Корпус циклона и способ изготовления корпуса циклона

 

Изобретение предназначено для разделения неоднородных сред, относится, в частности, к циклонам с защитной футеровкой и способам их изготовления и может быть использовано для обогащения полезных ископаемых в горнорудной, металлургической, химической и целлюлозно-бумажной отраслях промышленности. Корпус циклона включает соединенные между собой цилиндрическую и конические секции, содержащие торцовые фланцы, а также кожухи и защитные футеровки, выполненные в виде цилиндров и конусов, скрепленных между собой и с торцовыми фланцами, причем защитные футеровки цилиндрической и конических секций корпуса изготовлены из футеровочной массы на основе связующего и наполнителя, например поликристаллического карбида кремния. Защитные футеровки цилиндрической и конических секций корпуса армированы стержнями, которые жестко соединены с торцовыми фланцами в армирующие каркасы. Способ изготовления корпуса циклона включает формообразование цилиндрической и конических секций корпуса, содержащих торцовые фланцы, а также кожухи и защитные футеровки, выполненные в виде цилиндров и конусов, скрепленных между собой и с торцовыми фланцами. При формообразовании цилиндрической и конических секций корпуса торцовые фланцы предварительно соединяют между собой стержнями в армирующие каркасы, а затем на армирующих каркасах формируют защитные футеровки из футеровочной массы на основе связующего и наполнителя методом формовки с помощью оправки и скользящей опалубки, после чего на сформированных защитных футеровках, как на оправках, формируют кожухи любым известным способом. Обеспечивается снижение хрупкости, повышение вибрационной прочности и технологичности формирования защитных футеровок и корпуса циклона, что позволяет уменьшить стоимость и увеличить срок службы как корпуса, так и циклона в целом. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технике разделения неоднородных сред, в частности к циклонам с защитной футеровкой и способам их изготовления, и может быть использовано для обогащения полезных ископаемых в горнорудной, металлургической, химической и целлюлозно-бумажной отраслях промышленности.

Известен корпус циклона /авторское свидетельство СССР 552115, М.Кл. В 04 С 5/085, В 03 В 5/34, заявл. 06.03.1972, опубл. 30.03.1977, бюл. 12/, включающий соединенные между собой цилиндрическую и конические секции, содержащие торцовые фланцы, а также кожухи и защитные футеровки, выполненные в виде цилиндров и конусов, скрепленных между собой и с торцовыми фланцами, причем защитные футеровки цилиндрической и конических секций корпуса изготовлены из футеровочной массы на основе связующего и наполнителя, например поликристаллического карбида кремния.

Фланцы скреплены с кожухами.

Между защитными футеровками и кожухами расположены подложки. Подложки выполнены из эластомерного материала, в частности резины.

Для крепления подложек кожухи снабжены регулировочными винтами с концевыми упорами, расположенными в стенках защитных футеровок.

Защитные футеровки скреплены с подложками отвержденным цементным раствором.

Недостатками известного корпуса циклона является хрупкость, низкая вибрационная прочность и значительная трудоемкость технологии изготовления защитных футеровок, что повышает стоимость и снижает срок службы корпуса циклона.

Объяснятся это следующими причинами.

Защитные футеровки выполнены в виде монолитных блоков и не имеют усиливающих элементов в своей конструкции.

Изготовление защитных футеровок требует дорогостоящих, сложных специальных литейных форм.

Известен способ изготовления корпуса циклона /авторское свидетельство СССР 1114475, М. Кл. В 04 С 5/085, опубл. 23.09.84/, включающий формообразование цилиндрической и конических секций корпуса, содержащих торцовые фланцы, а также кожухи и защитные футеровки, выполненные в виде цилиндров и конусов, скрепленных между собой и с торцовыми фланцами.

Недостатками известного способа изготовления корпуса циклона является хрупкость, низкая вибрационная прочность и значительная трудоемкость технологии формирования защитных футеровок, что повышает стоимость и снижает срок службы корпуса циклона.

В основу изобретения поставлена задача - в корпусе циклона и в способе изготовления корпуса циклона путем введения в конструкцию защитных футеровок, усиливающих элементов и новых технологических приемов формирования защитных футеровок обеспечить снижение хрупкости, повышение вибрационной прочности и технологичности формирования защитных футеровок и корпуса циклона, что позволит уменьшить стоимость изготовления и увеличить срок службы как корпуса, так и циклона в целом.

