Изобретение относится к устройству для разжижения при сдвиге материала, содержащего твердое вещество, такое как суспензия. Устройство содержит первый трубопровод (3, 16) для подачи материала из устройства (1) для сгущения в устройство (7) для разжижения и второй трубопровод (4, 15) для обратной подачи материала из устройства (7) для разжижения материала в устройство (1) для сгущения. Первый трубопровод (3, 16) и второй трубопровод (4, 15) расположены, по существу, концентрически по отношению друг к другу, по меньшей мере, в своих концевых частях, присоединенных к устройству (1) для сгущения, и образуют в стенке (2) устройства для сгущения в области этих концевых частей отверстия (5, 6, 17, 18) для прохода материала. Устройство снабжено ограничивающим элементом (12), размещенным во втором трубопроводе (4, 15) и служащим для регулируемого ограничения площади поперечного сечения потока разжиженного при сдвиге материала (11) и дополнительного сдвигового воздействия на этот материал. Предложен также способ разжижения материала с помощью предложенного устройства.

[0001] Устройство (7) для разжижения при сдвиге материала, содержащего твердое вещество, такое как суспензия, предназначенное для использования в соединении с устройством (1) для сгущения и содержащее по меньшей мере один первый трубопровод (3, 16) для подачи из устройства (1) для сгущения в устройство (7) для разжижения материала, подвергаемого разжижению при сдвиге, и второй трубопровод (4, 15) для обратной подачи разжиженного в устройстве (7) для разжижения материала в устройство (1) для сгущения, при этом первый трубопровод (3, 16) и второй трубопровод (4, 15) расположены, по существу, концентрически по отношению друг к другу, по меньшей мере, в своих концевых частях, присоединенных к устройству (1) для сгущения, и образуют в стенке (2) устройства для сгущения в области этих концевых частей отверстия (5, 6, 17, 18) для прохода материала, отличающееся тем, что оно снабжено ограничивающим элементом (12), размещенным во втором трубопроводе (4, 15) и служащим для регулируемого ограничения площади поперечного сечения потока разжиженного при сдвиге материала (11) и дополнительного сдвигового воздействия на этот материал.

[0002] Устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничивающий элемент (12) расположен в той области второго трубопровода (4), в которой наружный поперечный размер его концевой части, присоединенной к устройству (1) для сгущения, больше, чем наружный поперечный размер первого трубопровода (3) в его концевой части, присоединенной к устройству (1) для сгущения.

[0003] Устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничивающий элемент (12) расположен в той области второго трубопровода (15), в которой наружный поперечный размер его концевой части, присоединенной к устройству (1) для сгущения, меньше, чем наружный поперечный размер первого трубопровода (16) в его концевой части, присоединенной к устройству (1) для сгущения.

[0004] Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что ограничивающий элемент (12) расположен в концевой части второго трубопровода (4, 15), присоединенной к устройству (7) для разжижения.

[0005] Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что ограничивающий элемент (12) расположен в той концевой части второго трубопровода (4, 15), которая не является концентрической по отношению к концевой части первого трубопровода (3, 16).

[0006] Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что ограничивающий элемент (12) представляет собой регулируемый клапан.

[0007] Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что ограничивающий элемент (12) представляет собой диафрагму.

[0008] Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что во втором трубопроводе (4, 15) перед ограничивающим элементом (12) по ходу потока расположена выпускная линия (13, 20) для выпуска части материала (11), разжиженного в устройстве (7) для разжижения.

[0009] Устройство по любому из пп.1-3 или 6-8, отличающееся тем, что ограничивающий элемент (12) расположен, по меньшей мере, частично в той концевой части второго трубопровода (4, 15), которая является концентрической по отношению к концевой части первого трубопровода (3, 16).

[0010] Способ разжижения при сдвиге материала, содержащего твердое вещество, такое как суспензия, осуществляемый с использованием устройства (7) по любому из пп.1-9, согласно которому материал по меньшей мере через один первый трубопровод (3, 16) подают для разжижения при сдвиге в устройство (7) для разжижения и через второй трубопровод (4, 15) выпускают обратно после разжижения из указанного устройства (7) и подают в устройство (1) для сгущения, отличающийся тем, что перед подачей в устройство (1) для сгущения материала, разжиженного в устройстве (7) для разжижения, его подвергают дополнительному сдвиговому воздействию путем ограничения площади поперечного сечения потока разжиженного материала, проходящего через второй трубопровод (4, 15), посредством ограничивающего элемента (12), установленного во втором трубопроводе.

