10 барабана центрифуги может иметь форму, сходную с полусферой или параболоидом.The overall angle of inclination of the centrifuge drum wall 12 relative to the central axis 15 can be variable or constant. In shown in FIG. 2, the centrifuge wall 12 has a first lower portion 45 inclined at a greater angle relative to the central axis 15 than the second upper portion 46 of the centrifuge wall 12. Alternatively, the centrifuge wall 12 may have first, second and third sections, each of which has a different angle of deflection relative to the central axis 15 that is less than that of the previous section. It is clear that the number of sections that have their own deflection angle, different from others, can be even greater. As the number of sections increases, the shape becomes rounded and, eventually, the cross-sectional shape of the centrifuge wall 12 may become circular, i.e., the centrifuge drum wall 10 may have a shape similar to a hemisphere or paraboloid.
Кольцевые канавки 19 разнесены по оси вдоль внутренней поверхности 23 стенки 12 барабана центрифуги. Стенка 12 барабана центрифуги в целом представляет собой усеченный конус, в котором диаметр кольцевых канавок 19 возрастает от первой канавки у основания 34 к последней канавке у открытой горловины 13. Под диаметром понимается расстояние от одной точки на основании 40 кольцевой канавки через центральную ось 15 к точке на основании 40 той же кольцевой канавки 19 с противоположной стороны барабана 10 центрифуги. Кольцевые канавки 19 имеют боковые стенки 41, сходящиеся к основанию 40 канавки 19.The annular grooves 19 are spaced axially along the inner surface 23 of the wall 12 of the centrifuge drum. The wall 12 of the centrifuge drum as a whole is a truncated cone, in which the diameter of the annular grooves 19 increases from the first groove at the base 34 to the last groove at the open neck 13. By diameter is meant the distance from one point at the base 40 of the annular groove through the central axis 15 to the point on the base 40 of the same annular groove 19 on the opposite side of the centrifuge drum 10. The annular grooves 19 have side walls 41 converging towards the base 40 of the groove 19.
Материал, проходящий над стенкой 12 барабана центрифуги через открытую горловину 13, собирается желобом 20 для отведения. Вокруг барабана 10 центрифуги имеется корпус 30, ограждающий вокруг барабан 10 центрифуги. Корпус 30 имеет стенку 33 корпуса и основание 34. Основание 34 соединено с основанием 11, а стенка 33 корпуса соединена со стенкой 10 барабана центрифуги около открытой горловины 13. Стенка 10 барабана центрифуги и стенка 33 корпуса образуют, таким образом, кольцевую полость 31. Отверстия 32 соединяют текучей средой кольцевую полость 31 с кольцевыми канавками 19. В кольцевой полости 31 имеется впускное отверстие для текучей среды (не показано), предпочтительно, расположенное около основания 34 и приспособленное для подачи текучей среды под давлением в кольцевую полость 31. Предпочтительно, текучая среда может подводиться по трубопроводу через вал. Текучей средой может быть жидкость, например вода, или сжатый газ, например, воздух. Текучая среда распределяется по кольцевой полости 31 и может протекать через отверстия 32 в стенке 12 барабана центрифуги в кольцевые канавки 19. Отверстиями 32 могут быть множество мелких отверстий или одно окно, содержащее сменную диафрагму. Диафрагмы могут, в свою очередь, иметь отверстия в различном количестве и различных размеров. Текучая среда под давлением приводит материал, накопившийся в кольцевой канавке 19, в псевдоожиженное состояние, в результате чего в кольцевых канавках 19 образуется кипящий слой. Кипящие слои способствуют отделению более тяжелого материала, стремящегося остаться в канавках, от более легкого материала, который легко вымывается из канавок и далее из открытой горловины 13 барабана 10 центрифуги.The material passing over the wall 12 of the centrifuge drum through the open neck 13 is collected by a discharge chute 20. Around the centrifuge drum 10 there is a housing 30 enclosing the centrifuge drum 10 around. Housing 30 has a housing wall 33 and a base 34. The base 34 is connected to the base 11, and the housing wall 33 is connected to the centrifuge drum wall 10 near the open neck 13. The centrifuge drum wall 10 and the housing wall 33 thus form an annular cavity 31. Openings 32 provides fluid connection between annular cavity 31 and annular grooves 19. Annular cavity 31 has a fluid inlet (not shown), preferably located near the base 34 and adapted to supply pressurized fluid to the annular cavity 31. Preferably, the fluid can be piped through the shaft. The fluid may be a liquid, such as water, or a compressed gas, such as air. The fluid is distributed throughout the annular cavity 31 and may flow through openings 32 in the wall 12 of the centrifuge drum into the annular grooves 19. The openings 32 may be a plurality of small holes or a single window containing a replaceable diaphragm. Diaphragms can, in turn, have holes in different numbers and sizes. The pressurized fluid causes the material accumulated in the annular groove 19 to fluidize, resulting in a fluidized bed being formed in the annular grooves 19. Fluidized beds help separate heavier material, which tends to remain in the grooves, from lighter material, which is easily washed out of the grooves and then from the open neck 13 of the centrifuge drum 10.
