Спосіб визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів спіралі

Реферат: Спосіб визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках при експлуатаційному спрацюванні спіралі враховує вплив конструктивних і експлуатаційних параметрів на відшукувану величину через експеримент, який проводять попередньо і в якому знаходять точну функціональну залежність об'ємів пісків у міжвитковому просторі спіралі від їх висоти та її параметри. Локаційними пристроями вимірюють відстані до торця робочого елемента спіралі і до горизонтальної поверхні пісків, за якими визначають спрацювання робочих елементів спіралі і висоту пісків при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів спіралі. Проводять розрахунки об'ємів за отриманими в процесі попереднього моделювання залежностями об'єму пісків від їх висоти для неспрацьованих і спрацьованих до граничного значення 0,04 м робочих елементів спіралі. UA 121446 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ СПІРАЛЬНОГО КЛАСИФІКАТОРА ПО ПІСКАХ ПРИ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОМУ СПРАЦЮВАННІ РОБОЧИХ ЕЛЕМЕНТІВ СПІРАЛІ UA 121446 U UA 121446 U 5 Корисна модель належить до рудозбагачувальної промисловості, а саме до автоматизації процесів подрібнення руди. Відомий спосіб визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках включає визначення радіуса спіралі, довжини кроку спіралі, кута нахилу корита класифікатора до горизонталі, допоміжного кута, висоти пісків, висоти змінних робочих елементів на витках спіралі і розрахунок об'єму порції пісків за один оберт спіралі відповідно виразів   sin 3   sin      cos   ,   3   a ' h2  hC  V2      C    C  , 6 cos V1  3 RC tg   10  де Rc - радіус спіралі; а' - довжина кроку спіралі; α - кут нахилу корита класифікатора до горизонталі; β - допоміжний кут, що дорівнює β = arc cos(1-h1/RСcosα); h1 - висота пісків в межах їх циліндричної форми, що може змінюватися від 0 до першої піскової константи hC  a' sin  ; βР – кут β в радіанах; h2 - висота пісків в межах пірамідальної форми, що 2 змінюється від hc до другої піскової константи hmax=he cos α; he - висота змінних робочих елементів на витках спіралі; А узагальнений параметр, що дорівнює  2 2 RC  RC  h2  hc  ; В - узагальнений параметр, що дорівнює   C 2 2 RC  RC  hc  ; С 2 2 RC  RC  hc   const [1]. 15 - константа спіралі, що дорівнює 20 Найближчим аналогом корисної моделі є спосіб, що враховує вплив конструктивних і експлуатаційних параметрів на відшукувану величину через експеримент, який проводять попередньо і в якому знаходять точну функціональну залежність об'єму пісків Vn у міжвитковому просторі спіралі від їх висоти hn вздовж вертикалі, що проходить через саму нижню точку контакту циліндричної постелі і крайки подавального витка спіралі, яку апроксимують виразом 3 2 Vn  ahn  bhn  chn  d для знаходження чисельних значень його параметрів a, b, c, d, а 25 30 35 40 45 50 розрахунок об'єму порції пісків за один цикл сходження визначають за конкретизованою залежністю відповідно виміряній висоті пісків hn в усьому діапазоні їх зміни від 0 до hmax [2]. Недоліком відомого способу визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках є порівняно незначна точність визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках внаслідок того, що запропоновані залежності знаходження об'ємів рідкого матеріалу лише з певним наближенням відповідають формам реального технологічного агрегату. Недоліком наближеного аналога є порівняно низька точність визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках в умовах експлуатаційного спрацювання робочих елементів спіралі до граничного значення 0,04м. В основу корисної моделі поставлена задача. що полягає в удосконаленні способу визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках шляхом вимірювання локаційними пристроями відстані до торця робочого елемента спіралі і до горизонтальної поверхні пісків, за якими знаходять спрацювання робочих елементів спіралі і висоту пісків при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів спіралі з подальшим розрахунком об'ємів за отриманими в процесі моделювання і апроксимованими математичними виразами залежностями об'єму пісків від їх висоти для неспрацьованих і спрацьованих до граничного значення 0,04 м робочих елементів спіралі класифікатора, а фактичний об'єм пісків у міжвитковому просторі спіралі визначають відповідно отриманій залежності за визначеними об'ємами, об'ємом пісків при гранично допустимому спрацюванні робочих елементів спіралі, гранично допустимому та фактичному спрацюванню робочих елементів спіралі. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів спіралі, згідно з корисною моделлю, локаційними пристроями вимірюють відстань до торця робочого елемента спіралі і відстань до горизонтальної поверхні пісків, за якими знаходять спрацювання робочих елементів спіралі і висоту пісків при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів відповідно знайденим залежностям з подальшим розрахунком об'ємів за отриманими в процесі попереднього моделювання залежностями об'єму пісків від їх висоти для неспрацьованих і спрацьованих до граничного значення 0,04 м робочих елементів спіралі, в процесі апроксимування яких знайдені конкретні значення параметрів апроксимуючих математичних виразів, а фактичний об'єм пісків у міжвитковому просторі спіралі розраховують за залежністю 1 UA 121446 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 відповідно визначеним об'ємам, об'єму пісків при гранично допустимому спрацюванні робочих елементів спіралі, гранично допустимому та фактичному спрацюваннях робочих елементів спіралі. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показано вимірювання висоти пісків механічного односпірального класифікатора в умовах спрацювання робочих елементів спіралі, на фіг. 2 приведена схема вимірювання спрацювання робочих елементів спіралі. З фіг. 1 видно, що до горизонталі 1 основа циліндричної постелі класифікатора встановлена під кутом α. Вертикаль вимірювання висоти пісків при неспрацьованих робочих елементах спіралі проходить через саму нижню точку контакту циліндричної постелі 2 і крайки подавального витка спіралі, робочі елементи якої не зношені. Локаційний вимірювач відстані 4 встановлено відповідно вертикалі 3 і базової горизонталі вимірювання відстані 5. Висота пісків при неспрацьованих робочих елементах спіралі буде дорівнювати: hП = LB - ℓP, де LВ - базова відстань від точки вимірювання до локаційного пристрою; ℓР - виміряна відстань від локаційного пристрою до горизонтальної поверхні пісків. В процесі роботи робочі елементи подаючого витка 6 і заднього витка 7 спіралі змішуються від 0 до 0,04 м. При цьому весь час формується нова основа 8 додаткової циліндричної постелі 9 і піски 10 піднімаються. Зважаючи на те, що локаційний пристрій залишається при спрацюванні робочих елементів спіралі на тій же вертикалі 3, виміряне значення висоти пісків буде завищеним, оскільки операцію вимірювання необхідно було б здійснювати вздовж вертикалі 11 і з іншою базовою відстанню. Похибка при цьому буде значною і ліквідувати її перестановкою вертикалі вимірювання і визначенням нових базових відстаней практично не можливо. Не змінюючи положення локаційного пристрою при спрацюванні Δhc, можливо записати: LВ =ℓР + hПС + Δhc cos α, звідки висота пісків hПС при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів спіралі дорівнює: hПС = LВ - ℓP - Δhс cos α. Ha фіг. 2 показана можливість вимірювання спрацювання робочих елементів спіралі в процесі експлуатації аналогічним локаційним пристроєм. З фіг. 2 видно, що найбільш просто встановлювати локаційний вимірювач відстані 4, коли скористуватися горизонталями 12 і 13 та вертикаллю 14, причому горизонталь 12 повинна проходити через вісь 15 обертання спіралі. Правильно встановлений вимірювач відстані 4 дозволяє отримувати в конкретній фазі перебування витка 16 спіралі необхідну інформацію. В цьому положенні локаційним пристроєм 4 можливо виміряти відстань ℓВ від нього до торця робочого елемента 17 спіралі. Якщо робочі елементи 17 спіралі спрацьовуються, то її радіус Rcc стає меншим початкового Rc. Тоді величина спрацювання робочих елементів спіралі буде дорівнювати: Δhc = ℓB-ℓПВ, де ℓВ - виміряна відстань до торця робочого елемента спіралі; ℓПВ - початкова відстань від локаційного пристрою до торця неспрацьованих елементів спіралі. Тоді висоту пісків при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів спіралі слід визначати за залежністю: hПС = LB - ℓР – (ℓВ - ℓПС)сos α. Конкретні технологічні умови, наприклад при використанні типового односпірального класифікатора 1КСН-30, дозволяють прийняти константи LB=3200мм, ℓПС = 500мм, α = 18°30'. Тоді залежність для визначення hue можливо подати у вигляді: hПС =3200-ℓP-(ℓB-500)cos18°30' або hПС = 3200 - ℓP-0,9483(ℓB-500), де ℓP і ℓB виражені в мм. Другою складовою похибки вимірювання об'єму пісків є зміна обсягу матеріалу в результаті спрацювання робочих елементів спіралі при тій же його висоті. Встановлено, що при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів спіралі об'єм пісківміж витками зменшується