Спосіб полігармонійної вібраційної сепарації

Реферат: UA 91355 U UA 91355 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничого машинобудування й призначена для виготовлення вібраційних багаточастотних грохотів, що забезпечують поділ полікомпонентної сипучої гірської маси дрібного гранулометричного складу й різного ступеня вологості. Корисна модель призначена для виготовлення грохотів, робота яких дозволяє розділяти навал гірської маси за допомогою послідовно встановлених сит з різними геометричними параметрами. Корисна модель може бути використана для грохотів, які застосовуються як збагачувальне устаткування, у якому, виходячи з різного ступеня розкриття рудних зерен, представляється можливим виділення мінеральних часток заданого класу з підвищеним вмістом корисного компонента. Реалізація способу доцільна при технологічних процесах, у яких скорочені багатостадійні процеси збагачення сировини шляхом поділу компонентів руди, здійснюваного в гідравлічному середовищі дешламаторiв або гідроциклонів, а також скорочення технологічних циклів магнітного поділу компонентів. Спосіб може бути успішно реалізований при збагаченні техногенної сировини, представленої дрібнодисперсною слабомагнітною гірською масою різного ступеня зволоження, у якій корисний компонент утримується, як правило, у частках, що мають вузький діапазон гранулометричного складу. Ці частки необхідно виділити із загального навалу й піддати подальшому збагаченню. Реалізація способу дозволяє використовувати його в стаціонарних установках, розташованих у ланцюзі збагачувальних апаратів гірничозбагачувальних комбінатів. Крім цього спосіб може бути реалізований при виготовленні мобільних установок, розташованих у границях техногенного родовища й переміщуваних в міру його відпрацьовування. Відомий спосіб просівання, який полягає у формуванні коливань, вектор яких задається віброзбуджувачами. Спосіб реалізується за рахунок того, що несучі рами із ситами мають регламентований розмір і їх розміщують послідовно на станині. Станину встановлюють на опорах, що амортизують, які забезпечують максимально можливу ізоляцію від жорсткої основи, яка гасить енергію коливань механічної системи грохоту. У заданій точці механічної системи грохоту розташовують віброзбуджувач, що представляє собою привод, пов'язаний з дебалансами. При обертанні привода, рух дебалансів приводить до впливу на механічну систему грохоту, конструкція якої робить складні коливальні рухи, частота яких задається динамікою руху дебалансів. Коливання механічної системи грохоту передається ситам і, відповідно, гірській масі, розташованої на цих ситах. Під дією періодичних коливань, гірська маса також робить коливання й починається процес сегрегації часток по гранулометричному складі, що дозволяє їм послідовно переміщатися вниз під дією сил гравітації, проникаючи через осередки сит, формуючи потоки підситових і надситових продуктів, з яких виділяють продукт із заданим гранулометричним складом (http://arxipedia.ru/drobilnoe-oborudovanie/vidygroxocheniya.html). Недоліком відомого способу є те, що його реалізація доцільна при грубому поділі рудної маси, тобто при первісних стадіях збагачувального процесу після здрібнювання руди досить високої крупності. Спосіб не застосовується в тонких процесах збагачувального виробництва з метою виділення мінеральної маси з максимальною масовою часткою корисного компонента. Крім цього спосіб складно реалізується при просіванні полікомпонентної здрібненої гірської маси, що має великий діапазон гранулометричного складу. При реалізації способу складно настроїти устаткування для виділення певної фракції із загального навалу на ситах при мінімальних його втратах. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як найближчий аналог є спосіб просівання. Відповідно до відомого способу, генерування коливань механічної системи грохоту забезпечується не менш чим двома генераторами вібраційних коливань, що представляють собою незалежні приводи з дебалансами. При роботі приводів обертові дебаланси збуджують коливання різної частоти й амплітуди в конструктивних елементах грохоту. Хвилі коливань поширюються по несучих конструкціях грохоту, передаються на несучі рами й, відповідно, на сита, на яких перебуває поділювана гірська маса. Вібрація несучої рами й сит передається гірській масі, частки якої сприймають вібрації й роблять складні коливальні рухи. Коливальні рухи часток, що мають різні геометричні параметрами й питомою вагою, приводять до сегрегації часток і проникненню заданого гранулометричного складу через сита. У результаті цього формується надситовий і підситовий продукт із заданим фракційним складом "Kroosh technologies" (http://www.equipnet.ru/equip/equip_10269.html). Недоліком відомого способу є те, що його реалізація можлива тільки у вузькому діапазоні гірської маси, що сепарується. Спосіб складно реалізувати при необхідності оперативної зміни параметрів гірської маси у вузькому амплітудному й частотному діапазоні. При складному 1 UA 91355 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 складі гірської або рудної маси спостерігаються значні втрати часток і відхід їх з надситовим продуктом. Це погіршує якість товарного продукту, підвищує собівартість його збагачення й, відповідно, наступного металургійного переділу. Крім цього відомий спосіб передбачає реалізацію в металевих конструкціях, геометричні параметри яких дозволяють генерувати такі коливання, частотні й амплітудні характеристики яких перебувають у вузькому діапазоні. Це приводить до ймовірності втрат у надситовому продукті корисного компонента й тим самим збільшує собівартість сепарації рудної маси й, відповідно, збільшує собівартість збагачувального процесу. Спосіб може бути реалізований тільки при стабільному якісному складі гірської маси і при стабільних її фізико-механічних властивостях. Реалізація способу при змінних параметрах вихідної сировини вимагає додаткових змін у конструктивних елементах, у яких вібраційні характеристики, що ініціюються віброгенераторами, забезпечують максимальний вплив на частки гірської маси й тим самим сприяють її ефективному поділу протягом технологічного процесу. Реалізація відомого способу вимагає значних матеріальних і трудових витрат, що негативно позначається на технологічній і економічній ефективності збагачувального процесу. Істотним недоліком відомого способу є низька ступінь очищення сит, що знижує ефективність сепарації й вимагає додаткових трудовитрат на обслуговування устаткування. Задачею корисної моделі є вдосконалення способу сепарування здрібненої гірської маси за рахунок формування складних полігармонійних коливань, що впливають на елементи конструкції грохоту, що забезпечують взаємодію із частками здрібненої гірської маси у всьому діапазоні крупності її часток. Удосконалення способу забезпечується за рахунок того, що: джерелом вібраційного впливу є віброзбуджувачі, які організують лінійне поле траєкторій, що охоплює все тіло робочого органа вібраційної машини; віброзбуджувачі втягують у лінійний коливальний рух поздовжні силові елементи робочого органа; спосіб забезпечує збудження в конструктивних елементах грохоту поздовжньої вібрації, що відповідає основній частоті збудження; формування вібраційних коливань у поздовжніх силових елементах, які виконують трубчастими, що виключає утворення зон інтерференції коливань і передчасне їхнє загасання; відбувається збудження парних гармонік основної частоти збудження в поздовжніх силових елементах; формування вібраційних коливань відбувається в поперечних силових елементах трубчастого перерізу; відбувається збудження непарних гармонік основної частоти збудження в поперечних силових елементах; з поздовжніх і поперечних силових елементів утворені дві бічні силові панелі робочого органа, які симетричні щодо діаметральної площини робочого органа й стягнуті між собою каркасними елементами; між бічними силовими панелями робочого органа розміщені натягнуті на них струни; між бічними силовими панелями робочого органа натягнуті сита, які виконують із можливістю їхнього зіткнення із системою натягнутих струн; шляхом регульованого натягу виробляється настроювання резонуючих струн на резонанс у смузі робочих частот машини; резонуючими струнами відбувається передача підвищеної в порівнянні з коливаннями силового каркаса амплітуди вібрації; виробляється підведення за допомогою резонуючих струн і вібруючої бічної силової панелі до сит широкого спектра частот коливань різної амплітуди; з'являється можливість зміни параметрів протікання сепарації за рахунок можливості зміни положення робочого