Процесс разделения и накопления является периодическим процессом, в котором более тяжелый материал накапливается в канавках для последующего вымывания и сбора. Более легкий материал протекает вверх и отводится через открытую горловину 13. После разделения собранный материал смывается на основание 11 и проходит через разгрузочное отверстие 26 и выпускную трубу 27 концентрата. Загрузочная труба 17 имеет цилиндрическую трубу, прикрепленную к крыше 28 желоба 20. Таким образом, патрубок, формирующий загрузочную трубу 17, занимает фиксированное положение и остается неподвижным, когда барабан 10 центрифуги вращается вокруг оси 15. При вращении барабана 10 центрифуги и корпуса 30, материал сырья в барабане 10 центрифуги, а также и текучая среда в кольцевой полости 31 подвергаются воздействию центробежного ускорения. При вращении центрифуги 1 в текучей среде в кольцевой полости 31 происходит распределение давления, которое значительно повышается с удалением от центральной оси 15, и в меньшей степени падает с высотой. Центрифуга в соответствии с настоящим изобретением обладает средствами изменения этого распределения давления для достижения более подходящего распределения, обеспечивающего лучшее управление потоком текучей среды, подводимым к отдельным кольцевым канавкам 19.The separation and accumulation process is a batch process in which heavier material is accumulated in grooves for subsequent flushing and collection. The lighter material flows upward and is discharged through the open neck 13. Once separated, the collected material is washed onto the base 11 and passes through the discharge opening 26 and the concentrate outlet pipe 27. The feed tube 17 has a cylindrical pipe attached to the roof 28 of the chute 20. Thus, the pipe forming the feed tube 17 occupies a fixed position and remains stationary when the centrifuge drum 10 rotates about the axis 15. As the centrifuge drum 10 and the housing 30 rotate, the material the raw materials in the centrifuge drum 10, as well as the fluid in the annular cavity 31, are exposed to centrifugal acceleration. When the centrifuge 1 rotates in a fluid, a pressure distribution occurs in the annular cavity 31, which increases significantly with distance from the central axis 15, and decreases to a lesser extent with height. The centrifuge in accordance with the present invention has means for changing this pressure distribution to achieve a more suitable distribution providing better control of the fluid flow supplied to the individual annular grooves 19.
Далее рассмотрим фиг. 2, на которой барабан 10 центрифуги показан более подробно. Кольцевая полость 31 обладает средствами изменения распределения давления. Это достигается разделением кольцевой полости на по меньшей мере первую нижнюю секцию 52 и вторую верхнюю секцию 53, разделенных перегораживающим элементом 50. Перегораживающий элемент 50 в данном варианте осуществления представлен в виде кругового кольца 200, установленного между стенкой 33 корпуса и стенкой 12 барабана центрифуги. Первая секция 52 и вторая секция 53 соединены с возможностью переноса текучей среды через окна 51 в перегородке с установленным в них диафрагмами. Окна 51 в перегородке расположены вокруг перегородки с промежутками для получения требуемого потока. На виде в поперечном сечении, представленном на фиг. 2, можно видеть только два окна 51 в перегородке, но фактически в перегораживающем элементе 50 распределено 16 окон в перегородке. В альтернативном варианте, перегораживающий элемент 50 может иметь от 4 до 30 окон в перегородке, предпочтительно, от 10 до 20 окон в перегородке.Next let's look at FIG. 2, which shows the centrifuge drum 10 in more detail. The annular cavity 31 has means for changing the pressure distribution. This is achieved by dividing the annular cavity into at least a first lower section 52 and a second upper section 53, separated by a baffle element 50. The baffle element 50 in this embodiment is represented by a circular ring 200 mounted between the housing wall 33 and the centrifuge drum wall 12. The first section 52 and the second section 53 are connected to transfer fluid through windows 51 in the partition with diaphragms installed therein. The windows 51 in the partition are located around the partition at intervals to obtain the required flow. In the cross-sectional view shown in FIG. 2, only two windows 51 in the partition can be seen, but in fact 16 windows in the partition are distributed in the partition element 50. Alternatively, partition element 50 may have from 4 to 30 windows per partition, preferably from 10 to 20 windows per partition.
