Футерівка кришки гідроциклона

Реферат: Футерівка кришки гідроциклона містить кільцевий зносостійкий диск, виконаний з гуми або з іншого зносостійкого матеріалу, і кільцевий армуючий диск, виконаний з металу, концентрично розташований усередині зносостійкого диска, скріплений з останнім, що спільно утворюють зносостійку, армовану футерівку. Армуючий диск знизу оснащений додатковими армуючими елементами, виконаними з металу і скріпленими з армуючим і зносостійким дисками. Внутрішній діаметр армуючого диска вибирають за формулою. UA 70560 U (12) UA 70560 U UA 70560 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі збагачення корисних копалин, зокрема до гідроциклонів, у яких секції корпусу оснащені зносостійкими футерівками, і може бути використана в гірничорудній, металургійній, хімічній, целюлозно-паперовій, будівництві і інших галузях промисловості для сепарації частинок твердої фази в потоці рідини, що обертається. Відомо, що гідроциклон - це апарат безперервної дії, який використовується в технологічному ланцюзі, наприклад гірничо-збагачувального виробництва, і призначений для розділення по величині матеріалів, завислих в рідкому середовищі - пульпі або суспензії (надалі пульпі). Конструктивно гідроциклон містить корпус, що складається з верхньої, як правило, циліндричної вхідної секції з тангенціальним живильним патрубком, яку ще називають головкою входу, кришки, циліндричної секції і декількох конічних секцій, що звужуються донизу, а також зливного патрубка, встановленого по осі кришки, і піскової насадки, прикріпленої до нижньої конічної секції корпусу гідроциклона. Робота гідроциклона заснована на дії відцентрових сил на тверді частинки, що знаходяться в завислому стані в пульпі, що безперервно рухається по спіралі усередині, переважно секційного, корпусу, що звужується донизу. Під дією відцентрових сил тверді частинки більшої (важкої) фракції відкидаються до периферії, за рахунок сил тертя втрачають швидкість, опускаються по стінці корпусу вниз і виводяться з гідроциклона через піскову насадку. При цьому невеликі тверді частинки дрібної (легкої) фракції, завислі в рідкому середовищі, освітлена пульпа по осі циклона, де формується зона зниженого тиску, висхідним потоком виводиться з гідроциклона через зливний патрубок, розташований в його кришці. Для захисту складових частин гідроциклона від абразивного зносу їх стінки, що контактують з пульпою, покривають змінними зносостійкими елементами - футерівками, виконаними із зносостійких матеріалів, серед яких найбільшого поширення набула гума. Кришка гідроциклона перекриває зверху торцеву частину корпусу гідроциклона і служить засобом для установки зливного патрубка, формування тангенціального вхідного патрубка і циліндричного об'єму вхідної секції (головки входу) корпусу гідроциклона для потоку пульпи (суспензії), що надходить в гідроциклон. Унаслідок того, що в цій частині гідроциклона відбувається перетворення ламінарного потоку пульпи у вихровий, кришка гідроциклона, що взаємодіє з твердими матеріалами, завислими в пульпі, піддається інтенсивному абразивному зносу і вібрації. Для захисту кришки циклона її знизу захищають змінною футерівкою, виконаною із зносостійкого матеріалу, наприклад гуми. Крім того, в процесі роботи гідроциклона створюється розрідження під кришкою, тобто формується тиск, який менше атмосферного, внаслідок чого на кришку і її футерівку діє зовнішній надмірний тиск. В результаті дії зовнішнього надмірного тиску відбувається прогин як кришки, так і її футерівки, що при недостатній товщині може привести до їх деформації і втрати міцності. З рівня техніки відома футерівка кришки гідроциклона, що виконана з гуми або з іншого зносостійкого матеріалу у вигляді кільцевого диска ["Гідроциклон" UA43832 (U) [Боровіков А.