при певній їх висоті порівняно з неспрацьованим варіантом. Дослідження проводились шляхом графоаналітичного моделювання за розробленою авторами методикою. В межах розглянутої зміни циркулюючих навантажень відносні відхилення об'єму пісків склали 30,63-9,95 %, зменшуючись зі зростанням їх висоти, причому абсолютні відхилення об'єму мають тенденцію збільшення. В процесі моделювання встановлено, що об'єм пісків від їх висоти описується залежностями: 2 UA 121446 U 2 V  a1h  b1h  c1 , 2 VC  a2 hC  b2 hC  c2 5 відповідно для неспрацьованих і спрацьованих робочих елементів спіралі. Для кожного конкретного типу спірального класифікатора вони будуть відрізнятись параметрами. В процесі моделювання також отримані залежності об'єму пісків від їх висоти для неспрацьованих і спрацьованих до граничного значення 0,04 м робочих елементів спіралі, які відповідно апроксимувалися для знаходження конкретних значень їх параметрів зі знаходженням математичних виразів для типового класифікатора 1КСН-30: 3 2 V  2063 ,1 h  331,7 h  32 ,714 , дм та 10 15 3 2 VC  2220 ,8 hC  423 ,32 hC  33,825 , дм де hП і hПС виражені в м. Враховуючи, що конфігурація пісків, яка визначається профілем і положенням витків спіралі, при спрацюванні робочих елементів не змінюється, можливо допустити рівномірність зменшення об'єму матеріалу у даному процесі. Тому об'єм пісків у міжвитковому просторі спіралі при довільному спрацюванні її робочих елементів можливо визначати відповідно залежності: VC  V  V  VC   h hc c , де 20 25 30 35 40 V - об'єм пісків при незношених робочих елементах спіралі і фактичній їх висоті; V C об'єм пісків при гранично допустимому спрацюванні робочих елементів спіралі; hc - гранично допустиме спрацювання робочих елементів спіралі, що дорівнює 0,04м;  hc - фактичне спрацювання робочих елементів спіралі. Запропонований спосіб визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів спіралі реалізується таким чином. При обертанні спіралі навколо осі 15 її витки 16, створені змінними робочими елементами 6, 7 і 17 скаламучують пульпу, відбувається розділення твердого на дрібний і більш крупний продукти. Дрібний продукт поступає у злив спірального класифікатора, а більш крупний осідає і транспортується спіралями в напрямі піскового порогу. При цьому він зосереджується в просторі між додатковою циліндричною постіллю 9 і витками спіралі в межах змінних робочих елементів 6 і 7. На першій ділянці шляху після виходу з ванни пісковий продукт інтенсивно зневоднюється, потім зневоднення продовжується. На відстані одного міжвиткового проміжку від порогу піски містять найменшу кількість вологи і при подальшому обертанні спіралі розпочинається їх сходження у пісковий жолоб. Спіральний класифікатор працює в широкому діапазоні зміни продуктивності по пісках, що при певних конструктивних параметрах і швидкості обертання спіралі визначається їх об'ємом в міжвитковому просторі. Тому в усталеному режимі роботи висота пісків вздовж вертикалі 3 приймає конкретне значення, яке однозначно характеризує продуктивність по пісковому продукту і може бути визначеною відповідно виразу hn=LВ - ℓР, де LВ - базова відстань від точки вимірювання до локаційного пристрою; ℓР - виміряна відстань від локаційного пристрою до горизонтальної поверхні пісків. Однак при спрацюванні робочих елементів спіралі вноситься похибка, якої можливо позбавитись визначенням спрацювання робочих елементів спіралі за формулою Δhс - ℓB -ℓПВ, де ℓВ - виміряна відстань до торця робочого елемента спіралі; ℓПВ - початкова відстань від локаційного пристрою до торця неспрацьованих елементів спіралі. Тоді висоту пісків у міжвитковому просторі при спрацюванні робочих елементів спіралі визначають за залежністю: hПС = LB - ℓР-(ℓВ-ℓПB)cos α, а об'єм пісків при 2 незношених робочих елементах спіралі за залежністю: V  a1h  b1h  c1 , при спрацюванні 45 50 2 робочих елементів до 0,04м - за залежністю VC  a2 hC  b2 hC  c2 , де параметри рівнянь можливо визначити в результаті апроксимування залежностей, отриманих моделюванням. Об'єм пісків у міжвитковому просторі при довільному спрацюванні робочих елементів спіралі визначають за залежністю: VПCB=VП - (VП - VПС)Δhc/Δhcд, де VП - об'єм пісків при незношених робочих елементах спіралі і фактичній їх висоті; VПС об'єм пісків при гранично допустимому 0,04 м спрацюванні робочих елементів спіралі; Δhcд 3 UA 121446 U 5 10 15 20 25 30 гранично допустиме спрацювання робочих елементів спіралі, що дорівнює 0,04м; Δhc фактичне спрацювання робочих елементів спіралі. Компенсація похибки знаходження висоти пісків