Поставленная задача решается тем, что в корпусе циклона, включающем соединенные между собой цилиндрическую и конические секции, содержащие торцовые фланцы, а также кожухи и защитные футеровки, выполненные в виде цилиндров и конусов, скрепленных между собой и с торцовыми фланцами, причем защитные футеровки цилиндрической и конических секций корпуса изготовлены из футеровочной массы на основе связующего и наполнителя, например поликристаллического карбида кремния, согласно изобретению защитные футеровки цилиндрической и конических секций корпуса армированы стержнями, которые жестко соединены с торцовыми фланцами в армирующие каркасы.

Приведенные признаки, характеризующие изобретение, являются существенными, так как в совокупности достаточны для обеспечения работоспособности и решения поставленной технической задачи, а каждый в отдельности необходим для идентификации и отличия заявленного корпуса циклона от известных в технике аналогичных технических решений.

Таким образом, новая совокупность общих (известных) и отличных (новых) от прототипа существенных признаков, которыми характеризуется новый корпус циклона, является достаточной во всех случаях, на которые распространяется объем правовой защиты, так как решает поставленную техническую задачу.

Причинно-следственная связь между новой совокупностью существенных признаков и достигаемым результатом заключается в следующем.

Так, выполнение защитных футеровок цилиндрической и конических секций корпуса, армированных стержнями, которые жестко соединены с торцовыми фланцами в армирующие каркасы, обеспечивает прочное сцепление футеровочной массы защитных футеровок с армирующими каркасами.

При этом армирующие каркасы являются также и несущими элементами защитных футеровок, что снижает хрупкость, повышает вибрационную прочность и технологичность корпуса.

Такое усовершенствование защитных футеровок позволит уменьшить стоимость и увеличить срок службы корпуса циклона.

Поставленная задача решается также тем, что в способе изготовления корпуса циклона, включающем формообразование цилиндрической и конических секций корпуса, содержащих торцовые фланцы, а также кожухи и защитные футеровки, выполненные в виде цилиндров и конусов, скрепленных между собой и с торцовыми фланцами, согласно изобретению при формообразовании цилиндрической и конических секций корпуса торцовые фланцы предварительно соединяют между собой стержнями в армирующие каркасы, а затем на армирующих каркасах формируют защитные футеровки из футеровочной массы на основе связующего и наполнителя методом формовки с помощью оправки и скользящей опалубки, после чего на сформированных защитных футеровках, как на оправках, формируют кожухи любым известным способом. Футеровку выполняют из поликристаллического карбида кремния.

Приведенные признаки, характеризующие изобретение, являются существенными, так как в совокупности достаточны для обеспечения работоспособности и решения поставленной технической задачи, а каждый в отдельности необходим для идентификации и отличия заявленного способа изготовления корпуса циклона от известных в технике аналогичных технических решений.

Таким образом, новая совокупность общих (известных) и отличных (новых) от прототипа существенных признаков, которыми характеризуется новый способ изготовления корпуса циклона, является достаточной во всех случаях, на которые распространяется объем правовой защиты, так как решает поставленную техническую задачу.

Причинно-следственная связь между новой совокупностью существенных признаков и достигаемым результатом заключается в следующем.

Так, при формообразовании цилиндрической и конических секций корпуса предварительное соединение между собой торцовых фланцев стержнями в армирующие каркасы позволяет образовать усиливающие несущие элементы конструкции защитных футеровок.

Формирование на армирующих каркасах защитных футеровок из футеровочной массы методом формовки с помощью оправки и скользящей опалубки позволяет сформировать защитные футеровки прогрессивными технологическими приемами с помощью современной оснастки.

В результате такой формовки футеровочная масса надежно скрепляется с армирующими каркасами, образуя прочное и надежное соединение.

За счет этого обеспечивается снижение хрупкости, повышение вибрационной прочности и технологичности формирования защитных футеровок.

Формирование на сформированных защитных футеровках, как на оправках, кожухов любым известным способом позволяет упростить технологию формирования кожухов.

Объясняется это тем, что формирование кожухов осуществляют непосредственно на сформированных защитных футеровках, причем сформированные защитные футеровки являются основными формообразующими элементами и служат оправками для кожухов.

Формирование кожухов выполняют одним из известных способов, например нанесением стеклопластика, навивкой стальной проволоки или другими известными методами.