О. та інші) В04С5/00, В03С5/00, 25.08.2009, аналог] [1]. Недоліком відомої футерівки кришки гідроциклона є недосконалість її геометричних параметрів, зокрема товщини. Викликано це тим, що товщина футерівки визначається в [1] інтуїтивно і не є оптимальною величиною для даного гідроциклона та вибирається без урахування зовнішнього діаметра і фізико-механічних властивостей гуми або іншого зносостійкого матеріалу футерівки, за рахунок чого не досягається її оптимальний термін служби і знижується надійність експлуатації. Для забезпечення оптимального терміну служби і забезпечення надійності футерівка кришки гідроциклона повинна бути виконана певної оптимальної товщини. Зменшення товщини футерівки кришки гідроциклона спричиняє зниження терміну її служби і надійності, а збільшення товщини футерівки кришки гідроциклона приводить до збільшення її маси і зменшення внутрішнього об'єму вхідної секції корпусу гідроциклона, що погіршує технологічні показники гідроциклона і збільшує витрати матеріалу футерівки кришки гідроциклона. З рівня техніки відома найбільш близька за технічною суттю, кількістю загальних ознак і технічним результатом, що досягається, футерівка кришки гідроциклона, що містить кільцевий зносостійкий диск, виконаний з гуми або з іншого зносостійкого матеріалу, і кільцевий армуючий диск, виконаний з металу, концентрично розташований усередині зносостійкого диска, скріплений з останнім, і що спільно утворюють зносостійку, армовану футерівку ["Футерівка 1 UA 70560 U кришки гідроциклона" UA65982 (U) [Бро С.М., Свістельник О.Я.] В04С5/00, 26.12.2011, найбільш близький аналог - прототип] [2]. Геометричні параметри футерівка кришки гідроциклона вибрані за умови виконання наступного співвідношення: 5 h  k  D2  400 / H3 / 2 , (1) де: h - товщина футерівки кришки гідроциклона, мм; 10 k - коефіцієнт пропорційності, k  1,5  1,9104 ; D - зовнішній діаметр футерівки кришки гідроциклона, мм; H - твердість гуми або іншого зносостійкого матеріалу футерівки кришки гідроциклона по Шору. Крім того, у футерівці кришки гідроциклона, кільцевий армуючий диск, виготовлений з металу, а його геометричні параметри вибрані за умови виконання наступних співвідношень: h1  0,08  0,17h , 15 20 25 30 35 40 45 50 (2) D1  0,8  105D , , (3) де: h1 - товщина кільцевого армуючого диска футерівки кришки гідроциклона, мм; h - товщина футерівка кришки гідроциклона, мм; D1 - зовнішній діаметр кільцевого армуючого диска футерівки кришки гідроциклона, мм; D - зовнішній діаметр футерівка кришки гідроциклона, мм. Недоліками відомої футерівки кришки гідроциклона [2] є недостатня міцність з'єднання кільцевого зносостійкого диска і кільцевого армуючого диска, а також те, що співвідношення (1), (2) і (3) не дозволяють визначити оптимальні геометричні параметри (діаметри) їх осьових внутрішніх отворів, що знижує надійність і термін служби при експлуатації гідроциклона. Тобто, у відомій футерівці кришки гідроциклона не передбачена можливість визначення діаметра внутрішнього отвору кільцевого армуючого диска по відношенню до діаметра внутрішнього отвору кільцевого зносостійкого диска, при якому досягається найбільш надійне їх з'єднання в найбільш схильних до вібрації крайових частинах з'єднання, прилеглих до внутрішніх отворів кільцевого зносостійкого диска і кільцевого армуючого диска. Згадані недоліки пояснюються тим, що кільцевий армуючий диск має недостатньо розвинену поверхню для скріплення з матеріалом кільцевого зносостійкого диска, а невизначеність вибору діаметра внутрішнього отвору кільцевого зносостійкого диска по відношенню до діаметра внутрішнього отвору кільцевого зносостійкого диска, не дозволяє забезпечити надійне їх скріплення в зоні осьового внутрішнього отвору. Таким чином, при експлуатації гідроциклона, в умовах кавітації і вібрації, це приводить до відшаровування крайової частини матеріалу кільцевого футерувального шару від крайової частини матеріалу кільцевого армуючого диска в зоні осьового отвору, руйнуванню футерівки кришки і виходу з ладу гідроциклона. Технічною задачею, на вирішення якої направлена корисна модель, є удосконалення футерівки кришки гідроциклона шляхом виконання армуючого диска з додатковими елементами, що мають розвиненішу поверхню зчеплення із зносостійким диском, вибору оптимального внутрішнього діаметра армуючого диска і вибору оптимальної висоти додаткових елементів армуючого диска. Технічний результат, який досягається при вирішенні поставленої технічної задачі і використанні корисної моделі, полягає в підвищенні надійності і терміну служби вдосконаленої футерівки кришки гідроциклона. Технічна задача