Номер патента: 22428

Опубликовано: 30.12.2015

Авторы: Пельтола Алекси, Ринне Антти

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Флотационная установка для флотационного отделения гидрофобных частиц от водной суспензии, содержащей такие частицы, включающая

флотационную камеру (1), которая включает вертикальную боковую стенку (2) и днище (3);

устройство (4) для распределения воздуха и перемешивания, расположенное в средней части камеры, предназначенное для распределения воздуха в суспензии и формирования пены и перемешивания суспензии во флотационной камере, где устройство для распределения воздуха и перемешивания включает роторную часть (5), которая имеет отверстия (6) для распределения воздуха;

приводной вал (7), расположенный вертикально внутри флотационной камеры, при этом роторная часть (5) присоединена к нижнему концу приводного вала, и приводной вал включает внутреннюю полость (8), которая представляет собой проточный канал, по которому флотационный воздух поступает в отверстия (6) для распределения воздуха роторной части; и

электрический двигатель (9), предназначенный для вращения приводного вала (7);

отличающаяся тем, что электрический двигатель (9) представляет собой двигатель с постоянным магнитом, который включает вертикальный полый вал (11) ротора, нижний конец которого соединен неподвижным соединением непосредственно с верхним концом приводного вала (7) с возможностью прохождения воздуха через вал (11) ротора в направлении приводного вала (7).

2. Флотационная установка по п.1, отличающаяся тем, что верхний конец приводного вала (7) включает первый соединительный фланец (25), и нижний конец оси ротора включает второй соединительный фланец (26), выполненный с возможностью его соединения с первым соединительным фланцем.

3. Флотационная установка по п.1, отличающаяся тем, что ось ротора и приводной вал образуют одну единую часть.

4. Флотационная установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что двигатель с постоянным магнитом (9) поддерживает отдельная опорная рама (10), расположенная в верхней части флотационной камеры (1).

5. Флотационная установка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что двигатель (9) с постоянным магнитом включает статор (12), зафиксированный на указанной раме (10) над флотационной камерой, и ротор (13), на периферии которого установлено множество постоянных магнитов, при этом ротор соединен неподвижным соединением с указанной вертикальной осью (11) ротора; и тем, что ось (11) ротора снабжена подшипником для ее вращения относительно статора (12) с помощью верхнего подшипника (14) и нижнего подшипника (15), причем эти подшипники в то же время образуют подшипник приводного вала (7), который воспринимает нагрузку, вызываемую распределением воздуха и перемешиванием.

6. Флотационная установка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что ось (11) ротора включает вторую внутреннюю полость (16), которая вместе с внутренней полостью (8) приводного вала (7) образует проточный канал для подачи флотационного воздуха в роторную часть.

7. Флотационная установка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что статор (12) включает

предпочтительно монолитный металлический блок, сформированный из одного материала, имеющий сквозное центральное вертикальное отверстие (17), ограниченное внутренней стенкой (18), причем на внутренней стенке имеется обращенное вверх верхнее гнездо (19) и обращенное вниз нижнее гнездо (20), находящееся на некотором расстоянии по вертикали от первого гнезда;

верхний фланец (21), в центре которого расположен верхний подшипник (14), при этом верхний фланец присоединен к верхнему гнезду (19); и

нижний фланец (22), в центре которого расположен нижний подшипник (15), при этом нижний фланец присоединен к нижнему гнезду (20).

8. Флотационная установка по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что флотационная камера (1) представляет собой флотационную камеру с открытым верхом.

9. Флотационная установка по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что флотационная камера (1) представляет собой флотационную камеру с закрытым верхом.

10. Флотационная установка по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что устройство (4) для распределения воздуха и перемешивания включает стационарную статорную часть (23), которая предпочтительно опирается на днище (3) флотационной камеры и в которой установлено множество перегородок (24), расположенных вокруг роторной части (5).

