Гидроциклон

 

ОП ИСАИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 16. 12. 81 (21) 3368767/23-26

Союз Советских

Социалистических

Республик (is>99?821 (51) М. Кп. с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

В 04 С 5/085

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 230233. Бюллетень №

Дата опубликования описания 230283 (И) УДК 621. М8.

° 37 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н. И. Козлов и В. А. Вайдуков

Дзержинский филиал Всесоюзного научно-исс и конструкторского института химического (71) Заявитель (54) ГИДРОЦИКЛОН

Изобретение относится к устройст, вам для разделения суспензий и может найти применение в угольной, горнообогатительной, целлюлозно-бумажной, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

В современном машиностроении формирование внутренней (рабочей) поверхности гидроциклонов при их изготовлении производят следующими способами: механической обработкой заготовки на токарном станке; литьем из чугуна и стали; прессованием и литьем под давлением в литьевые формы резиновой смеси (гуммирование) и

:литьевых пластмасс; намораживанием

I металлического корпуса льдом; футеровкой металлического корпуса износостойкими неметаллическими материалами.

В различных отраслях промышлен-ности успешно работают гидроциклоны различной единичной производительностью и соответственно различного, диаметра цилиндрической части (от

10 мм до 2000 мм ) °

Гидроциклоны малого диаметра (до

150 мм ) изготавливаются по первому способу — механической обработкой металлического корпуса гидроциклона на металлорежущих станках. При этом весь технологический процесс можно разбить на ряд операций: черновая обработка» термообработка; чистовая обработка; шлифование; доведение операции. .Этим способом достигают 8-10 клас са чистоты. Однако он имеет существенные недостатки: при малом угле ко-, нусности (например, 5 )ввиду необходимости значительного вылета резца из резцедержателя резец подвержен значительной вибрации и поэтому шероховатость поверхности получается значительной (класс чистоты не превышает 2-3 класса); с целью достижения повышенного класса чистоты поверхности конус по длине выполняют составным из нескольких деталей, у0 что ведет к лишним стыкам, отрицательно влияющим как на качество разделения суспензии, так и на износостойкость конуса, на гидроабразивное изнашивание> большой расход металла, т. е..при изготовлении конусов большая часть заготовки перерабатывается в стружку; большая трудоемкость изготовления (при изготовлении составного из трех деталей конуса ф

80 мм с углом конусности 5 трудозатраты составляют 12,5 чел/ч.

997821

При изготовлении деталей конусной части иэ нержавеющей стали

12Х18Н10Т возникают дополнительные трудности — сталь 12Х18Н10Т механически трудно обрабатывается, что создает дополнительные трудности и плохо поддается термообработке, поэтому операция шлифования исключается и максимальный класс чистоты поверхности не превышает 6-8 класса.

Гидроциклоны большого диаметра из- j0 готавливаются сварными из листовой стали с последующей механической обработкой внутренней поверхности.

Известен гидроциклон, в котором защитная футеровка корпуса выполнена иэ прессованных резиновых GMeceA или пластмасс. Внутренняя поверхность гидроциклона имеет высокую точность и высокий класс шероховатости поверхности (1 1.

Однако корпусы с малым углом кокусности имеют. значительные линейные размеры и изготовить их одной деталью прессованием невозможно. A изготовление составного l,иэ двух или более деталей ) конуса сопряжено 25 стыками, которые отрицательно сказываются на качестве разделения. К тому же, большинство литьевых пластмасс имеют незначительную гидроабразивную стойкость. 30

Известен технологический процесс формирования внутренней поверхности гидроциклона намораживанием последнего льдом, характеризующийся сплошной без стыков) с высоким классом 35 шероховатости внутренней поверхностью и,простой технологией ее формирования (2 ).

Однако и этот способ имеет существенные недостатки — низкая гидро- 40 абразивная износостойкость и невозможность его применения для разделения суспензий с высокой рабочей температурой.

Известен также гидроциклон, внутренняя поверхность которого покрыта защитной футеровкой из листовой резины, прикрепленной к металлическому корпусу специальными устройствами 537.

Указанные покрытия позволяют защитить корпуса гидроциклонов от воздействия коррозионного и абразивного изнашивания, однако низкая точность геометрических параметров, а кроме того, в стыках между плитками кольцами ) также, как и на гуммированной поверхности, образуются значительные неровности, отрицательно влияющие на качество разделения.