В барабане центрифуги пунктирными линиями показаны две разные плоскости на высоте 400 и высоте 401. Высота измеряется от основания, и может быть выбрана любая высота от основания барабана 10 центрифуги до его верха. На высоте 401 пунктирная линия проходит через вторую секцию 53 кольцевой полости. Площадь кольцевой полости в этой плоскости называется суммарной площадью (Апотока) поперечного сечения потока. На высоте 400, пунктирная линия проходит через перегораживающий элемент 50 и окно 51 перегородки. Апотока на этой высоте существенно меньше, чем Апотока на высоте 401, поскольку текучая среда может протекать только через шестнадцать окон 51 перегородки. Разница между Апотока на высоте 400 и Апотока на высоте 401 составляет около 100 раз.In the centrifuge drum, two different planes are shown by dotted lines at height 400 and height 401. The height is measured from the base, and any height from the base of the centrifuge drum 10 to its top can be selected. At height 401, a dotted line passes through the second section 53 of the annular cavity. The area of the annular cavity in this plane is called the total area (A flow ) of the cross section of the flow. At height 400, a dotted line passes through the partition element 50 and the partition window 51. The flow A at this height is significantly less than the flow A at height 401, since fluid can only flow through sixteen baffle windows 51. The difference between A flow at height 400 and A flow at height 401 is about 100 times.
Перегораживающий элемент 50 может содержать ряд окон, обеспечивающих прохождение текучей среды. В некоторые из этих окон могут быть установлены диафрагмы, а в другие из окон могут быть установлены заглушки. Как диафрагмы, так и заглушки могут быть съемными, с тем, чтобы обеспечивалась их замена. Выполняя перегораживающий элемент 50 с необходимым числом диафрагм и заглушек, можно увеличивать или уменьшать поток между первой секцией и второй секцией. Диафрагма позволяет модифицировать канал через окно. Можно, однако, и не устанавливать в окно какую-либо заглушку или диафрагму. В такой конструкции через окно обеспечивается наибольший поток. Поэтому можно изменять соотношение между двумя Апотока для показанного варианта осуществления в диапазоне от 20 до 1000 путем установки диафрагм или заглушек в окна 51 перегородок. Далее, со ссылкой на фиг. 6, будут рассмотрены разные перегораживающие элементы 50.The partition element 50 may include a number of windows allowing the passage of fluid. Some of these windows may have diaphragms installed, while other windows may have blanks installed. Both the diaphragms and the plugs can be removable to allow their replacement. By constructing the baffle element 50 with the required number of diaphragms and plugs, the flow between the first section and the second section can be increased or decreased. The diaphragm allows modification of the channel through the window. However, it is possible not to install any plug or diaphragm in the window. In this design, the greatest flow is provided through the window. Therefore, it is possible to change the ratio between the two A flow for the illustrated embodiment in the range from 20 to 1000 by installing diaphragms or plugs in the windows 51 of the partitions. Next, with reference to FIG. 6, various partition elements 50 will be discussed.
В настоящем варианте осуществления, кольцевая полость 31 имеет впускное отверстие для текучей среды вблизи основания 34 в первой нижней секции 52. Когда барабан 10 центрифуги приводится во вращение, давление текучей среды будет нарастать по мере перемещения вверх по кольцевой полости благодаря наклонной круговой стенке корпуса и барабана центрифуги и, как следствие, увеличению расстояния от центральной оси 15. Поэтому давление в первой секции 52 будет нарастать к перегораживающему элементу 50. Поскольку поток через перегораживающий элемент 50 ограничен, произойдет падение давления текучей среды на перегораживающем элементе 50. Давление во второй верхней секции 53, прилегающей к перегораживающему элементу 50, будет, в результате, ниже, чем давление в первой секции 52, прилегающей к перегораживающему элементу 50. Поэтому наивысшее давление в первой секции 52 выше наименьшего давления во второй секции 53.In the present embodiment, the annular cavity 31 has a fluid inlet near the base 34 in the first lower section 52. When the centrifuge drum 10 is rotated, the fluid pressure will increase as it moves up the annular cavity due to the inclined circular wall of the housing and drum centrifuge and, as a consequence, increasing the distance from the central axis 15. Therefore, the pressure in the first section 52 will increase towards the baffle element 50. Since the flow through the baffle element 50 is limited, there will be a drop in fluid pressure on the baffle element 50. Pressure in the second upper section 53 , adjacent to the baffle element 50 will, as a result, be lower than the pressure in the first section 52 adjacent to the baffle element 50. Therefore, the highest pressure in the first section 52 is higher than the lowest pressure in the second section 53.