В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием корпуса циклона и способа изготовления корпуса циклона со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 изображен корпус циклона, общий вид.

На фиг. 2 изображен футеровочный каркас цилиндрической секции корпуса циклона.

На фиг. 3 изображен футеровочный каркас конической секции /верхней/ корпуса циклона.

На фиг. 4 изображен футеровочный каркас конической секции /нижней/ корпуса циклона.

На фиг.5 изображена технологическая оснастка.

На фиг.6 изображен циклон с предложенным корпусом.

Корпус 1 циклона включает /фиг.1/ соединенные между собой цилиндрическую и конические секции 2, 3, 4, содержащие торцовые фланцы 5, 6, 7, 8, 9, кожухи 10, 11, 12 и защитные футеровки 13, 14, 15, выполненные в виде цилиндров и конусов, скрепленных между собой и с торцовыми фланцами 5, 6, 7, 8, 9. Защитные футеровки 13, 14, 15 цилиндрической и конических секций 2, 3, 4 корпуса 1 изготовлены из футеровочной массы на основе связующего и наполнителя, например поликристаллического карбида кремния.

Защитные футеровки 13, 14, 15 /фиг.1/ цилиндрической и конических секций 2, 3, 4 корпуса 1 армированы стержнями 16, 17, 18, которые жестко соединены с торцовыми фланцами 5, 6, 7, 8, 9 в армирующие каркасы 19, 20, 21 /фиг.2, 3, 4/.

Цилиндрическая и конические секции 2, 3, 4 корпуса 1 /фиг.1/ соединены между собой с помощью прокладок 22, 23 и крепежных элементов - болтов 24, гаек 25 и шайб 26.

Прокладки 22, 23 выполнены из того же материала, что и защитные футеровки 13, 14, 15, то есть из футеровочной массы на основе связующего и наполнителя, например из поликристаллического карбида кремния.

Для изготовления секций 2, 3, 4 используют технологическую оснастку.

Технологическая оснастка, например, для изготовления конической секции /верхней/ 3 корпуса 1 циклона /фиг.5/ может содержать оправку 27, верхний и нижний диски 28, 29 с осевыми отверстиями. Через осевые отверстия пропущена штанга 30 с резьбовыми концами, снабженными гайками 31. Нижний диск 29 опирается на подставку 32 и может быть соединен с ней с помощью аналогичных крепежных элементов - болтов 24, гаек 25 и шайб 26.

В общем случае оправка 27 имеет форму и геометрические параметры наружной поверхности, соответствующие форме и геометрическим параметрам внутренней поверхности защитной футеровки 13, 14, 15 цилиндрической или конических секций 2, 3, 4 корпуса 1 циклона.

Оснастка также содержит скользящую опалубку 33, состоящую по высоте из нескольких кольцевых сегментов.

В общем случае скользящая опалубка 33 имеет форму и геометрические параметры внутренней поверхности, соответствующие форме и геометрическим параметрам наружной поверхности защитной футеровки 13, 14, 15 цилиндрической или конических секций 2, 3, 4 корпуса 1 циклона.

В конкретном примере выполнения оправка 27 /фиг.5/ имеет форму и геометрические параметры наружной поверхности, соответствующие форме и геометрическим параметрам внутренней поверхности защитной футеровки 14 конической секции 3 корпуса 1 циклона.

В конкретном примере выполнения скользящая опалубка 33 /фиг.5/ имеет форму и геометрические параметры внутренней поверхности, соответствующие форме и геометрическим параметрам наружной поверхности защитной футеровки 14 конической секции 3 корпуса 1 циклона.

Способ изготовления корпуса 1 циклона в общем случае включает /фиг.5/ формообразование цилиндрической и конических секций 2, 3, 4 корпуса 1, содержащих торцовые фланцы 5, 6, 7, 8, 9, а также кожухи 10, 11, 12 и защитные футеровки 13, 14, 15, выполненные в виде цилиндров и конусов, скрепленных между собой и с торцовыми фланцами 5, 6, 7, 8, 9, при котором сначала формируют защитные футеровки 13, 14, 15 из футеровочной массы на основе связующего и наполнителя, например из поликристаллического карбида кремния, затем формируют кожухи 10, 11, 12, после чего защитные футеровки 13, 14, 15, кожухи 10, 11, 12 и торцовые фланцы 5, 6, 7, 8, 9 соединяют между собой.