Если в гидроциклонах с большим диа- 60 метром отрицательное влияние этих неровностей незначительное и ими пренебрегают, то в гидроциклонах с малым диаметром (до ф 150 мм) они вообще недопустимы. Fj5

Цель изобретения — повышение качества футеровки при одновременном . снижении трудоемкости и технологии. ее нанесения, а именно точное выполнение геометрических параметров, выcomA класс шероховатости, высокую износостойкость внутренней (рабочей) поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что в гидроциклоне, содержащем металлический цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком и соосными сливным и песковым патрубками, выполненную иэ износостойких неметаллических материалов, защитную футеровку на внутренней поверх-! ности корпуса и патрубков, футеровка выполнена в виде многослойного по ,крытия из суспензионного кермета.

На фиг. 1 представлен гидроциклон, общий вид; на фиг. 2 — разрез A.-A на фиг. 1; на фиг. 3 — узел 1 на фиг. 1.

Гидроциклон состоит из цилиндроконического корпуса 1 с входным тангенциальным 2, сливным 3 патрубками и патрубком 4 для отвода сгущенной суспензии., Работа гидроциклона осуществляется следующим образом.

Исходная суспензия под избыточным давлением через тангенциальный патрубок 2 подается в цилиндро-конический корпус 1, где получает вращательное движение. При этом твердые частицы, как частицы с большей, чем у жидкой фазы плотносТью, под действием центробежной силы прижимаются к стенке корпуса 1 и с большой линейной скоростью двигаются вдоль нее по нисходящей спиральной траектории в направлении к песковому патрубку 4 и вместе с частью жидкой . фазы удаляются от гидроциклона. Жидкая фаза двигается тоже по спиральной траектории, но с меньшими радиусами вращения. При входе в конусную часть сначала слои, близкие к оси вращения, а затем и последующие слои жидкости по высоте конусной части изменяют направление своего движения к оси гидроциклона и в нижней половине конусной части завершается формирование тоже спирального, но восходящего потока осветленной жидкости, который через сливной патрубок 3 удаляется из гидроциклона. Та-. ким образом, происходит разделение суспенэии на сгущенную и осветленную части.

Однако при этом в зависимости от процентного содержания различной по форме, твердости, дисперсности, гранулометрического состава твердой фазы и избыточного давления на входе происходит различный по интен ивности

997821 процесс гидроабразивного изнашивания внутренней поверхности стенки гидроциклона, причем он начинается в песковом патрубке, т. е. там, где максимальное содержание твердых частиц с максимальной линейной скоростью движения.

Защита внутренней поверхности стенки от гидроабразивного износа осуществляется нанесением износостойкого керметного покрытия 1 М (5): сна чала грунтовым слоем (6 ), а затем покровным слоем (7).

Технология нанесения керметного покрытия 1М на металлическую поверх-, ность заимствована от технологии нанесения обычной силикатной эмали и включает в себя следующие операции: подготовка металлической поверх ности пескоструированием или обеэжириваниемр

Приготовление водных суспензий грунтового и покровного шликеровр нанесение грунтового слоя покрытия с последующей сушкой; обжиг грунтового слоя покрытия при 1020 С и под вакуумом 10-1—

-2

10 мм рт; ст. или в среде инерт- ного газа .(аргона ); нанесение покровного слоя покрытия с последующей сушкой; обжиг покровного слоя покрытия при 1100ОС и под вакуумом 10-"—

-2

10 мм рт. ст. или в среде инертного газа (аргона ).

Таким .образом, отличительной особенностью этой технологии является пОвышенная температура обжига и обязательность обжига при вакууме или в среде инертного газа (например, аргона).

С целью достижения толщины слоя защитного покрытия необходимых размеров (толщина одного слоя состав-, ляет 0,1 — 0,3 мм ) операцию нанесения покровного слоя можно повторить несколько раз методом последовательного наложения..

В результате физико-химического взаимодействия компонентов покрытия между собой и с подложкой при температуре обжига образуется гаэонепроницаемый защитный слой с прекрасной адгезией к металлу, Выполнено защитное покрытие опытных образцов ,конусной части гидроциклона с большим диаметром 22 мм и с углом конусности 10О. Для лучшей адгезии покрытия ко внутренней поверхности конуса последнего в специальной кабине подвергали пескоструированию до получения обезжиренной, ровной, однородной поверхности. Затем конус передавали на участок нанесения покрытия;

Приготовленную грунтовую суспензию заливали в сосуд с относительно большим зеркалом. Над открытой поверхностью сосуда с суспензией (шликером) на подставке большим диаметром. вверх ставили предварительно приготовленный конус. Нижний, малый диаметр конуса закрывали плоским поддоном, а затем через верхний диаметр до верхней кромки заливали грунтовой сус5 пензией. После выдержки в течение

6 с убирали нижний плоский поддон.