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

Флотационная установка включает флотационную камеру (1), которая включает вертикальную боковую стенку (2) и днище (3) и которая представляет собой флотационную камеру с открытым верхом. Устройство (4) для распределения воздуха и перемешивания расположено вблизи днища и предназначено для распределения воздуха в суспензии и формирования пены и для перемешивания суспензии во флотационной камере. Устройство для распределения воздуха и перемешивания включает роторную часть (5), которая включает отверстия (6) для распределения воздуха. Приводной вал (7) расположен вертикально внутри флотационной камеры. Роторная часть (5) присоединена к нижнему концу приводного вала (7). Приводной вал включает внутреннюю полость (8), которая представляет собой проточный канал для подачи флотационного воздуха в воздухораспределительные отверстия (6) роторной части. Электрический двигатель (9) предназначен для вращения приводного вала (7). Электрический двигатель поддерживает отдельная опорная рама (10), расположенная в верхней части флотационной камеры. Электрический двигатель (9) представляет собой двигатель с постоянным магнитом и включает вертикальную ось (11) ротора, нижний конец которой находится в постоянном контакте непосредственно с верхним концом приводного вала (7). Область техники Изобретение относится к флотационной установке, определяемой в ограничительной части п.1 формулы изобретения. Уровень техники Известны флотационные установки для флотационного отделения гидрофобных частиц от водной суспензии, содержащей такие частицы, и некоторые из таких установок описаны, например, в патентных публикациях FI 78628 В, FI 115612 В, WO 93/14876. Обычно флотационная установка включает флотационную камеру, которая имеет вертикальную боковую стенку и днище и, возможно, крышку. Флотационная установка включает одно или более устройств для распределения воздуха и перемешивания, расположенных в средней части камеры, предназначенных для распределения воздуха внутри суспензии с образованием пены и для перемешивания суспензии, находящейся во флотационной камере. Средняя часть камеры означает участок, расположенный, по существу, вдоль вертикальной центральной оси камеры. В случае использования нескольких устройств для распределения воздуха и перемешивания их располагают симметрично вокруг и вблизи центральной оси камеры. Устройство для распределения воздуха и перемешивания включает роторную часть, которая имеет отверстия для распределения воздуха. Внутри флотационной камеры в вертикальном положении установлен приводной вал. Роторная часть присоединена к нижнему концу приводного вала. Внутри приводного вала имеется полость, которая представляет собой проточный канал для подачи флотационного воздуха к воздухораспределительным отверстиям роторной части. Согласно предшествующему уровню техники приводной вал приводят в движение высокоскоростным электрическим двигателем, например традиционным асинхронным электродвигателем с "беличьей клеткой", который вызывает движение приводного вала посредством коробки передач или клиноремнной передачи. Для создания опоры приводного вала к клиноремнной передаче присоединен отдельный опорный подшипниковый узел, поддерживаемый опорной структурой с верхним креплением, зафиксированным на флотационной камере. Подачу воздуха в полый приводной вал осуществляют через опорный подшипниковый узел, как описано, например, в патентной публикации FI 115612. Недостаток уровня техники состоит в том, что ременная передача или коробка передач снижает эффективность передачи мощности. Другим недостатком является громоздкость конструкции по высоте,необходимой для узла передачи. Для системы ременной передачи, включающей крупногабаритные передаточные шкивы, требуется крупногабаритный вмещающий корпус. Кроме того, для клиноремнной передачи характерны высокие внутренние напряжения в опорных структурах. Другим недостатком рассматриваемой комбинации электрического двигателя и клиноремнной передачи или коробки передач и подшипникового узла являются их сложные конструкции и наличие множества деталей, которые могут подвергаться износу и разрушению, что снижает надежность и приводит к необходимости ремонта. Абразивная пыль, выделяющаяся при флотации, вызывает износ V-образного клиновидного ремня и шкивов клиноремнной передачи. Кроме того, рабочее и передаточное оборудование имеет большую массу и требует наличия прочной опорной конструкции, то есть высоких капитальных затрат. Также сложности вызывает подача воздуха в полый приводной вал. Задачи изобретения Задача изобретения состоит в устранении описанных выше недостатков. В частности, задача изобретения состоит в создании простой, надежной, малогабаритной установки с небольшой массой, включающей лишь несколько выходящих из строя деталей и не требующей значительного обслуживания, предназначенной для приведения в движение приводного вала флотационной установки. Другая задача изобретения состоит в создании флотационной установки, не требующей отдельного подшипникового узла, но в которой подшипники электрического двигателя одновременно являются подшипниками приводного вала. Еще одна задача изобретения