FI115448B - Vaahdotuskone - Google Patents

Description

115448 ? i

VAAHDOTUSKONE

Tämä keksintö kohdistuu vaahdotuskoneeseen, jota käytetään lietteessä olevien arvokkaiden ainesosien, kuten metallirikasteiden, erottamiseksi muusta 5 materiaalista. Keksintö kohdistuu erityisesti vaahdotuskoneessa käytettävään roottoriin, jota pyörittämällä vaahdotuskoneen vaahdotuskennoon syötetty liete saatetaan liikkumaan ja samanaikaisesti lietteeseen syötetään roottorin avulla ilmaa lietteen muuttamiseksi suspensiotilaan.

10 Arvokkaiden ainesosien, kuten metallirikasteiden, talteensaamiseksi käytettävä vaahdotuskone sisältää tavallisesti vaahdotuskennon, johon on muodostettu sisääntuloaukko lietteen syöttämiseksi kennoon ja ulosmenoaukko vaahdotus-j kennosta poistettavalle ei-vaahdottuvalle materiaalille. Vaahdon muodostami seen tarvittava ilma syötetään onton pyöritettävissä olevan akselin kautta, joka 15 akseli on yhdistetty sekoituselimeen, joka sekoittaa lietettä lietteen pitämiseksi suspensiotilassa. Kun sekoitin pyörii, ilmaa syötetään lietteeseen ja ilmakuplia dispergoituu lietteeseen. Vaahdotuskennoon syötetään lisäksi reagensseja, jotka kiinnittyvät lietteessä olevien, talteenotettavien arvopartikkelien pintaan. Reagenssit tekevät arvopartikkelit hydrofobisiksi ja siten edesauttavat arvopar-;··; 20 tikkelien kiinnittymistä ilmakupliin. Kun arvopartikkelit kiinnittyvät ilmakupliin, : arvopartikkelit alkavat nousta ylöspäin kohti vaahdotuskennon vapaata yläpin- ; taa ja muodostavat siellä stabiilin vaahtopatjan. Ns. käänteisvaahdotuksessa : .· tehdään arvoton ainesosa hydrofobiseksi, jolloin vaahdotustapahtumassa arvoaines jää vaahdottumatta.

25

Vaahdotuskennossa olevan lietteen saamiseksi suspensiotilaan lietteen sekoituksessa voidaan käyttää esimerkiksi US-patentissa 4078026 kuvattua roottori-staattoriyhdistelmää, jossa ilma syötetään roottorin pyörittämiseen käytetyn onton akselin kautta lietteeseen ja jossa roottorin ympärille muodostettu staat-30 tori ohjaa lietteen ja ilman muodostaman suspension virtauksia. Ilma syötetään lietteeseen roottoriin muodostettujen ilmasolien kautta. Ilmasolat on siten f 2 115448 muotoiltu, että ilmasolat lähtevät suoraan roottorin keskiosasta. Roottoriin on lisäksi muodostettu lieteuria, joiden avulla liete saadaan suspension muodostumisen kannalta edullisesti pyörivään liikkeeseen. US-patentin 4078026 mukaisessa roottorissa ilmasolat muodostetaan kapeista yhdensuuntaisten 5 seinämien rajoittamista aukoista tai kanavista, jolloin ilman syöttö suuntautuu olennaisen kapealle sektorille. Tällainen ilmansyöttö vaikeuttaa ilman dispergoi-tumista lietteeseen suurentaen kuplakokoa ja siten lisää vaahdotuksessa tarvittavaa ilmamäärää.

10 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tekniikan tason mukaisia haittapuolia ja aikaansaada entistä parempi arvokkaiden ainesosien, kuten metallirikasteiden, erottamiseen muusta materiaalista käytettävä vaahdotusko-ne, jonka roottorin avulla ympäröivään lietteeseen voidaan dispergoida entistä tehokkaammin ilmaa arvokkaiden ainesosien vaahdottumisen parantamiseksi. 15 Keksinnön olennaiset tunnusmerkit selviävät oheisista patenttivaatimuksista.