В кольцевой полости 31 могут присутствовать зернистые материалы, например, из-за загрязнений в подводимой воде, которые под действием центробежной силы будут смещаться наружу и вверх, и оседать на наклонной круговой стенке 33 корпуса. Стенка 12 барабана центрифуги имеет ряд отверстий 71 по кругу в верхнем фланце 56 для удаления и предотвращения накопления этого зернистого материала. Более подробно это показано на фиг. 8, представляющей вид поперечного сечения верхней части центрифуги, имеющей верхний фланец 56 и средства 70 удаления отложений. В каждом из отверстий 71 расположена форсунка 72 удаления отложений для управления скоростью отведения и улучшения эксплуатационной технологичности благодаря простоте их замены. В настоящем варианте осуществления верхний фланец 56 барабана центрифуги были расширен так, чтобы охватить эти отверстия, со вставками форсунок удаления отложений, удерживаемых стенкой 12 барабана центрифуги. В верхнем фланце 55 корпуса находится отверстие 73 для связи текучей средой кольцевой полости 31 с окружающей средой. Корпус 30 и барабан 10 центрифуги скреплены с возможностью разъединения фланцами (55, 56) посредством крепежных средств 74 в виде резьбового болта и соответствующего резьбового отверстия во фланцах. Благодаря расположению средств удаления отложений во фланце 56 барабана центрифуг, по сравнению с фланцем 55 корпуса, диаметр барабана 10 центрифуги может быть сделан большего размера. Этим увеличивается расстояние от центральной оси 15 центрифуги 1 и, тем самым, повышается центробежная сила.Granular materials may be present in the annular cavity 31, for example due to contaminants in the supplied water, which, under the influence of centrifugal force, will move outward and upward and settle on the inclined circular wall 33 of the housing. The centrifuge drum wall 12 has a series of holes 71 in a circle in the top flange 56 to remove and prevent the accumulation of this particulate material. This is shown in more detail in Fig. 8 is a cross-sectional view of the top of a centrifuge having an upper flange 56 and a sediment removal means 70. Each of the openings 71 contains a deposit removal nozzle 72 to control the removal rate and improve serviceability by making them easy to replace. In the present embodiment, the upper flange 56 of the centrifuge bowl has been expanded to enclose these openings, with the inserts of the sediment removal nozzles held by the wall 12 of the centrifuge bowl. In the upper flange 55 of the housing there is an opening 73 for fluid communication of the annular cavity 31 with the environment. The housing 30 and the centrifuge drum 10 are removably connected by flanges (55, 56) by means of fasteners 74 in the form of a threaded bolt and a corresponding threaded hole in the flanges. Due to the location of the deposit removal means in the flange 56 of the centrifuge drum, compared with the flange 55 of the housing, the diameter of the centrifuge drum 10 can be made larger. This increases the distance from the central axis 15 of the centrifuge 1 and thereby increases the centrifugal force.
В то время как существующие в уровне техники отверстия для удаления отложений были расположены за пределами радиального размера верхнего фланца 56 барабана 10 центрифуги, в настоящем варианте осуществления отверстия для удаления отложений проходят одновременно через верхний фланец 56 барабана и верхний фланец 55 корпуса, позволяя, тем самым, увеличить диаметр барабана центрифуги и оптимизировать конструкцию элемента крепления барабана к корпусу. Вставки форсунки удаления отложений могут быть установлены в отверстия 71 удаления отложений, как и раньше, или, в альтернативной конструкции форсунки удаления отложений могут быть встроены во фланец 55 корпуса или фланец 56 барабана центрифуги.While the existing scale removal holes in the prior art were located outside the radial dimension of the top flange 56 of the centrifuge drum 10, in the present embodiment, the scale removal holes extend simultaneously through the top bowl flange 56 and the top flange 55 of the housing, thereby allowing , increase the diameter of the centrifuge drum and optimize the design of the element for attaching the drum to the body. The scale removal nozzle inserts can be installed in the scale removal holes 71 as before, or, in an alternative design, the scale removal nozzles can be built into the housing flange 55 or the centrifuge drum flange 56.