[0011] Способ по п.10, отличающийся тем, что материал подвергают дополнительному сдвиговому воздействию в той концевой части второго трубопровода (4, 15), которая присоединена к устройству (7) для разжижения.

[0012] Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что материал подвергают дополнительному сдвиговому воздействию в той концевой части второго трубопровода (4, 15), которая не является концентрической по отношению к концевой части первого трубопровода (3, 16).

[0013] Способ по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что материал подвергают дополнительному сдвиговому воздействию в той области второго трубопровода (4), в которой наружный поперечный размер его концевой части, присоединенной к устройству (1) для сгущения, больше, чем наружный поперечный размер первого трубопровода (3) в его концевой части, присоединенной к устройству (1) для сгущения.

[0014] Способ по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что материал подвергают дополнительному сдвиговому воздействию в той области второго трубопровода (15), в которой наружный поперечный размер его концевой части, присоединенной к устройству (1) для сгущения, меньше, чем наружный поперечный размер первого трубопровода (16) в его концевой части, присоединенной к устройству (1) для сгущения.

[0015] Способ по любому из пп.10-14, отличающийся тем, что по меньшей мере часть материала (11), разжиженного в устройстве (7) для разжижения, выпускают из него посредством выпускной линии (13, 20), расположенной во втором трубопроводе (4, 15) перед ограничивающим элементом (12) по ходу потока.

[0016] Способ по п.15, отличающийся тем, что количество материала, выпускаемого через выпускную линию (13, 20), регулируют ограничивающим элементом (12) и устройством (7) для разжижения при сдвиге.

[0017] Способ по п.10, отличающийся тем, что материал подвергают дополнительному сдвиговому воздействию в той концевой части второго трубопровода (4, 15), которая является концентрической по отношению к концевой части первого трубопровода (3, 16).

[0018] Способ по любому из пп.10-17, отличающийся тем, что поток разжиженного при сдвиге материала из области второго трубопровода (4, 15), расположенной за ограничивающим элементом (12) по ходу потока, подают, по существу, перпендикулярно той стенке (2) устройства (1) для сгущения, к которой присоединены концевые части первого (3, 16) и второго (4, 15) трубопроводов.

[0019] Способ по любому из пп.10-17, отличающийся тем, что поток разжиженного при сдвиге материала из области второго трубопровода (4, 15), расположенной за ограничивающим элементом (12) по ходу потока, подают, по существу, по касательной к той стенке (2) устройства (1) для сгущения, к которой присоединены концевые части первого (3, 16) и второго (4, 15) трубопроводов.

[0020] Способ по любому из пп.10-17, отличающийся тем, что поток разжиженного при сдвиге материала из области второго трубопровода (4, 15), расположенной за ограничивающим элементом (12) по ходу потока, подают, по существу, вниз по той стенке (2) устройства (1) для сгущения, к которой присоединены концевые части первого (3, 16) и второго (4, 15) трубопроводов.

[0021] Способ по любому из пп.10-17, отличающийся тем, что поток разжиженного при сдвиге материала из области второго трубопровода (4, 15), расположенной за ограничивающим элементом (12) по ходу потока, подают, по существу, вверх по той стенке (2) устройства (1) для сгущения, к которой присоединены концевые части первого (3, 16) и второго (4, 15) трубопроводов.

Данное изобретение относится к способу и устройству, предназначенному для применения в соединении с устройствами для сгущения и очистки, для разжижения при сдвиге материала, содержащего твердое вещество, такого как суспензия, обладающая высокой вязкостью и пределом текучести.

Цель сгущения состоит в том, чтобы удалить как можно больше воды из материала, содержащего твердое вещество, например из минеральной суспензии. Наиболее эффективные сгустители могут привести к получению суспензии настолько высокой плотности, что вязкость (консистенция, предел текучести) материала становится слишком высокой для эффективного выпускания указанного сгущенного продукта. Для снижения вязкости материала и, следовательно, возможности эффективного выпускания указанного сгущенного продукта можно применять явление, называемое разжижение при сдвиге.