Keksinnön mukaisessa vaahdotuskoneessa arvokkaiden ainesosien, kuten metallirikasteiden, erottamisessa muusta materiaalista vaahdotuksen avulla vaahdotuskoneen vaahdotuskennoon syötetty liete saatetaan liikkumaan onton 20 akselin päähän liitetyn roottorin avulla. Roottoriin on muodostettu vuorotellen • sekä ilmasolia että lieteuria niin, että sekä ilmasolien että lieteurien roottorista : erkanevat päät muodostavat roottorin ulkopinnan. Roottorin ulkopinta on '· muotoiltu siten, että ulkopinnan halkaisija pienenee roottorin akseliin nähden • * ’ , poispäin mentäessä. Roottorissa ilmasolat on asennettu roottoriin olennaisesti 25 samansuuruisen välimatkan päähän toisistaan säteettäisesti roottorin ulkopinnasta lähtien niin, että ilmasolat muodostavat roottorin keskiosaan lietteelle .* *. tarkoitetun tilan, johon liete on saatettavissa vapaasti virtaamaan ilmasolien välissä olevia lieteuria pitkin. Lisäksi ilmasolien seinämät ovat toisiinsa nähden erisuuntaiset ja erkanevat toisistaan roottorin sisäosasta ulospäin menevässä 30 suunnassa. Näin ilmasolista purkautuva ilma kohtaa roottoria ympäröivän 115448 3 lietteen tekniikan tasoa suuremmalta alueelta, jolloin ilman dispergoituminen ympäröivään lietteeseen tulee tehokkaammaksi.

Keksinnön mukaisessa vaahdotuskoneessa ilman dispergoimiseen ympäröi-5 vään lietteeseen tarkoitettuja roottorin ilmasolia kannatetaan roottorin yläosaan asennetun kansiosan avulla. Kansiosa on edelleen kiinnitetty roottorin akselin ympärille edullisesti ympyränmuotoisena. Ilmasolat on lisäksi yhdistetty toisiinsa roottorin yläosaan asennetun kansiosan avulla. Kansiosa on edullisesti varustettu kanavilla, joiden kautta roottoriin onton akselin kautta tuleva ilma on 10 saatettavissa virtaamaan roottorin keskiosasta roottorin ilmasoliin. Roottorin keskiosasta ilmasoliin johtavat kanavat voidaan muodostaa myös niin, että roottorin kansiosan alapuolelle asennetaan edullisesti kansiosaan kiinnitetty, mutta kansiosaan nähden erillinen ilmakanavista. On myös mahdollista varustaa ainakin yksi ilman virtaukseen tarkoitetuista kanavista ainakin yhdellä 15 aukolla roottorin keskiosassa tai keskiosan välittömässä läheisyydessä niin, että aukon kautta virratessaan ilma johdetaan roottorin keskiosassa olevaan ! lietteelle tarkoitettuun tilaan. Näin ilma saadaan dispergoitumaan myös tällä alueella.

:' 20 Keksinnön mukaisen vaahdotuskoneen roottorin ilmasolat on asennettu rootto riin olennaisesti samansuuruisen välimatkan päähän toisistaan säteettäisesti • ’ roottorin ulkopinnasta lähtien niin, että ilmasolien pituus on 40 - 60 % mitattuna *· roottorin yläosassa olevan kansiosan säteen pituudesta. Ilmasolien seinämät

» I · · J

ovat toisiinsa nähden erisuuntaiset ja seinämät on edullisesti suunnattu kohti 25 roottorin akselin keskiosaa niin, että seinämien jatkeet leikkaavat toisensa roottorin akselin keskiosassa. Ilmasolien seinämät muodostavat tällöin toisiinsa nähden 15-30 astetta olevan kulman. Ilmasolat on lisäksi siten muotoiltu, että ilmasolien ilman purkautumispinta lietteeseen nähden ulottuu olennaisen yhtenäisenä koko roottorin korkeuden mittaisena roottorin kansiosasta roottorin 30 alaosaan. Näin ilmasolien kautta voidaan syöttää ilmaa roottorin lieteurassa , 115448 4 säteettäiseen liikkeeseen saatettuun lietteeseen olennaisesti koko roottorin korkeudelta.