На фиг. 3, 4 и 5 показаны разные варианты осуществления барабана 10 центрифуги и корпуса 30, имеющие разные перегораживающие элементы 50. На фиг. 3 перегораживающим элементом является сплошное кольцо 100. В кольце 100 нет каких-либо окон между первой секцией 52 и второй секцией 53. Вместо этого, средством передачи текучей среды между первой секцией 52 и второй секцией 53 является комплект обводных трубок 60. Обводные трубки 60 действуют как канал выпуска текучей следы для первой секции 52 и канал впуска текучей среды для второй секции 53. Расположение впуска и выпуска в этом случае может модифицироваться. Комплект обводных трубок 60 распределяется вокруг внешней стенки корпуса 30. Сплошное кольцо в данном варианте осуществления является частью стенки корпуса. Кольцо 100 соприкасается с уплотнительной частью 48 барабана центрифуги в форме фланца. Между кольцом 100 и фланцем может быть установлена прокладка для создания герметичного уплотнения.In fig. 3, 4 and 5 show different embodiments of the centrifuge drum 10 and housing 30 having different baffle elements 50. FIG. 3, the barrier element is a solid ring 100. The ring 100 does not have any openings between the first section 52 and the second section 53. Instead, the means for transmitting fluid between the first section 52 and the second section 53 is a set of bypass tubes 60. The bypass tubes 60 operate as a fluid outlet channel for the first section 52 and a fluid inlet channel for the second section 53. The location of the inlet and outlet in this case can be modified. A set of bypass tubes 60 is distributed around the outer wall of the housing 30. The solid ring in this embodiment is part of the housing wall. The ring 100 is in contact with a flange-shaped sealing portion 48 of the centrifuge drum. A gasket may be installed between the ring 100 and the flange to create an airtight seal.
Кольцевая полость 31 также может быть разделена на несколько секций, в частности, более чем на две секции. Вариант осуществления с такой конструкцией показан на фиг. 4. Кольцевая полость 31 разделена на три секции двумя перегораживающими элементами 50 в виде двух сплошных колец 100. Первая секция 52 связана с возможностью перетока текучей среды со второй секцией 53 и третьей секцией 54 посредством комплекта обводных трубок 60. В отличающейся конструкции, первая секция 52 и вторая секция 53 могут быть соединены первым комплектом обводных трубок 60, а вторая секция 53 и третья секция 54 могут быть соединены вторым комплектом обводных трубок 60. В другом варианте, в каждую из первой секции 52, второй секции 53 и, опционально, третьей секции 54 подача происходит по отдельному каналу впуска текучей среды. Это дает возможность выбора подачи текучей среды с одинаковым или разным давлением в каждую из секций. Чем на большее число секций разделена кольцевая полость 31, тем лучше можно управлять распределением давления. Естественно, что соединение для текучей среды между несколькими секциями может также быть обеспечено перегораживающими элементами, показанными на фиг. 2.The annular cavity 31 can also be divided into several sections, in particular more than two sections. An embodiment with such a design is shown in FIG. 4. The annular cavity 31 is divided into three sections by two partition elements 50 in the form of two continuous rings 100. The first section 52 is connected with the possibility of fluid flow with the second section 53 and the third section 54 through a set of bypass tubes 60. In a different design, the first section 52 and the second section 53 may be connected by a first set of bypass tubes 60, and the second section 53 and the third section 54 may be connected by a second set of bypass tubes 60. In another embodiment, each of the first section 52, the second section 53 and, optionally, the third section 54 the supply occurs through a separate fluid inlet channel. This makes it possible to select the supply of fluid with the same or different pressure to each of the sections. The more sections the annular cavity 31 is divided into, the better the pressure distribution can be controlled. Naturally, the fluid connection between several sections can also be provided by the baffling elements shown in FIG. 2.