В патентной заявке US 20050150822 А1 описано устройство, предназначенное для применения в соединении с устройствами для сгущения и очистки, для разжижения при сдвиге материала, содержащего твердое вещество, такого как суспензия, обладающая высокой вязкостью. Устройство для разжижения при сдвиге суспензии, предназначенное для применения в устройствах для сгущения и очистки, присоединено к сгустителю двумя трубопроводами таким образом, что отверстия трубопроводов расположены в стенке сгустителя. Отверстия трубопроводов предпочтительно расположены, по существу, концентрически по отношению друг к другу, в одной плоскости относительно движения суспензии в данных отверстиях.

Задачей настоящего изобретения является создание улучшенного способа и устройства, предназначенных для применения в соединении с устройствами для сгущения и очистки, для разжижения при сдвиге материала, содержащего твердое вещество, такого как суспензия, особенно в решениях, применяемых в устройствах для сгущения и очистки. Существенные признаки настоящего изобретения перечислены в прилагаемой формуле изобретения.

В соответствии с данным изобретением предложено устройство для разжижения при сдвиге материала, содержащего твердое вещество, такое как суспензия, предназначенное для использования в соединении с устройством для сгущения и содержащее по меньшей мере один первый трубопровод для подачи из устройства для сгущения в устройство для разжижения материала, подвергаемого разжижению при сдвиге, и второй трубопровод для обратной подачи разжиженного в устройстве для разжижения материала в устройство для сгущения. Первый трубопровод и второй трубопровод расположены, по существу, концентрически по отношению друг к другу, по меньшей мере, в своих концевых частях, присоединенных к устройству для сгущения, и образуют в стенке устройства для сгущения в области этих концевых частей отверстия для прохода материала. Согласно изобретению устройство снабжено ограничивающим элементом, размещенным во втором трубопроводе и служащим для регулируемого ограничения площади поперечного сечения потока разжиженного при сдвиге материала и дополнительного сдвигового воздействия на этот материал.

Дополнительное сдвиговое воздействие обуславливается тем, что ограничение выпускного потока оказывает противодавление на устройство для разжижения. При этом устройство для разжижения должно производить большее количество работы. Над суспензией совершается большее количество работы и, следовательно, повышается сдвиговое воздействие на суспензию. В ограничивающем элементе происходит перепад давления, увеличение скорости, возмущение потока, усиление смешивания или любые другие эффекты такого рода, которые совершают работу или вкладывают энергию в текущий разжиженный при сдвиге материал, приводят к дополнительному сдвигу материала суспензии и улучшают разжижение.

Ограничивающий элемент может быть расположен в той области второго трубопровода, в которой наружный поперечный размер его концевой части, присоединенной к устройству для сгущения, больше, чем наружный поперечный размер первого трубопровода в его концевой части, присоединенной к устройству для сгущения.

В соответствии с другой формой осуществления изобретения ограничивающий элемент может быть расположен в той области второго трубопровода, в которой наружный поперечный размер его концевой части, присоединенной к устройству для сгущения, меньше, чем наружный поперечный размер первого трубопровода в его концевой части, присоединенной к устройству для сгущения.

Ограничивающий элемент может быть расположен в концевой части второго трубопровода, присоединенной к устройству для разжижения, например в той концевой части второго трубопровода, которая не является концентрической по отношению к концевой части первого трубопровода.

Когда окружающий трубопровод используют в качестве выпускного трубопровода насоса для разжижения при сдвиге, выпускаемая и разжиженная при сдвиге суспензия эффективно смешивается с суспензией, поступающей на разжижение. Это расположение, в котором трубопровод меньшего размера применяют для выпуска разжиженного при сдвиге материала в сгуститель, полезно в тех случаях, когда опорожнение сгустителя происходит из нижнего конуса сгустителя. При использовании, по существу, концентрических отверстий для подачи и выпуска суспензионного материала выпускаемый и разжиженный при сдвиге материал суспензии из устройства для разжижения смешивается с густой суспензией вблизи всасывающего отверстия подачи и таким образом ускоряет поток густой суспензии, подаваемый в устройство для разжижения.

Ограничивающий элемент может представлять собой регулируемый клапан или диафрагму.

Во втором трубопроводе перед ограничивающим элементом по ходу потока может быть расположена выпускная линия для выпуска части материала, разжиженного в устройстве для разжижения.