состоит в создании флотационной установки с упрощенной конструкцией устройства подачи воздуха во внутренний воздуховод приводного вала. Сущность изобретения Флотационная установка согласно изобретению характеризуется признаками, указанными в п.1 формулы изобретения. Согласно изобретению электрический двигатель представляет собой двигатель с постоянным магнитом, включающий вертикальную ось ротора, нижний конец которой соединен фиксированным соединением непосредственно с верхним концом приводного вала. Преимущество изобретения состоит в отсутствии системы передач, а непосредственное приведение в движение приводного вала двигателем с постоянным магнитом повышает эффективность передачи мощности, исключая потери вследствие передачи. Запуск двигателя с постоянным магнитом может быть осуществлен плавно, с высоким значением крутящего момента, и такой двигатель отличается простотой регулирования скорости вращения. Двигатель с постоянным магнитом может иметь плоскую форму, небольшие размеры и массу, что позволяет сэкономить пространство и облегчить опорные конструкции по сравнению с известными. Абразивная пыль, выделяющаяся при флотации, не повреждает двигатель с постоянным магнитом. Другое преимущество состоит в возможности объединения подшипника оси ротора двигателя с постоянным магнитом и подшипника приводного вала; другими словами, ось ротора постоянного магнита и приводной вал опираются на одни и те же подшипники, которые принимают на себя нагрузку, создаваемую при перемешивании. Полая ось ротора позволяет упрощать подачу воздуха. Указанное фиксированное соединение между осью ротора и приводным валом может быть выполнено, во-первых, так, чтобы нижний конец оси ротора был соединен непосредственно с верхним концом приводного вала. В одном из воплощений флотационной установки верхний конец приводного вала включает первый соединительный фланец, и нижний конец оси ротора электрического двигателя включает второй соединительный фланец, конструкция которого позволяет соединять его с первым соединительным фланцем болтовым соединением. С другой стороны, неподвижное соединение может быть выполнено таким образом, что ось ротора и приводной вал составляют одну единую деталь, например, полученную литьем из металла. В одном из воплощений флотационной установки двигатель с постоянным магнитом опирается на отдельную опорную раму, установленную на верхней части флотационной камеры. В одном из воплощений флотационной установки двигатель с постоянным магнитом включает статор, закрепленный на указанной раме над флотационной камерой, и ротор, в периферической части которого расположено множество постоянных магнитов, при этом ротор соединен фиксированным соединением с указанной вертикальной осью ротора. Ось ротора снабжена подшипником, обеспечивающим возможность ее вращения относительно статора, предпочтительно расположенным выше подшипником,находящимся над ротором, и предпочтительно расположенным ниже подшипником, находящимся под ротором, причем указанные подшипники одновременно составляют подшипник приводного вала, который воспринимает нагрузки, вызываемые распределением воздуха и перемешиванием. Монтаж подшипников на приводном валу двигателя с постоянным магнитом позволяет не устанавливать отдельный подшипниковый узел. Верхний и нижний подшипники также могут располагаться с одной стороны ротора, то есть каждый из них может быть установлен как выше, так и ниже ротора, а также снаружи статора,то есть выше или ниже статора при рассмотрении в направлении оси ротора. В одном из воплощений флотационной установки ось ротора включает вторую внутреннюю полость, которая вместе с внутренней полостью приводного вала образует проточный канал, по которому флотационный воздух подают к роторной части. Воздух просто подают из конца оси ротора электрического двигателя в его внутреннюю полость, через которую он поступает во внутреннюю полость приводного вала и затем направляется через воздухораспределительные отверстия детали ротора перемешивающего устройства в суспензию. В одном из воплощений флотационной установки статор предпочтительно включает монолитный металлический блок, образованный из одного материала и включающий сквозное вертикальное центральнее отверстие. Альтернативой бесшовному однородному металлическому блоку может являться статор, составленный из нескольких частей. В этом случае необходимо обеспечить функциональное единство потока в статоре. Внутренняя стенка блока, ограничивающая отверстие, включает обращенное вверх верхнее гнездо и обращенное вниз нижнее гнездо, причем последнее расположено на некотором расстоянии по вертикали от верхней упорной поверхности. В этом воплощении статор дополнительно включает верхний фланец, в центре которого установлен верхний подшипник, при этом верхний фланец закреплен в верхнем гнезде. В этом воплощении статор дополнительно включает нижний фланец, в центре которого установлен нижний подшипник, при этом нижний фланец закреплен в нижнем гнезде. В одном из воплощений флотационной установки флотационная камера представляет собой флотационную камеру с открытым верхом. В одном из воплощений флотационной установки флотационная камера представляет собой флотационную камеру с