На фиг. 5 показан другой вариант осуществления изобретения, в котором кольцевая полость содержит несколько перегораживающих элементов 50 в виде перегораживающих вставок 110 и 115. Некоторое число перегораживающих вставок 110 прикрепляются, с возможностью снятия, по окружности стенки 33 корпуса для создания ограничения потока между первой секцией 52 и второй секцией 53. Перегораживающие вставки 110 и стенка 33 корпуса имеют взаимно сопряженные крепежные средства. В частности, перегораживающие вставки 110 могут быть оснащены резьбовой шпилькой, а в стенке 33 корпуса может быть сделано резьбовое отверстие. Перегораживающие вставки 110 могут быть разного размера. Расстояние между перегораживающими вставками 110 можно менять, используя более узкие или более широкие перегораживающие вставки 110. Аналогично, можно менять длину перегораживающих вставок 110 для получения нужного зазора между перегораживающими вставками 110 и внешней поверхностью стенки 24 барабана центрифуги. Некоторое количество комплектов перегораживающих вставок 115 может быть закреплено, с возможностью снятия, по окружности стенки 33 корпуса и внешней поверхности стенки 24 барабана центрифуги. При этом создается зазор между перегораживающими вставками 115. Перегораживающие вставки 115 также могут иметь разный размер для получения большего или меньшего зазора. В показанном варианте осуществления, различие в Апотока на высоте 400 и Апотока на высоте 401 составляет 6 раз, в то время как различие в Апотока на высоте 400 и Апотока на высоте 402 составляет 9 раз. Таким образом, перегораживающие вставки 115 создают большее снижение давления, чем перегораживающие вставки 110, при том, что коэффициент потерь близок.In fig. 5 shows another embodiment of the invention in which the annular cavity contains a number of baffle elements 50 in the form of baffle inserts 110 and 115. A number of baffle inserts 110 are removably attached around the circumference of the housing wall 33 to create a flow restriction between the first section 52 and the second section 53. The partition inserts 110 and the housing wall 33 have mutually mating fastening means. In particular, the barrier inserts 110 may be provided with a threaded rod and a threaded hole may be provided in the housing wall 33. The barrier inserts 110 can be of different sizes. The distance between the baffle inserts 110 can be varied by using narrower or wider baffle inserts 110. Likewise, the length of the baffle inserts 110 can be varied to obtain the desired gap between the baffle inserts 110 and the outer surface of the centrifuge drum wall 24. A number of sets of baffle inserts 115 may be removably secured around the circumference of the housing wall 33 and the outer surface of the centrifuge drum wall 24. This creates a gap between the baffle inserts 115. The baffle inserts 115 can also be of different sizes to provide a larger or smaller gap. In the illustrated embodiment, the difference in A flow at height 400 and A flow at height 401 is 6 times, while the difference in A flow at height 400 and A flow at height 402 is 9 times. Thus, the baffle inserts 115 create a greater pressure drop than the baffle inserts 110, while the loss coefficient is similar.
На фиг. 6а, 6б и 6в показаны разные перегораживающие элементы 50 в форме кольцевых перегораживающих элементов. Кольцевой перегораживающий элемент 200 имеет восемь равномерно распределенных окон 202 в виде просверленных отверстий. Когда кольцевой перегораживающий элемент 200 устанавливается в кольцевую полость 31, окна 202 образуют соединение для текучей среды между разными секциями кольцевой полости 31. В окна могут быть вставлены диафрагма 201 или заглушка 203 для усиления ограничения потока текучей среды между секциями. Перегораживающий элемент 200 может обеспечить различие в Апотока по меньшей мере от 40 до 60 раз с открытыми окнами 202. При установленных диафрагмах или заглушках различие в Апотока может быть еще выше.In fig. 6a, 6b and 6c show different baffle elements 50 in the form of annular baffle elements. The annular partition element 200 has eight evenly distributed windows 202 in the form of drilled holes. When the annular baffle element 200 is installed in the annular cavity 31, the windows 202 form a fluid connection between different sections of the annular cavity 31. A diaphragm 201 or a plug 203 may be inserted into the windows to further restrict fluid flow between the sections. The baffle element 200 can provide a difference in flow A of at least 40 to 60 times with the windows 202 open. With diaphragms or plugs installed, the difference in flow A can be even greater.
Кольцевой перегораживающий элемент 240 имеет окна в форме четырех радиальных отверстий 241. Отверстия 241 могут быть полностью открыты, либо могут быть покрыты перфорированной или сплошной пластиной для ограничения потока через перегораживающий элемент 240. Пластина может быть приварена или привинчена на перегораживающий элемент 240.The annular baffle member 240 has windows in the form of four radial openings 241. The holes 241 may be completely open or may be covered with a perforated or solid plate to restrict flow through the baffle member 240. The plate may be welded or screwed to the baffle member 240.