Согласно данному изобретению то же самое устройство для разжижения при сдвиге можно применять как для разжижения, так и для целей опорожнения сгустителя. Для того чтобы уравновесить количество разжиженного потока и выпускаемого потока, необходима система управления вращением насоса и работой клапана. Обычно для разжижения при сдвиге применяют центробежный насос. В некоторых решениях для разжижения суспензии полезно импульсное движение. Тогда вместо центробежного насоса можно применять импульсный диафрагменный насос.

Ограничивающий элемент может быть расположен, по меньшей мере, частично в той концевой части второго трубопровода, которая является концентрической по отношению к концевой части первого трубопровода.

В соответствии с изобретением предложен также способ разжижения при сдвиге материала, содержащего твердое вещество, такое как суспензия, осуществляемый с использованием предложенного устройства, согласно которому материал по меньшей мере через один первый трубопровод подают для разжижения при сдвиге в устройство для разжижения и через второй трубопровод выпускают обратно после разжижения из указанного устройства и подают в устройство для сгущения. Согласно изобретению перед подачей в устройство для сгущения материала, разжиженного в устройстве для разжижения, его подвергают дополнительному сдвиговому воздействию путем ограничения площади поперечного сечения потока разжиженного материала, проходящего через второй трубопровод, посредством ограничивающего элемента, установленного во втором трубопроводе.

Материал можно подвергать дополнительному сдвиговому воздействию в той концевой части второго трубопровода, которая присоединена к устройству для разжижения, например в той части, которая не является концентрической по отношению к концевой части первого трубопровода, и в той области второго трубопровода, в которой наружный поперечный размер его концевой части, присоединенной к устройству для сгущения, больше, чем наружный поперечный размер первого трубопровода в его концевой части, присоединенной к устройству для сгущения.

Материал можно подвергать дополнительному сдвиговому воздействию и в той области второго трубопровода, в которой наружный поперечный размер его концевой части, присоединенной к устройству для сгущения, меньше, чем наружный поперечный размер первого трубопровода в его концевой части, присоединенной к устройству для сгущения.

По меньшей мере часть материала, разжиженного в устройстве для разжижения, можно выпускать из него посредством выпускной линии, расположенной во втором трубопроводе перед ограничивающим элементом по ходу потока.

Количество материала, выпускаемого через выпускную линию, можно регулировать ограничивающим элементом и устройством для разжижения при сдвиге.

Материал можно подвергать дополнительному сдвиговому воздействию в той концевой части второго трубопровода, которая является концентрической по отношению к концевой части первого трубопровода.

Поток разжиженного при сдвиге материала из области второго трубопровода, расположенной за ограничивающим элементом по ходу потока, можно подавать, по существу, перпендикулярно или касательно к той стенке устройства для сгущения, к которой присоединены концевые части первого и второго трубопроводов или, по существу, вверх или вниз по указанной стенке.

Ниже данное изобретение описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых

фиг. 1 представляет собой схематическое изображение предпочтительного воплощения данного изобретения (вид сбоку с частичным разрезом);

фиг. 2 - схематическое изображение другого предпочтительного воплощения данного изобретения (вид сбоку с частичным разрезом).

В соответствии с фиг. 1 в стенке 2 сгустителя 1 расположены два трубопровода 3 и 4 таким образом, что трубопровод 3 расположен концентрически внутри трубопровода 4. Таким образом, трубопровод 3 имеет меньший наружный размер, чем трубопровод 4. Конец трубопровода 4, имеющего больший наружный размер, присоединен к стенке 2 сгустителя 1 и образует отверстие 5 для трубопровода 4. Трубопровод 3, имеющий меньший наружный размер, расположен внутри трубопровода 4 таким образом, что конец трубопровода 3 образует отверстие 6, которое расположено в одной плоскости с отверстием 5 трубопровода 4.