Keksinnön mukaisen vaahdotuskoneen roottorin lieteurat täyttävät olennaisesti 5 roottorin ilmasolista ja kansiosassa tai kansiosan läheisyydessä olevista ilmakanavista jäljelle jäävän roottorin tilavuuden. Roottoria ympäröivän lietteen on siten mahdollista virrata ilmasolien väliin jäävistä aukoista suoraan roottorin keskiosaan tai roottorin keskiosasta roottorin ulkopinnalle, jolloin lietteen on mahdollista kulkea roottorissa roottorin säteettäissuunnassa roottorin koko 10 säteettäissuuntainen etäisyys, jolloin sekoituksen hyötysuhde paranee. Lietteen olennaisesti vapaa virtaus säteettäissuunnassa roottorin keskiosaan tai keskiosasta poispäin parantaa sinänsä roottoria ympäröivän lietteen sekoittumista ja vähentää siten lietteen sekoittamiseen tarvittavaa tehoa.

15 Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää erästä keksinnön edullista sovellutusmuotoa kaaviomaisesti alhaaltapäin katsottuna, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista sovellutusmuotoa suunnasta A-A katsottuna '· 20 kaaviomaisesti, kuvio 3 esittää erästä toista keksinnön edullista sovellutusmuotoa kaaviomai- sesti alhaaltapäin katsottuna, ‘ · · ‘ kuvio 4 esittää kuvion 3 mukaista sovellutusmuotoa suunnasta B-B katsottuna li»»* kaaviomaisesti, < · 25 kuvio 5 esittää koetuloksia ilmamäärä-sekoitusteho-koordinaatistossa vertailta-; essa perinteistä ja keksinnön mukaista roottoria keskenään.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti vaahdotuskoneen roottorin akselin 1 ympärille on asennettu olennaisesti ympyränmuotoinen kansiosa 2. Kansiosaan 2 on 30 edelleen kiinnitetty roottorin ilmasolat 3, jotka ulottuvat kansiosan 2 ulkoreunalta lähtien säteettäisesti kohti roottorin akselia 1 pituudelta, joka on noin 50 %

' I

i κ 115448 ο kansiosan 2 säteen pituudesta. Ilmasolan 3 vastakkaiset seinämät on suunnattu roottorin akselin 1 keskiosaan niin, että seinämät muodostavat | toisiinsa nähden 20 asteen kulman. Kansiosan 2 sisään on lisäksi muodostettu kanavia roottorin akselin 1 kautta tulevan ilman johtamiseksi ilmasoliin 3. 5 llmasolien 3 väliin jäävät osat muodostavat roottorin lieteurat 5. Lieteurat 5 on yhdistetty toisiinsa roottorissa keskiosaan muodostetun lietteelle tarkoitetun tilan 6 kautta.

! i i

Kuvioiden 3 ja 4 mukaisessa sovellutusmuodossa roottorin akselin 11 ympärille 10 asennettuun roottorin kansiosaan 12 on kiinnitetty roottorin akselin 11 kautta roottorille tulevan ilman ohjauselin 13. Ohjauselimessä 13 on kanavia 14 ilman johtamiseksi ja jakamiseksi roottorin akselilta 11 ilmasoliin 15. Ilmasolat 15 sinänsä vastaavat rakenteeltaan ja muodoltaan muutoin olennaisesti kuvioiden # 1 ja 2 mukaista sovellutusmuotoa. llmasolien 15 väliin jäävät tilat muodostavat 15 roottorin lieteurat 16, joiden kautta roottoria ympäröivä liete kulkeutuu roottorin llmasolien 15 ja roottorin akselin 11 väliin jäävään tilaan 17 ja edelleen sieltä pois.