закрытым верхом. Это означает, что кроме вертикальной боковой стенки и днища,ограничивающих флотационную камеру с боков или снизу, флотационная камера также включает крышку или аналогичную деталь, закрывающую флотационную камеру сверху или закрывающую ее верхний конец. В одном из воплощений флотационной установки устройство для распределения воздуха и перемешивания включает стационарную статорную часть, которая опирается на днище флотационной камеры. Статорная часть включает множество перегородок, расположенных вокруг роторной части. Краткое описание графических материалов Ниже изобретение описано более подробно с помощью примеров воплощения и прилагаемых графических материалов, в которых на фиг. 1 схематически представлено сечение одного из воплощений флотационной установки согласно изобретению и на фиг. 2 в частичном разрезе представлено аксонометрическое изображение двигателя с постоянным магнитом, установленного во флотационной установке фиг. 1. Подробное описание изобретения На фиг. 1 представлена флотационная установка для флотационного отделения гидрофобных час-2 022428 тиц от водной суспензии, содержащей такие частицы. В этом примере флотационная установка включает флотационную камеру 1 с открытым верхом (также возможна конструкция с закрытым верхом), которая включает вертикальную боковую стенку 2 и днище 3. Камера с закрытым верхом также дополнительно включает крышку, не показанную на чертеже. Устройство 4 для распределения воздуха и перемешивания расположено вблизи центральной вертикальной оси камеры. Оно предназначено для перемешивания суспензии и одновременного распределения в суспензии воздуха, барботируемого через суспензию в виде пузырьков, которые поднимаются и образуют в верхней части камеры пену, которую затем извлекают перетоком. Устройство для распределения воздуха и перемешивания включает роторную часть 5,которая имеет отверстия 6 для распределения воздуха. Дополнительно устройство 4 для распределения воздуха и перемешивания включает стационарную статорную часть 23, которая в этом примере опирается на днище 3 флотационной камеры. Опора также может быть расположена другим образом, например,статорная часть может поддерживаться верхней частью флотационной камеры. Статорная часть 23 включает множество перегородок 24, расположенных вокруг роторной части 5. Роторная часть 5 присоединена к вертикальному приводному валу 7, который вращается вокруг вертикальной оси. Приводной вал 7 включает внутреннюю полость 8, которая представляет собой проточный канал, по которому флотационный воздух подают в отверстия 6 для распределения воздуха роторной части и через них в суспензию. Двигатель 9 с постоянным магнитом, предназначенный для вращения приводного вала 7, также показан на фиг. 2. Двигатель 9 с постоянным магнитом поддерживает отдельная опорная рама 10, расположенная в верхней части флотационной камеры 1. Двигатель 9 с постоянным магнитом включает полую вертикальную ось 11 ротора, нижний конец которой присоединен непосредственно к верхнему концу приводного вала 7. В этом примере для осуществления присоединения верхний конец приводного вала 7 включает первый соединительный фланец 25. Соответственно нижний конец оси 11 ротора в этом примере включает второй соединительный фланец 26, выполненный с возможностью его соединения с первым соединительным фланцем. В альтернативном варианте приводной вал 7 и ось 11 ротора могут представлять собой одну непрерывную ось. Вместе с внутренней полостью 8 приводного вала 7 внутренняя полость 16 оси 11 ротора образует проточный канал, по которому флотационный воздух поступает в роторную часть 5. В примере, показанном на фиг. 1, флотационная камера включает только один узел, который включает электрический двигатель, приводной вал и устройство для распределения воздуха и перемешивания. Разумеется, в одной флотационной камере возможна установка комбинации из нескольких таких узлов. Как показано на фиг. 2, двигатель 9 с постоянным магнитом включает статор 12, закрепленный на раме 10 над флотационной камерой. На периферии ротора 13 двигателя 9 с постоянным магнитом расположено множество постоянных магнитов (не показаны). Ротор 13 соединен фиксированным соединением с осью 11 ротора. Ось 11 ротора снабжена подшипником для ее вращения относительно статора 12, и в этом примере ось снабжена верхним подшипником 14, расположенным выше ротора, и нижним подшипником 15, расположенным ниже ротора; причем эти подшипники также составляют подшипник приводного вала 7, который выдерживает нагрузку, создаваемую при распределении воздуха и перемешивании. Приводной вал 7 не имеет других подшипников. В качестве альтернативы представленному на изображении примеру конструкция также может включать расположение обоих подшипников с любой из сторон от ротора. В этом примере статор 12 включает монолитный металлический блок, изготовленный из одного материала и включающий сквозное центральное вертикальное отверстие 17. На внутренней стенке 18 блока, ограничивающей отверстие 17, образовано обращенное вверх, в данном примере, кольцеобразное верхнее гнездо 19 и обращенное вниз, в данном примере, кольцеобразное нижнее гнездо 20, и между нижним гнездом 20 и верхним гнездом 