Трубопровод 3 внутри трубопровода 4 присоединен к устройству 7 для разжижения при сдвиге, обычно такому, как центробежный насос или импульсный диафрагменный насос. Таким образом, трубопровод 3 функционирует как трубопровод для подачи суспензии 8, подвергаемой разжижению при сдвиге посредством устройства 7. Трубопровод 3 также снабжен соединительным патрубком 9 для подачи воды 10, предназначенной для разбавления суспензии 8, подвергаемой разжижению при сдвиге. Устройство 7 для разжижения при сдвиге дополнительно присоединено к трубопроводу 4, через который разжиженный при сдвиге материал 11 выпускают обратно в сгуститель 1. Согласно данному изобретению в трубопроводе 4, через который разжиженный при сдвиге материал 11 выпускают обратно в сгуститель 1, расположен ограничивающий элемент 12, такой как клапан, который регулируют с целью повышения эффекта разжижения при сдвиге. Ограничивающий элемент 12 расположен в конце трубопровода, присоединенного к устройству 7 для разжижения при сдвиге, и предпочтительно в той части трубопровода, которая не является концентрической. Между устройством 7 для разжижения при сдвиге и ограничивающим элементом 12 расположена выпускная линия 13 для выпуска части разжиженного при сдвиге материала 11 для последующей обработки без прохождения в сгуститель 1. Количество материала, выпускаемого через выпускную линию 13, 20, регулируют ограничивающим элементом 12 и устройством 7 для разжижения при сдвиге. Выпускная линия 13 может быть снабжена насосом для интенсификации выпуска для последующей обработки. Согласно фиг. 1 площадь поперечного сечения потока разжиженного при сдвиге материала 11 ограничивают размещением ограничивающего элемента 12 в трубопроводе 4, имеющем больший наружный размер в конце, присоединенном к устройству 1 для сгущения.

В соответствии с фиг. 2 в стенке 2 сгустителя 1 расположены два трубопровода 15 и 16 таким образом, что трубопровод 15 расположен внутри трубопровода 16 концентрически. Таким образом, трубопровод 15 имеет меньший наружный размер, чем трубопровод 16. Конец трубопровода 16, имеющего больший наружный размер, присоединен к стенке 2 сгустителя 1 и образует отверстие 17 для трубопровода 16. Трубопровод 15, имеющий меньший наружный размер, расположен внутри трубопровода 16 таким образом, что конец трубопровода 15 образует отверстие 18, которое расположено на одной поверхности с отверстием 17 трубопровода 16.

Трубопровод 16, имеющий больший размер, присоединен к устройству 7 для разжижения при сдвиге, обычно к насосу, и таким образом суспензию 8, подвергаемую разжижению при сдвиге, подают через больший трубопровод 16 в устройство 7, посредством которого осуществляют разжижение при сдвиге суспензии. Трубопровод 16 снабжен соединительным патрубком 19 для подачи разбавляющей воды в суспензию 8, подвергаемую разжижению при сдвиге. С другой стороны устройство 7 присоединено к меньшему трубопроводу 15, который, таким образом, функционирует как трубопровод для выпуска разжиженного при сдвиге материала 11 обратно в сгуститель 1. В трубопроводе 15 расположен ограничивающий элемент 12 для ограничения площади поперечного сечения потока разжиженного при сдвиге материала 11, чтобы поднять противодавление в устройстве для разжижения при сдвиге и дополнительно улучшить разжижение при сдвиге материала 11. Меньший трубопровод 15 дополнительно снабжен соединительным патрубком 20, через который часть разжиженной при сдвиге суспензии обходит сгуститель 1 для последующей обработки. Согласно фиг. 2 площадь поперечного сечения потока разжиженного при сдвиге материала 11 ограничивают путем размещения ограничивающего элемента 12 в трубопроводе 15, имеющем меньший наружный размер в конце, присоединенном к устройству 1 для сгущения.

Согласно примерам поток разжиженного при сдвиге материала за ограничивающим элементом 12 в трубопроводах 4, 15 поступает, по существу, перпендикулярно стенке 2 устройства 1 для сгущения. Отверстия 3, 4, 15, 16 для концентрических трубопроводов можно также расположить таким образом, чтобы трубопроводы располагались, по существу, по касательной к стенке сгустителя. При установке трубопроводов, по существу, по касательной к стенке сгустителя суспензия, выпускаемая из устройства для разжижения при сдвиге, будет приведена во вращательное движение в разгрузочной воронке. Трубопроводы также можно направить вниз или вверх по отношению к стенке сгустителя, если требуется более эффективное разжижение при сдвиге вблизи дна воронки сгустителя, например для более эффективного опорожнения.

Хотя данное изобретение описано со ссылкой на его предпочтительные воплощения, специалистам в данной области понятно, что возможны его модификации и изменения. Такие модификации и изменения находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.