вирішується, а технічний результат досягається тим, що у футерівці кришки гідроциклона, що містить кільцевий зносостійкий диск, виконаний з гуми або з іншого зносостійкого матеріалу, і кільцевий армуючий диск, виконаний з металу, концентрично розташований усередині зносостійкого диска, скріплений з останнім, і що спільно утворюють зносостійку, армовану футерівку, згідно з корисною моделлю, армуючий диск знизу оснащений додатковими армуючими елементами, виконаними з металу і скріпленими з армуючим і зносостійким дисками, причому внутрішній діаметр армуючого диска вибраний із співвідношення: 55 2 UA 70560 U D2  105  120D1, , , (4) де: D1 - внутрішній діаметр кільцевого зносостійкого диска, мм; D2 - внутрішній діаметр кільцевого армуючого диска, мм, а загальна висота додаткових армуючих елементів вибрана із співвідношення: 5 10 H2  0,2  0,25H1, (5) де: H1 - товщина нижньої частини зносостійкого диска, мм; H2 - загальна висота додаткових армуючих елементів, мм. У зв'язку з тим, що армуючий диск знизу оснащений додатковими армуючими елементами, виконаними з металу, досягається можливість збільшити поверхню і міцність зчеплення армуючого диска спільно з додатковими армуючими елементами з матеріалом зносостійкого диска, що підвищує надійність і термін служби футерівки кришки гідроциклона. Вибір внутрішнього діаметра армуючого диска із співвідношення: D2  105  120D1, , , (4) 15 20 25 30 35 40 45 50 55 де: D1 - внутрішній діаметр кільцевого зносостійкого диска, мм; D2 - внутрішній діаметр кільцевого армуючого диска, мм, забезпечує надійне скріплення кільцевого зносостійкого диска і кільцевого армуючого диска в зоні осьового отвору футерівки. За рахунок цього при експлуатації гідроциклона, в умовах кавітації і вібрації, не відбувається відшаровування крайової частини матеріалу кільцевого футерувального шару від крайової частини матеріалу кільцевого армуючого диска в згаданій зоні осьового отвору, що підвищує надійність і термін служби футерівки кришки гідроциклона. Вибір загальної висоти додаткових армуючих елементів вибрана із співвідношення: H2  0,2  0,25H1, (5) де: H1 - товщина нижньої частини зносостійкого диска, мм; H2 - загальна висота додаткових армуючих елементів, мм, забезпечує надійне скріплення кільцевого зносостійкого диска і кільцевого армуючого диска спільно з додатковими армуючими елементами, по всій контактній поверхні. Окрім цього, за рахунок вибору оптимальної висоти додаткових армуючих елементів забезпечується гарантована товщина зносостійкого шару під додатковими армуючими елементами, що дозволяє при абразивному зносі тривалий час забезпечувати високу працездатність футерівки, що у результаті підвищує надійність і термін служби футерівки кришки гідроциклона. Корисна модель має і інші відмінності, які можуть знайти застосування в різних модифікаціях виконання футерівки. У футерівці кришки гідроциклона, згідно з корисною моделлю, додаткові армуючі елементи можуть бути виконані у вигляді декількох концентрично розташованих армуючих кільцевих ребер і декількох армуючих радіальних ребер, що скріплені з кільцевими ребрами (модифікація 1). У футерівці кришки гідроциклона, згідно з корисною моделлю, додаткові армуючі елементи можуть бути виконані у вигляді декількох армуючих стовпчиків, верхні торці яких скріплені з армуючим диском (модифікація 2). У футерівці кришки гідроциклона, згідно з корисною з моделлю, додаткові армуючі елементи можуть бути виконані у вигляді декількох армуючих стовпчиків, у яких верхні торці скріплені з армуючим диском, а нижні торці скріплені з армуючими зв'язками (модифікація 3). Залежно від номенклатури і типорозмірів гідроциклонів, технологічних можливостей і вимог замовника продукції згадані модифікації 1-3 виконання додаткових армуючих елементів армуючого диска розширюють варіанти виконання футерівки кришки гідроциклона. Надалі корисна модель пояснюється прикладом її виконання з посиланнями на креслення, що додаються. На фіг. 1 зображена футерівка кришки гідроциклона (модифікація 1), загальний вид. На фіг. 2 зображена футерівка кришки гідроциклона, (модифікація 1), вид зверху. На фіг. 3 зображена футерівка кришки гідроциклона (модифікація 2), загальний вид. 3 UA 70560 