19 имеется некоторое расстояние по вертикали. Статор 12 дополнительно включает верхний фланец 21, в центре которого расположен верхний подшипник 14, и верхний фланец закреплен в верхнем гнезде 19 болтовым соединением. Статор дополнительно включает нижний фланец 22, в центре которого расположен нижний подшипник 15, и нижний фланец закреплен в нижнем гнезде 20. Изобретение не ограничено описанными выше воплощениями и может включать множество модификаций, не выходящих за пределы объема изобретения, ограниченного формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Флотационная установка для флотационного отделения гидрофобных частиц от водной суспензии, содержащей такие частицы, включающая флотационную камеру (1), которая включает вертикальную боковую стенку (2) и днище (3); устройство (4) для распределения воздуха и перемешивания, расположенное в средней части камеры, предназначенное для распределения воздуха в суспензии и формирования пены и перемешивания суспензии во флотационной камере, где устройство для распределения воздуха и перемешивания включает роторную часть (5), которая имеет отверстия (6) для распределения воздуха; приводной вал (7), расположенный вертикально внутри флотационной камеры, при этом роторная часть (5) присоединена к нижнему концу приводного вала, и приводной вал включает внутреннюю полость (8), которая представляет собой проточный канал, по которому флотационный воздух поступает в отверстия (6) для распределения воздуха роторной части; и электрический двигатель (9), предназначенный для вращения приводного вала (7); отличающаяся тем, что электрический двигатель (9) представляет собой двигатель с постоянным магнитом, который включает вертикальный полый вал (11) ротора, нижний конец которого соединен неподвижным соединением непосредственно с верхним концом приводного вала (7) с возможностью прохождения воздуха через вал (11) ротора в направлении приводного вала (7). 2. Флотационная установка по п.1, отличающаяся тем, что верхний конец приводного вала (7) включает первый соединительный фланец (25), и нижний конец оси ротора включает второй соединительный фланец (26), выполненный с возможностью его соединения с первым соединительным фланцем. 3. Флотационная установка по п.1, отличающаяся тем, что ось ротора и приводной вал образуют одну единую часть. 4. Флотационная установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что двигатель с постоянным магнитом (9) поддерживает отдельная опорная рама (10), расположенная в верхней части флотационной камеры (1). 5. Флотационная установка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что двигатель (9) с постоянным магнитом включает статор (12), зафиксированный на указанной раме (10) над флотационной камерой, и ротор (13), на периферии которого установлено множество постоянных магнитов, при этом ротор соединен неподвижным соединением с указанной вертикальной осью (11) ротора; и тем, что ось (11) ротора снабжена подшипником для ее вращения относительно статора (12) с помощью верхнего подшипника (14) и нижнего подшипника (15), причем эти подшипники в то же время образуют подшипник приводного вала (7), который воспринимает нагрузку, вызываемую распределением воздуха и перемешиванием. 6. Флотационная установка по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что ось (11) ротора включает вторую внутреннюю полость (16), которая вместе с внутренней полостью (8) приводного вала (7) образует проточный канал для подачи флотационного воздуха в роторную часть. 7. Флотационная установка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что статор (12) включает предпочтительно монолитный металлический блок, сформированный из одного материала, имеющий сквозное центральное вертикальное отверстие (17), ограниченное внутренней стенкой (18), причем на внутренней стенке имеется обращенное вверх верхнее гнездо (19) и обращенное вниз нижнее гнездо(20), находящееся на некотором расстоянии по вертикали от первого гнезда; верхний фланец (21), в центре которого расположен верхний подшипник (14), при этом верхний фланец присоединен к верхнему гнезду (19); и нижний фланец (22), в центре которого расположен нижний подшипник (15), при этом нижний фланец присоединен к нижнему гнезду (20). 8. Флотационная установка по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что флотационная камера (1) представляет собой флотационную камеру с открытым верхом. 9. Флотационная установка по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что флотационная камера (1) представляет собой флотационную камеру с закрытым верхом. 10. Флотационная установка по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что устройство (4) для распределения воздуха и перемешивания включает стационарную статорную часть (23), которая предпочтительно опирается на днище (3) флотационной камеры и в которой установлено множество перегородок(24), расположенных вокруг роторной части (5).

МПК / Метки

МПК: B01F 13/08, B03D 1/14, C02F 1/24

Метки: флотационная, установка

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/6-22428-flotacionnaya-ustanovka.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Флотационная установка</a>

Похожие патенты