Kuviossa 5 keksinnön mukaisen vaahdotuskoneen roottoria verrataan perintei-20 seen vaahdotuskoneen roottoriin. Kuviosta 5 huomataan, että ilman ilmaa ’.· tekniikan tason mukaisen roottorin sekoitusteho ja tehonotto on 10-20 % : ’ suurempi kuin keksinnön mukaisella roottorilla. Kun ilmaa lisätään normaalin vaahdotusprosessin vaatimalle alueelle (ilmamäärä Jg 1.0 - 2.0 cm/s) muuttuu suhde päinvastaiseksi niin, että keksinnön mukainen roottori sekoittaa 20 - 30 25 % tehokkaammin kuin tekniikan tason mukainen mekanismi. Käytännön sovel-. . . lutuksessa tämä merkitsee, että keksinnön mukaista roottoria käytettäessä ; vaahdotuskone voidaan varustaa 10-20 % pienemmällä moottorilla ja kuiten kin sekoitusteho normaalilla käyttöalueella kasvaa 20 - 30 % (käyrät 1 ja 2). Toinen mahdollisuus on, että jos tekniikan tason mukaisen roottorin sekoitus-30 teho on riittävä eikä lisäsekoituksella saada etua, voidaan keksinnön mukainen 6 115448 vaahdotuskone varustaa jopa 30 - 40 % pienemmällä moottorilla kuin tekniikan tason mukaista ratkaisua käytettäessä (käyrä 3).

t I t · I

Claims (9)

115448

1. Vaahdotuskone, erityisesti vaahdotuskoneen roottori, jota käytetään vaahdotuskoneen roottorin akselin kautta tulevan ilman dispergoimiseen 5 ympäröivään lietteeseen ja johon roottoriin on muodostettu vuorotellen sekä ilmasolia että lieteuria niin, että sekä ilmasolien että lieteurien roottorista erkanevat päät muodostavat roottorin ulkopinnan, tunnettu siitä, että ilmasolien (3,15) seinämät ovat toisiinsa nähden erisuuntaiset ja erkanevat toisistaan roottorin sisäosasta olevasta roottorin akselista (1,11) ulospäin menevässä 10 suunnassa, ja että ilmasolat (3,15) on asennettu roottoriin olennaisesti samansuuruisen välimatkan päähän toisistaan säteettäisesti roottorin ulkopinnasta lähtien niin, että ilmasolat (3,15) muodostavat roottorin keskiosaan lietteelle tarkoitetun tilan (6,17), johon roottoria ympäröivä liete on saatettavissa virtaamaan ilmasolien (3,15) välissä olevia lieteuria (5,16) pitkin. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ilmasolia (3,15) kannatetaan roottorin yläosaan asennetun kansiosan (2,12) avulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ilmasolien (3,15) pituus on 40 - 60 % mitattuna roottorin akselin (1,11) ympärille ··. kiinnitetyn ympyränmuotoisen kansiosan (2,12) säteen pituudesta. • · t • · • · · ...·· 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että 25 ilmasolien (3,15) seinämien jatkeet leikkaavat toisensa roottorin akselin (1,11) keskiosassa. * 1 • · ·

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen vaahdotuskone, .y. tunnettu siitä, että ilmasolien (3,15) seinämät muodostavat toisiinsa nähden 15 30 - 30 astetta olevan kulman. 115448

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ilmasolien (3,15) ilman purkautumispinta lietteeseen nähden ulottuu olennaisen yhtenäisenä koko roottorin korkeuden mittaisena roottorin kansiosasta (2,12) roottorin alaosaan. 5

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että roottorin kansiosa (2,12) on edullisesti varustettu kanavilla (4), joiden kautta roottoriin akselin (1,11) kautta tuleva ilma on saatettavissa virtaamaan roottorin ilmasoliin (3,15). 10

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-7 mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että roottorin kansiosan (2,12) alapuolelle on asennettu edullisesti kansiosaan (2,12) kiinnitetty, mutta kansiosaan (2,12) nähden erillinen ilmakanavisto (14), jonka kautta roottorin akselin (1,11) kautta tuleva 15 ilma on saatettavissa virtaamaan roottorin ilmasoliin (3,15).

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-9 mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ainakin yksi ilman virtaamiseen roottorin akselilta (1,11) ilmasoliin (3,15) tarkoitetuista virtauskanavista (4,14) on varustettu ainakin 20 yhdellä aukolla ilman johtamiseksi roottorin keskiosassa olevaan lietteelle tarkoitettuun tilaan (6,17). , · • I « I 1 · · • · · • · • I · 115448