Кольцевой перегораживающий элемент 220 имеет кольцевое окно 221 по внутренней окружности. Кольцевое окно в другом варианте может располагаться по внешней окружности.The annular baffle element 220 has an annular window 221 along its inner circumference. In another embodiment, the annular window can be located along the outer circumference.
На фиг. 7 показана на виде в перспективе часть барабана 10 центрифуги. Можно видеть, что канавки 19 шире и больше разнесены в нижней части барабана 10 центрифуги, чем в верхней части барабана 10 центрифуги. Вершины 22 кольцевой канавки толще в нижней части барабана центрифуги и, поэтому, содержат больше изнашиваемого материала там, где имеет место более сильный износ.In fig. 7 is a perspective view of a portion of a centrifuge drum 10. It can be seen that the grooves 19 are wider and more spaced apart at the bottom of the centrifuge bowl 10 than at the top of the centrifuge bowl 10. The apexes 22 of the annular groove are thicker at the bottom of the centrifuge drum and therefore contain more wear material where more wear occurs.
Список ссылочных обозначенийList of reference designations
Центрифуга - 1Centrifuge - 1
Средства вращения - 2Rotation means - 2
Опорная рама - 3Support frame - 3
Барабан центрифуги - 10Centrifuge drum - 10
Основание - 11Base - 11
Стенка барабана центрифуги - 12Centrifuge drum wall - 12
Открытая горловина - 13Open neck - 13
Центральная ось - 15Central axis - 15
Опорный вал - 16Support shaft - 16
Загрузочная труба - 17Loading pipe - 17
Направляющая плита - 18Guide plate - 18
Кольцевая канавка - 19Circular groove - 19
Желоб - 20Gutter - 20
Вершина кольца - 22Top of the ring - 22
Внутренняя поверхность барабана центрифуги - 23Inner surface of the centrifuge drum - 23
Внешняя поверхность барабана центрифуги - 24External surface of the centrifuge drum - 24
Разгрузочное отверстие - 26Discharge hole - 26
Выпускная труба концентрата - 27Concentrate outlet pipe - 27
Крышка - 28Cover - 28
Корпус - 30Housing - 30
Кольцевая полость - 31Annular cavity - 31
Отверстия стенки барабана центрифуги - 32Centrifuge drum wall holes - 32
Стенка корпуса - 33Hull wall - 33
Основание корпуса - 34Body base - 34
Основание канавки - 40Groove base - 40
Боковые стенки канавки - 41Side walls of the groove - 41
Нижняя часть стенки барабана - 45Bottom of the drum wall - 45
Верхняя часть стенки барабана - 46Upper part of the drum wall - 46
Уплотнительная часть - 48Sealing part - 48
Перегораживающий элемент - 50Partition element - 50
Окно в перегородке - 51Window in the partition - 51
Первая секция - 52First section - 52
Вторая секция - 53Second section - 53
Третья секция - 54Third section - 54
Верхний фланец корпуса - 55Upper body flange - 55
Верхний фланец барабана центрифуги - 56Upper flange of the centrifuge drum - 56
Обводная трубка - 60Bypass tube - 60
Средства удаления отложений - 70Deposit removers - 70
Отверстие в верхнем фланце - 71Hole in the upper flange - 71
Форсунка удаления отложений - 72Deposit removal nozzle - 72
Отверстие фланца корпуса - 73Housing flange hole - 73
Крепежные средства - 74Fasteners - 74
Сплошное круговое кольцо - 100Solid circular ring - 100
Перегораживающая вставка - 110Partition insert - 110
Перегораживающие вставки - 115Partition inserts - 115
Кольцевой перегораживающий элемент - 200Ring partition element - 200
Диафрагма - 201Aperture - 201
Окно - 202Window - 202
Заглушка - 203Plug - 203
Кольцевой перегораживающий элемент - 220Ring partition element - 220
Кольцевое окно - 221Ring window - 221
Кольцевой перегораживающий элемент - 240Ring partition element - 240
Радиальное окно - 241Radial window - 241
Высота - 400Height - 400
Высота - 401Height - 401
Claims (22)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA201901328 | 2019-11-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816820C1 true RU2816820C1 (en) | 2024-04-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU236919U1 (en) * | 2024-10-30 | 2025-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП "СвердлТехноСервис" | UPPER MODULAR CONE FOR CENTRIFUGAL CONCENTRATOR |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1473421A (en) * | 1919-04-05 | 1923-11-06 | Centrifugal Nat Concentrator C | Centrifugal separator |