органа навколо опорної осі щодо горизонтальної площини; досягається високий рівень стійкості й віброізоляції, а також стабільності протікання процесу, за рахунок формування трьох опор у конструкції робочого органа, з яких дві основні спеціальні віброізоляційні опори, розташовані кожна під своєю силовою панеллю, і одна допоміжна тросова опора, натягнута з можливістю зміни її довжини, і лежачої в діаметральній площині робочого органа поперечно до напрямку коливань; для збереження прийнятної амплітуди вібрації сит статичний момент маси дебалансів віброзбуджувачів зменшується; підвищується частота обертання віброзбуджувачів відповідно до їх паспорта для зниженого значення статичного моменту маси дебалансів. Технічний результат від використання корисної моделі забезпечується за рахунок того, що: 2 UA 91355 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 підвищується рівень проникаючої здатності часток заданого гранулометричного складу через осередки сит сепаратора; знижуються втрати підситового продукту в надситовому продукті сепарації; забезпечується можливість реалізації способу в стаціонарних установках, застосовуваних у цехах збагачувальних підприємств, а також у мобільних установках, функціонування яких може здійснюватися безпосередньо в місці розробки техногенного родовища; забезпечується можливість зміни параметрів сепарації з урахуванням фізико-механічних властивостей рудної маси, її гранулометричного складу й ступеня вологості; досягаються низькі енерговитрати на реалізацію процесу за рахунок забезпечення резонансних коливань мінеральних часток, що перебувають у шарі гірської маси на ситах сепаратора, у всьому діапазоні розмірів цих часток; досягається висока надійність і довговічність силових елементів робочого органа машини внаслідок того, що амплітуда їхньої вібрації набагато нижче, ніж амплітуда сит, як робочих поверхонь машини; для ефективного процесу сепарації часток збагачуваної сировини потрібно знижений статичний момент маси дебалансів віброзбуджувачів машини, тому що амплітуда коливань її сит пов'язана з резонансними коливаннями струн; при збереженні терміну служби пристрою, оснащеного зниженим статичним моментом маси дебалансів, може бути досягнута більша частота їхнього обертання, а це, у свою чергу, викликає безпечне підвищення частоти вібрації робочого органа; конструкція, що реалізує спосіб, характеризується низькою металоємністю й простотою монтажу на місці провадження робіт; спосіб при реалізації не вимагає додаткових витрат часу на очищення сит, що ефективно виконується в процесі сепарації. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб полігармонійної вібраційної сепарації, що включає розміщення віброзбуджувачів на несучій конструкції із ситами, формування вібраційних коливань і передачу їх від віброзбуджувачів через елементи конструкції сепаратора до сит і, відповідно, часткам гірської маси, що перебуває на поверхні сит, формування потоків підситового й надситового продуктів, згідно з корисною моделлю, на несучій конструкції сепаратора закріплюють не менш двох віброзбуджувачів, за допомогою яких формують лінійні коливання, які передають через несучі елементи конструкції сепаратора - трубчасті поздовжні елементи - і пов'язані з ними трубчасті поперечні елементи із ситами, при цьому трубчасті елементи сепаратора виконують із умовою частоти власних коливань у діапазоні 20-100 Гц, при основній частоті збудження, рівній частоті змінного струму в живильній електричній мережі, при цьому в стінках поздовжніх трубчастих елементів формують частоти, що відповідають парним гармонікам основної частоти збудження, а в стінках поперечних трубчастих елементів формують непарні гармоніки основної частоти, що в сукупності з гармоніками більше високих порядків утворюють полігармонійні коливання широкого спектра, які підводять до натягнутих між силовими елементами струн, попередньо настроєними на резонанс у смузі робочих частот машини, при цьому коливання, генеровані віброзбуджувачами, передають до поверхні сит і, відповідно, до продукту, що сепарується на них, забезпечуючи необхідну рухливість часток і їхнє проникнення через осередки сит і формують надситовий і підситовий продукти, які направляють для наступної переробки, при цьому з урахуванням фізико-механічних параметрів