Суспензия (шликер) под собственным весом выливалась в нижний сосуд и, стекая по стенкам вниз, ложилась на нее ровным слоем. После этого конус помещали в сушильный шкаф где грунтовой слой сушили при 200 С в течение 20 мин. Конус с подсушенным грунтовым слоем передавали на участок обжига.

Обжиг подсушенного слоя произ- . водили в течение 25 мин при 1020 С в вакууме 10 " — 10 мм рт. ст. Конус ставили в печь в вертикальном положении таким образом, чтобы его по20 лость была открыта. Нормальный обжиг определяли по цвету раскаленного конуса: он должен быть таким же, как и цвет внутренней футеровки муфельной печи.

После обжига грунтового слоя конус вынимали из печи и ставили на воздушное охлаждение до комнатной температуры. На этом цикл нанесе ния грунтового слоя заканчивается.

Для нанесения покровного сгноя метод и условия нанесения, температура и продолжительность сушки и обжига покровного слоя такие же, что и у грунтового слоя.

35 А я получения достаточной толщи ны покрытия операцию нанесения и обжига покровного слоя повторяли до трех раз по методу последовательного наложения.

Операции нанесения грунтового и

"0 покровного слоев керметного покрытия непродолжительны по времени и экономия от его внедрения составляется в основном от высокой по сравнению с другими методами производительности

45 тРУда при нанесении покрытия. При этом важную роль играют высокое качество формируемой поверхности: высокая точность геометрических параметров, высокий класс шероховатос50 ти и высокие коррозионная и гидроабразивная износостойкость.

Гидроциклон с предлагаемым износостойким керметным покрытием имеет высокий (8 =10) класс шероховатости поверхности, что значительно-снижает коэффициент трения и снижает падение окружной скорости от трения о стенки твердых частиц и жидкой фазы разделяемых суспензий. Этот факт зна-.

60 чительно повышает эффективность разделения.

При этом повышение эффективности

Разделения достигается еще и за счет того, что футеровка из керметного

65 покрытия представляет собой сплош997821 ное износостойкое покрытие в в емя в то р, как футеровка из известных износостойких материалов, применяемых при защите гидроциклонов, выполчто неиз. нена плитками или кольцами менно приводит к неточностям стыковки плиток или колец между собой, а значит и к снижению эффективности разделения.

Трудоемкость операции нанесения эмалевого покрытия в одиннадцать слоев грунтового и десяти покровных) составляет 4,1 чел/ч.

Футеровка гидроциклона.керметным н покрытием ведется методом эмалиров— ия в .4 слоя (грунтовый и три покрованых). При этом трудозатраты на 1 м площади составляет 1,488 чел/ч.

Таким образом, только снижение трудоемкости нанесения футеровки в расчете на ежегодный выгуск гидроциклонов дает экономию в 3715 руб.

Если учесть, что гидроабразивная износостойкость керметного покрытия выше, чем у резины и шлакоситалла, экономический эффект обеспечивается не только снижением трудоемкости нанесения футеровки, но и одновременным увеличением долговечности гидроциклона.

Формула изобретения

Гидроциклон, содержащий металл.че иген иал ский цилиндрический корп с ус с танциальным входным патрубком и соосными сливным и песковым патр бками вып ол не н ную и з и з но с ос той ки х

У неметаллических материалов з футе овк ов, защитную р ку на внутренней поверхности корпуса и патрубков, о т л и ч тличаюс я тем, что, с целью повыщения качества футеровки при од

15 ноия, утеровка технологии ее нанесения выполнена в виде многослойного покрытия из суспензионного кермета, Источники информации, во внимание при экспер тизе енкин Н.С. Гуммированные детали машин, M., 1977, с. 136-137

2. Авто

1 — °

Авторское свидетельство СССР

Р 341531, кл. В 04 С 11/00, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 827182, кл. В 04 С 5/085, 1978.

997821

Составитель 3. Яшкова

Редактор Н. Пушненкова Техред М. Надь

Корректор A. Дзятко

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1001/10 Тираж 577

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5