у міжвитковому просторі спіралі класифікатора при спрацюванні робочих елементів шляхом його розрахунку і компенсація похибки, яка викликана зміною обсягу матеріалу внаслідок тієї ж причини, дозволяють значно підвищити точність визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів спіралі. Запропонований спосіб визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках при експлуатаційному спрацюванні робочих елементі спіралі порівняно з відомим відрізняється високою точністю знаходження значення технологічного параметра. Для отримання порівняльних даних проводять визначення об'єму матеріалу відомим і запропонованим способами. Досліди проводили на однаковій установці, яка була точною копією фрагмента спірального класифікатора з одним міжвитковим простором, але з металевою "постіллю" і двома додатковими циліндричними постелями на RСС = 1,48m і RCC=1,46м, у нижній частині яких встановлювався кран. Установка була герметичною і працювала на воді. В установку заливалася вода до певних значень висоти по вертикалі 3 (фіг. 1) в межах її експлуатаційних змін. Потім вода за допомогою крана зливалася у мірну ємкість, де визначався точний її об'єм. Паралельно за допомогою запропонованого і відомого способів розраховувалися об'єми води в установці. Встановлено, що при Rс=1,5м, Δhc0 результати виявилися однаковими і відносна похибка складала 1,55 % відносно фактичних об'ємів рідини. При імітації спрацювання робочих елементів спіралі запропонований спосіб не змінював відносної похибки, вона залишалася на рівні 1,55 %, а відомий допускав значну похибку визначення об'єму, яка перевищувала 15 %. Отже, запропонований спосіб визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів спіралі дозволяє значно підвищити точність знаходження значення технологічного параметра в умовах широкого діапазону його зміни і спрацювання робочих елементів спіралі до гранично допустимого значення 0,04 м. Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель № 107479, МПК В03В 13/00, 2016. 2. Патент України на корисну модель № 114305, МПК В03В 13/00, 2017. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Спосіб визначення продуктивності спірального класифікатора по пісках при експлуатаційному спрацюванні спіралі, що враховує вплив конструктивних і експлуатаційних параметрів на відшукувану величину через експеримент, який проводять попередньо і в якому знаходять точну функціональну залежність об'ємів пісків у міжвитковому просторі спіралі від їх висоти та її параметри, яку апроксимують виразом: 3 2 Vn  ahn  bhn  chn  d , 40 45 50 а розрахунок об'єму порції пісків за один цикл сходження визначають за конкретизованою залежністю відповідно виміряній висоті пісків hn в усьому діапазоні їх зміни від 0 до hmax, який відрізняється тим, що локаційними пристроями вимірюють відстані ℓВ до торця робочого елемента спіралі і ℓР - до горизонтальної поверхні пісків, за якими визначають спрацювання hc робочих елементів спіралі і висоту пісків hПС при експлуатаційному спрацюванні робочих елементів спіралі відповідно залежностям: hc = ℓB-ℓПВ, hПС = LB - ℓР – (ℓВ - ℓПС)сos , з подальшим розрахунком об'ємів за отриманими в процесі попереднього моделювання залежностями об'єму пісків від їх висоти для неспрацьованих і спрацьованих до граничного значення 0,04 м робочих елементів спіралі, в процесі апроксимування яких знаходять конкретні значення параметрів a1, b1, cі, а2, b2, c2 математичних виразів: 2 V  a1h  b1h  c1 та 2 VC  a2 hC  b2 hC  c2 , 55 а фактичний об'єм пісків у міжвитковому просторі спіралі визначають за залежністю: VПCB = VП - (VП - VПС)hc/hcд, де ℓПВ - початкова відстань від локаційного пристрою до торця неспрацьованих елементів спіралі; LB - базова відстань від точки вимірювання до локаційного пристрою;  - кут нахилу 4 UA 121446 U 5 корита класифікатора до горизонталі; VП - об'єм пісків між сусідніми витками при неспрацьованих робочих елементах спіралі; hП - висота пісків між сусідніми витками при неспрацьованих робочих елементах спіралі; VПС - об'єм пісків між сусідніми витками при спрацьованих до граничного значення 0,04 м робочих елементів спіралі; hПС - висота пісків між сусідніми витками при спрацьованих до граничного значення 0,04 м робочих елементів спіралі; VПСВ - визначений об'єм пісків у міжвитковому просторі при спрацьованих до певного значення робочих елементів спіралі; hcd - гранично допустиме спрацювання робочих елементів спіралі, що дорівнює 0,04 м; hС - фактичне спрацювання робочих елементів спіралі. 5 UA 121446 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6