сировини змінюють нахил площини сит щодо горизонтальної площини за рахунок того, що трубчасті поздовжні елементи встановлюють на пружноподатливих шарнірних опорах, взаємодіючих з основою й регульованою тросовою опорою, довжину якої змінюють із урахуванням фізико-механічних властивостей сировини, що збагачується. На несучій конструкції сепаратора закріплюють не менш двох віброзбуджувачів, за допомогою яких формують лінійні коливання. Ці коливання передають через несучі елементи конструкції сепаратора - трубчасті поздовжні силові елементи - і пов'язані з ними трубчасті поперечні силові елементи із ситами. Трубчасті елементи сепаратора виконують із умовою частоти нижчої гармоніки власних коливань у діапазоні 20-100 Гц, при основній частоті збудження, рівній частоті змінного струму в живильній електричній мережі. У стінках поздовжніх трубчастих елементів формуються частоти коливань, що відповідають парним гармонікам основної частоти збудження. У стінках поперечних трубчастих елементів утворюють непарні гармоніки основної частоти, чим у сукупності формують полігармонійні коливання широкого спектра. Поздовжніми й поперечними силовими елементами утворюють дві вертикальні силові панелі, що симетричні щодо діаметральної площини робочого органа й зв'язані між собою за допомогою силового каркаса й струн, які набудовують на резонанс у смузі робочих частот машини. Полігармонійні коливання, наведені силовим каркасом зі струнами, передають до 3 UA 91355 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 поверхні сит і, відповідно, до продукту, що сепарується на них. Полігармонійні коливання забезпечують необхідну рухливість часток у всьому діапазоні їхніх розмірів і їхнє проникнення через осередки сит, у результаті чого формують надситовий і підситовий продукти. З урахуванням фізико-механічних параметрів сепарованої сировини змінюють нахил площини сит щодо горизонтальної площини за рахунок того, що трубчасті поздовжні елементи встановлюють на пружноподатливих шарнірних опорах, взаємодіючих з основою й регульованою тросовою опорою. Таким чином, довжину тросової опори змінюють із урахуванням фізико-механічних властивостей збагачуваної сировини. Корисна модель ілюструється кресленням, на якому показана вертикальна проекція пристрою. Спосіб реалізується таким чином. При роботі двох віброзбуджувачів виникають лінійні коливання підресореної маси сепаратора, які передаються через його елементи конструкції до сит. При цьому кожний елемент конструкції одночасно служить вторинним джерелом коливань і хвилеводом, що передаються їхнім ситам, і коливання сит стають полігармонійними, тому що утворюються за допомогою додавання необмеженої кількості гармонійних коливань із тією або іншою частотою, фазою й амплітудою. У конструкції вібраційного сепаратора передбачено, що силові елементи виступають у ролі вторинних випромінювачів коливань власної частоти й хвилеводів, а як резонатори використовуються самі силові елементи. Більш цього для виключення зон інтерференції коливань і передчасного їхнього загасання, стрижні, що резонують виконують трубчастими. Трубчасті резонатори мають декілька власних частот, зв'язаних як з коливаннями макроскопічної форми стрижня, так і з коливаннями більше високої частоти - коливаннями його стінок. Для силових елементів сепаратора вибираються такі труби, для яких частота нижчих гармонік їхніх власних коливань лежить у нижній границі звукової частоти 20-100 Гц, при основній частоті збудження, рівній частоті змінного струму в живильній електричній мережі. Тому, з урахуванням більш високих гармонік, через несучу раму й струни до сит підводять широкий спектр коливань. Вибір діапазону нижчих гармонік власної частоти коливань для силових елементів обумовлений наступними причинами. Вибір нижньої границі діапазону з однієї сторони обмежений розмірами пристрою (для низьких частот потрібна значна довжина елементів), а з іншого боку, обмежений залежністю процесу сегрегації часток і проходження їх крізь осередки сит від частоти наведених на них коливань. Більші частки краще піддаються низькочастотним вібраційним впливам, але з більшою амплітудою, а менш великі частки вимагають більше високочастотної вібрації з меншою амплітудою. Таким чином, нижня границя вибраного діапазону нижчих гармонік покликана