При формообразовании цилиндрической и конических секций 2, 3, 4 корпуса 1 торцовые фланцы 5 и 5, 6 и 7, 8 и 9 предварительно соединяют между собой стержнями 16, 17, 18 в армирующие каркасы 19, 20, 21. Затем на армирующих каркасах 19, 20, 21 формируют защитные футеровки 13, 14, 15 из футеровочной массы методом формовки с помощью оправки 27 и скользящей опалубки 33.

После этого на сформированных защитных футеровках 13, 14, 15, как на оправках, формируют кожухи 10, 11, 12 любым известным способом.

Формирование кожухов 10, 11, 12 выполняют одним из известных способов, например нанесением стеклопластика, навивкой стальной проволоки или другими известными методами.

Сформированные цилиндрическую и конические секции 2, 3, 4 соединяют между собой с помощью прокладок 22, 23 и крепежных элементов - болтов 24, гаек 25 и шайб 26 и получают готовый корпус 1.

Готовый корпус 1 используют в конструкции циклона.

Циклон содержит /фиг. 6/ упомянутый корпус 1 /фиг.1/, крышку 34, тангенциальный входной патрубок 35, тангенциально соединенный с цилиндрической секцией 2 корпуса 1, осевой выходной патрубок 36 тяжелой фракции и осевой выходной патрубок 37 легкой фракции.

Крышка 34 имеет горловину 38, торцовый фланец 39 и защитную футеровку 40 и соединена с цилиндрической секцией 2 корпуса 1 с помощью прокладки 41 и крепежных элементов - болтов 24, гаек 25 и шайб 26.

Тангенциальный входной патрубок 35 содержит кожух 42, торцовый фланец 43 и защитную футеровку 44 и скреплен с цилиндрической секцией 2 корпуса 1 при совместном изготовлении.

Осевой выходной патрубок 36 тяжелой фракции содержит кожух 45, торцовый фланец 46 и защитную футеровку 47 и соединен с нижней конической секцией 4 корпуса 1 с помощью прокладки 48 и крепежных элементов - болтов 24, гаек 25 и шайб 26.

Осевой выходной патрубок 37 легкой фракции содержит кожух 49, торцовый фланец 50 и защитные футеровки 51, 52 и соединен с крышкой 34 с помощью прокладки 53 и крепежных элементов - болтов 24, гаек 25 и шайб 26.

Защитные футеровки 40, 44, 47, 51, 52 крышки 34, тангенциального входного патрубка 35, осевого выходного патрубка 36 тяжелой фракции и осевого выходного патрубка 37 легкой фракции, а также прокладки 41, 48, 53 могут быть выполнены из того же материала, что и защитные футеровки 13, 14, 15 цилиндрической и конических секций 2, 3, 4 корпуса 1, то есть из футеровочной массы на основе связующего и наполнителя, например поликристаллического карбида кремния.

Циклон с усовершенствованной конструкцией и технологией его изготовления работает следующим образом.

Разделяемая среда с заданной скоростью тангенциально поступает в циклон по тангенциальному входному патрубку 35 /фиг.6/, приобретает вращение и движется вниз по винтовой спирали вдоль защитных футеровок 13, 14, 15 цилиндрической и конических секций 2, 3, 4 корпуса 1.

Тяжелая фракция разделяемой среды под действием возникающих центробежных сил устремляется к периферии вихревого потока, отбрасывается на защитную футеровку 13 цилиндрической секции 2 корпуса 1, притормаживается за счет возникающих сил трения, опускается вниз по винтовой спирали вдоль защитных футеровок 14, 15 конических секций 3, 4 корпуса 1 и выводится из циклона наружу через осевой выходной патрубок 36 тяжелой фракции.

Легкая фракция разделяемой среды под действием возникающих центробежных сил концентрируется в средней части вихревого потока, опускается вниз по винтовой спирали и при достижении определенного давления внутри вихревого потока выводится реверсивным восходящим потоком из циклона наружу через осевой выходной патрубок 37 легкой фракции.