| US4608040A (en) * | 1983-07-05 | 1986-08-26 | Knelson Benjamin V | Centrifugal separator |
| SU1676440A3 (en) * | 1987-01-13 | 1991-09-07 | Стивен А.Мак Алистер "Канада" (Фирма) | Concentrator for separation of grain materials |
| AU652708B2 (en) * | 1991-12-11 | 1994-09-01 | Knelson Intellectual Property Inc | Centrifugal separator |
| RU2385955C1 (en) * | 2008-11-12 | 2010-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | Method of crude ore opening and concentrates for extraction of valuable components, device for its implementation and sphts-reactor for it |
| WO2011011862A1 (en) * | 2009-07-29 | 2011-02-03 | Knelson Patents Inc. | Bowl structure for a centrifugal concentrator |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1473421A (en) * | 1919-04-05 | 1923-11-06 | Centrifugal Nat Concentrator C | Centrifugal separator |
| US4608040A (en) * | 1983-07-05 | 1986-08-26 | Knelson Benjamin V | Centrifugal separator |
| SU1676440A3 (en) * | 1987-01-13 | 1991-09-07 | Стивен А.Мак Алистер "Канада" (Фирма) | Concentrator for separation of grain materials |
| AU652708B2 (en) * | 1991-12-11 | 1994-09-01 | Knelson Intellectual Property Inc | Centrifugal separator |
| RU2385955C1 (en) * | 2008-11-12 | 2010-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | Method of crude ore opening and concentrates for extraction of valuable components, device for its implementation and sphts-reactor for it |
| WO2011011862A1 (en) * | 2009-07-29 | 2011-02-03 | Knelson Patents Inc. | Bowl structure for a centrifugal concentrator |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU236919U1 (en) * | 2024-10-30 | 2025-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП "СвердлТехноСервис" | UPPER MODULAR CONE FOR CENTRIFUGAL CONCENTRATOR |
| RU237751U1 (en) * | 2025-03-26 | 2025-10-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Луганский государственный аграрный университет имени К.Е. Ворошилова" | SEPARATOR FOR VEGETABLE AND MELORON SEEDS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2024202858B2 (en) | Centrifugal separator having an improved flow and system comprising such a centrifugal separator | |
| US5338284A (en) | Centrifugal separator with substantially continuous discharge of fines | |
| SE436652C (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR TREATMENT OF HIGH CONCENTRATED FIBER SUSPENSIONS | |
| US5616245A (en) | High gravity separator | |
| US6962560B2 (en) | Continuous centrifugal separation of slurry using balls contained in a recess of a bowl | |
| US7144360B2 (en) | Centrifugal separator with a separate strip insert mounted in the bowl | |
| EP3448576B1 (en) | A feed apparatus for a particle separator, particle separator and method of particle separation | |
| RU2816820C1 (en) | Centrifuge for separating granular material, centrifuge drum and material processing system | |
| CA1069859A (en) | Method and apparatus for the separation of a mixture of mineral grains in water | |
| EP0541655A1 (en) | DEVICE FOR SEPARATING SUSPENSIONS, PREFERABLY FIBER WIDE SUSPENSIONS. | |
| US4115278A (en) | Conical filter basket for a continuously operating centrifuge | |
| CA2271958C (en) | Centrifugal separator with injection of fluidizing liquid between non-fluidized recesses | |
| CN214210891U (en) | Full-automatic magnetic suspension classificator | |
| CA2436496C (en) | Continuous centrifugal separator of heavier particulate materials from light particulate materials in a slurry | |
| EP0128234B1 (en) | Sand filtration apparatus | |
| GB2125310A (en) | Dehydrating sieve apparatus | |
| CN112474044A (en) | Full-automatic magnetic suspension classificator | |
| RU2319548C2 (en) | Hydraulic separator | |
| RU221065U1 (en) | Centrifugal concentrator | |
| SU1599137A1 (en) | Air separator | |
| RU2159680C1 (en) | Centrifugal concentrator (modifications) | |
| PL121702B1 (en) | Method of separating solid matter from a suspension and centrifuge therefora dlja otdelenija tverdykh tel ot suspenzii | |
| RU2108163C1 (en) | Hydraulic classifier | |
| RU2666958C1 (en) | Device for hydraulic classification of fine-grained materials | |
| EP2382415A1 (en) | Gasket distributor |