забезпечити вплив на самі великі із часток збагачуваної сировини при припустимих розмірах пристрою. Верхня границя вибраного діапазону визначається можливою частотою обертання приводних двигунів. Тому статичний момент маси на дебалансах віброзбуджувачів при здійсненні пропонованого способу сепарації знижений. Частота обертання дебалансів при збереженні терміну служби може бути підвищена до такого значення, при якому буде генеруватися вібрація із частотою 70-100 Гц. У тілах трубчастих несучих балок, як у струні, виникають непарні гармоніки основної частоти, а в тілах поздовжніх стрижнів - частоти, що відповідають парним гармонікам основної частоти збудження (нумерація гармонік починається з парної нульової). Таким чином, стінки, що резонують, трубчастих силових елементів конструкції підводять до струн, натягнутих поперек прорізів несучих рам полігармонійних коливань широкого спектра. Натягнуті струни додають у загальний набір частот свої коливання, що також лежать у діапазоні основної частоти коливань машини. Джерелом вібраційного впливу є віброзбуджувачі 1, які за певних умов організують лінійне поле траєкторій, що охоплює все тіло робочого органа вібраційної машини. Віброзбуджувачі 1, закріплені на рамі 2, втягують у лінійний коливальний рух поздовжні силові елементи 3 робочі органи. Для виключення зон інтерференції коливань і передчасного їхнього загасання, силові елементи виконані трубчастими. Порушувана в них поздовжня вібрація відповідає парним гармонікам основної частоти збудження. Далі, вібрація передається поперечним силовим елементам 4, які мають трубчасті перерізи. У поперечних силових елементах збуджуються непарні гармоніки основної частоти збудження. Поздовжні й поперечні силові елементи утворюють дві вертикальні силові панелі, симетричні щодо діаметральної площини робочого органа, зв'язані між собою силовим каркасом 5. 4 UA 91355 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Таким чином, до силових панелей і каркасів 5 на тлі основної частоти збудження, обумовленим роботою віброзбуджувачів 1, підводять широкий спектр частот коливань, обумовлених особливостями геометрії робочого органа. Між елементами каркасів 5 на вертикальних силових панелях робочого органа, натягнуті робочі поверхні машини, наприклад легкі сита (на кресленні не показані), що стикаються із системою попередньо натягнутих струн 6 особливої форми. Ці струни шляхом натягу попередньо настроєні на резонанс у смузі робочих частот машини. Крім цього до них підводить широкий спектр частот коливань, властивих різним елементам конструкції робочого органа машини. Резонуючі струни 6 передають робочим поверхням (ситам) підвищену в порівнянні з коливаннями каркасів 5 амплітуду вібрації, тим самим охороняючи каркаси від перевантаження, крім того струни 6 знизу, і вертикальні силові панелі робочого органа машини з бічних сторін, підводять до сит також частотний спектр коливань меншої амплітуди, наведений у всіх конструктивних елементах робочого органа. Для настроювання технології віброобробки матеріалу, закріплений на підставі 7 робочий орган, має можливість повертатися навколо опорної осі 8, змінюючи кут установки робочих поверхонь щодо горизонту. При цьому для забезпечення стійкості й віброізоляції, робочий орган має три опори: дві основні віброізоляційні 9, що розташовані кожна під своєю вертикальною силовою панеллю, і одну допоміжну - тросову 10, натягнуту з можливістю зміни довжини, поперечно до напрямку збуджуючих коливань, і лежачої в діаметральній площині робочого органа. Для стійкого стану машини обов'язкове виконання умови: центр ваги робочого органа повинен неодмінно перебувати із протилежної сторони від тросової опори 10 щодо опорної осі 8, тобто повинно бути присутнім плече додатка сили ваги L робочого органа щодо його опорної осі. При роботі пристрою вихідна пульпа являє собою суспензію з регламентованого сполучення твердої й рідкої фаз. Як рідка фаза використовується технічна вода, а як тверда фаза використовується здрібнена рудна маса або будь-яка інша вихідна сировина природного або техногенного походження, що містить корисний компонент. Одночасно з подачею пульпи пускають у хід два віброзбуджувача, за допомогою яких здійснюється генерування вібраційних коливань. Генеровані коливання поширюються по