Благодаря введению в конструкцию защитных футеровок 13, 14, 15 цилиндрической и конических секций 2, 3, 4 корпуса 1 усиливающих элементов - армирующих стержней 16, 17, 18, соединенных с торцовыми фланцами 5, 6, 7, 8, 9 в армирующие каркасы 19, 20, 21, и применению новых технологических приемов формирования защитных футеровок 13, 14, 15 обеспечивается снижение хрупкости, повышение вибрационной прочности и технологичности формирования защитных футеровок 13, 14, 15 и корпуса 1 циклона.

Такое усовершенствование корпуса циклона и способа его изготовления позволит значительно уменьшить стоимость изготовления и увеличить срок службы как корпуса, так и циклона в целом.

Изобретение не ограничивается описанными и показанными на чертежах вариантами реализации, но может быть изменено, модифицировано и дополнено в рамках объема, определенного формулой изобретения.

Изобретение может быть реализовано промышленным способом на любом предприятии полимерного машиностроения.

Перечень обозначений и наименований элементов 1. Корпус 2. Цилиндрическая секция 3. Коническая секция 4. Коническая секция 5. Торцовый фланец цилиндрической секции 2 6. Торцовый фланец конической секции 3 7. Торцовый фланец конической секции 3 8. Торцовый фланец конической секции 4 9. Торцовый фланец конической секции 4
10. Кожух цилиндрической секции
11. Кожух конической секции 3
12. Кожух конической секции 4
13. Защитная футеровка цилиндрической секции 2
14. Защитная футеровка конической секции 3
15. Защитная футеровка конической секции 4
16. Стержни защитной футеровки 13 цилиндрической секции 2
17. Стержни защитной футеровки 14 конической секции 3
18. Стержни защитной футеровки 15 конической секции 4
19. Армирующий каркас защитной футеровки 13 цилиндрической секции 2
20. Армирующий каркас защитной футеровки 14 конической секции 3
21. Армирующий каркас защитной футеровки 15 конической секции 4
22. Прокладка
23. Прокладка
24. Болт
25. Гайка
26. Шайба
27. Оправка
28. Верхний диск
29. Нижний диск
30. Штанга
31. Гайка
32. Подставка
33. Скользящая опалубка
34. Крышка
35. Тангенциальный входной патрубок
36. Осевой выходной патрубок тяжелой фракции
37. Осевой выходной патрубок легкой фракции
38. Горловина крышки 34
39. Торцовый фланец крышки 34
40. Защитная футеровка крышки 34
41. Прокладка
42. Кожух тангенциального входного патрубка 35
43. Торцовый фланец тангенциального входного патрубка 35
44. Защитная футеровка тангенциального входного патрубка 35
45. Кожух осевого выходного патрубка тяжелой фракции 36
46. Торцовый фланец осевого выходного патрубка тяжелой фракции 36
47. Защитная футеровка осевого выходного патрубка тяжелой фракции 36
48. Прокладка
49. Кожух осевого выходного патрубка легкой фракции 37
50. Торцовый фланец выходного патрубка легкой фракции 37
51. Защитная футеровка выходного патрубка легкой фракции 37
52. Защитная футеровка выходного патрубка легкой фракции 37
53. Прокладка

Формула изобретения

1. Корпус циклона, включающий соединенные между собой цилиндрическую и конические секции, содержащие торцовые фланцы, а также кожухи и защитные футеровки, выполненные в виде цилиндров и конусов, скрепленных между собой и с торцовыми фланцами, причем защитные футеровки цилиндрической и конических секций корпуса изготовлены из футеровочной массы на основе связующего и наполнителя, отличающийся тем, что защитные футеровки цилиндрической и конических секций корпуса армированы стержнями, которые жестко соединены с торцовыми фланцами в армирующие каркасы.

2. Корпус циклона по п.1, отличающийся тем, что футеровка выполнена из поликристаллического карбида кремния.

3. Способ изготовления корпуса циклона, включающий формообразование цилиндрической и конических секций корпуса, содержащих торцовые фланцы, а также кожухи и защитные футеровки, выполненные в виде цилиндров и конусов, скрепленных между собой и с торцовыми фланцами, отличающийся тем, что при формообразовании цилиндрической и конических секций корпуса торцовые фланцы предварительно соединяют между собой стержнями в армирующие каркасы, а затем на армирующих каркасах формируют защитные футеровки из футеровочной массы на основе связующего и наполнителя методом формовки с помощью оправки и скользящей опалубки, после чего на сформированных защитных футеровках, как на оправках, формируют кожухи.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что футеровку выполняют из поликристаллического карбида кремния.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6