рамі, вертикальним силовим панелям, що складаються з поздовжніх і поперечних трубчастих силових елементів, каркасам і натягнутим струнам. Залежно від конструктивних елементів утворюються специфічні коливання, які характеризуються своєю частотою й амплітудою. Ці коливання підводять до поверхні сит і через них - до продукту, що сепарується, а впливаючи на нього, забезпечують необхідну рухливість часток і їхнє проникнення через осередки сит. Під впливом сили гравітації й генерованих коливань, пульпа розтікається по поверхні сит. При цьому дрібні частки, проникаючи через осередки сит, являють собою підситовий продукт і накопичуються на поверхні похилого піддона. У міру нагромадження підситового продукту під дією сил гравітації й руху води, вона сповзає вниз і надходить у прийомний лоток для підситового продукту. Надситовий продукт, переміщаючись по похилій поверхні сита, піддається процесу сепарації й також надходить у прийомний лоток для надситового продукту. Для попередження гасіння енергії коливань між конструктивними елементами сепаратора і його підставою встановлюють пружні-податливі шарнірні опори. Застосування таких опор дозволяє забезпечити вібраційну ізоляцію конструкції сепаратора й просторову рухливість її робочого органа. Просторова рухливість дозволяє змінити нахил робочого органа сепаратора щодо горизонтальної площини. Це необхідно для оптимізації процесу сепарації з урахуванням фізико-механічних властивостей сировини. Ефективність сепарації залежить від нахилу площини сит, а значить необхідно змінювати кут нахилу сит при зміні технологічних умов сепарації. Разом з цим, необхідну фіксацію кута нахилу забезпечують за допомогою тросової опори. Застосування саме тросової опори дозволяє ефективно зафіксувати сепаратор під потрібним кутом. Крім цього така опора, будучи поперечно розташованою до напрямку коливань, має високу віброізолюючу здатність, не знижує динамічного впливу вібрацій на сировину. Дослідно-промислові випробування показали високу ефективність способу полігармонійної вібраційної сепарації при поділі сировини, представленої дрібнодисперсними частками різного гранулометричного складу й фізико-механічних властивостей. 5 UA 91355 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 Спосіб полігармонійної вібраційної сепарації, що включає розміщення віброзбуджувачів на несучій конструкції із ситами, формування вібраційних коливань і передачу їх від віброзбуджувачів через елементи конструкції сепаратора до сит і, відповідно, часткам гірської маси, що перебуває на поверхні сит, формування потоків підситового й надситового продуктів, який відрізняється тим, що на несучій конструкції сепаратора закріплюють не менш двох віброзбуджувачів, за допомогою яких формують лінійні коливання, які передають через несучі елементи конструкції сепаратора - трубчасті поздовжні елементи - і пов'язані з ними трубчасті поперечні елементи із ситами, при цьому трубчасті елементи сепаратора виконують із умовою частоти власних коливань у діапазоні 20-100 Гц, при основній частоті збудження, рівній частоті змінного струму в живильній електричній мережі, при цьому в стінках поздовжніх трубчастих елементів формують частоти, що відповідають парним гармонікам основної частоти збудження, а в стінках поперечних трубчастих елементів формують непарні гармоніки основної частоти, що в сукупності з гармоніками більше високих порядків утворюють полігармонійні коливання широкого спектра, які підводять до натягнутих між силовими елементами струн, попередньо настроєних на резонанс у смузі робочих частот машини, при цьому коливання, генеровані віброзбуджувачами, передають до поверхні сит і, відповідно, до продукту, що сепарується на них, забезпечуючи необхідну рухливість часток і їхнє проникнення через осередки сит і формують надситовий і підситовий продукти, які направляють для наступної переробки, при цьому з урахуванням фізико-механічних параметрів сировини змінюють нахил площини сит щодо горизонтальної площини за рахунок того, що трубчасті поздовжні елементи встановлюють на пружноподатливих шарнірних опорах, взаємодіючих з основою й регульованою тросовою опорою, довжину якої змінюють із урахуванням фізико-механічних властивостей сировини, що збагачується. 6 UA 91355 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7