U 5 10 15 На фіг. 4 зображена футерівка кришки гідроциклона (модифікація 2), вид зверху. На фіг. 5 зображена футерівка кришки гідроциклона (модифікація 3), загальний вид. На фіг. 6 зображена футерівка кришки гідроциклона (модифікація 3), вид зверху. На фіг. 7 зображена кришка гідроциклона із заявленою футерівкою, загальний вид. На фіг. 8 зображена кришка гідроциклона із заявленою футерівкою, вид зверху. На фіг. 9 зображений гідроциклон із заявленою футерівкою кришки, загальний вид. Футерівка кришки гідроциклона (фіг. 1-9) має (фіг. 1-6) кільцевий зносостійкий диск 2, виконаний з гуми або з іншого зносостійкого матеріалу, і кільцевий армуючий диск 3, виконаний з металу, концентрично розташований усередині зносостійкого диска 2, скріплений з останнім 2, що спільно (2, 3) утворюють зносостійку, армовану футерівку 1. Головними особливостями заявленої футерівки кришки гідроциклона є наступне виконання її конструкції. Армуючий диск 3, знизу оснащений додатковими армуючими елементами 4, виконаними з металу і скріпленими з армуючим 3 і зносостійким 2 дисками (3, 2). При цьому внутрішній діаметр армуючого диска 3 вибраний із співвідношення: D2  105  120D1, , , 20 де: D1 - внутрішній діаметр кільцевого зносостійкого диска (2), мм; D2 - внутрішній діаметр кільцевого армуючого диска (3), мм. А загальна висота додаткових армуючих елементів 4 вибрана із співвідношення: H2  0,2  0,25H1, 25 30 35 40 45 50 55 (4) (5) де: H1 - товщина нижньої частини зносостійкого диска (2), мм; H2 - загальна висота додаткових армуючих елементів (4), мм. Додатковими особливостями заявленої футерівки кришки гідроциклона є наступні модифікації (1, 2, 3) її конструкції. У футерівці кришки гідроциклона додаткові армуючі елементи 4 можуть бути виконані у вигляді декількох концентрично розташованих армуючих кільцевих ребер 5 і декількох армуючих радіальних ребер 6, що скріплені з кільцевими ребрами 5 (модифікація 1) (фіг. 1, 2). У футерівці кришки гідроциклона додаткові армуючі елементи 4 можуть бути виконані у вигляді декількох армуючих стовпчиків 7, верхні торці яких скріплені з армуючим диском 3 (модифікація 2) (фіг. 3, 4). У футерівці кришки гідроциклона додаткові армуючі елементи 4 можуть бути виконані у вигляді декількох армуючих стовпчиків 7, у яких верхні торці скріплені з армуючим диском 3, а нижні торці скріплені з армуючими зв'язками 8 (модифікація 3) (фіг. 5, 6). За рахунок удосконалення футерівки 1 кришки гідроциклона шляхом виконання армуючого диска 3 з додатковими армуючими елементами 4 (модифікації 1-3), що мають розвиненішу поверхню зчеплення із зносостійким диском 3, вибору оптимального внутрішнього діаметра D 2 армуючого диска 3 і вибору оптимальної висоти Н2 додаткових армуючих елементів 4 (модифікації 1-3) армуючого диска 3, досягається підвищення надійності і терміну служби заявленої футерівки 1 кришки гідроциклона. Футерівка 1 (фіг. 1-6) (модифікації 1-3) призначена для захисту знизу кришки 9, яка контактує з пульпою (фіг. 7, 8) гідроциклона 10 (фіг. 9). Гідроциклон 10 (фіг. 9) включає сполучені між собою корпус 11, що складається з верхньої, як правило, циліндричної вхідної секції 12 із спіральним живильним патрубком 13, яку ще називають головкою входу, кришки 9, циліндричної секції 14 і декількох, наприклад двох, верхньої 15 і нижньої 16 конічних секцій (15, 16), що звужуються донизу, а також зливний патрубок 17, встановлений по осі кришки 9, і піскову насадку 18, прикріплену до нижньої конічної секції 16 корпусу 11 гідроциклона 10. Гідроциклон також має футерівку 19, для захисту вхідної секції 12 корпусу 11, виконану із спіральним живильним патрубком 20 і каналом 21, футерівку 22 циліндричної секції 14 корпусу 11, футерівку 23 верхньої конічної секції 15 корпусу 11, футерівку 24 нижньої конічної секції 16 корпусу 11, футерівку 25 зливного патрубка 17 і футерівку 26 піскової насадки 18. Працює футерівка 1 кришки 9 у складі гідроциклона 10 таким чином. Пульпа надходить під тиском в канал 21 (фіг. 9) спірального живлячого патрубка 20 футерівки 19 вхідної секції 12 корпусу 11 гідроциклона 10. При перебігу пульпи по каналу 21 спірального живильного патрубка 20 футерівки 19 вхідної секції 12 корпусу 11 гідроциклона 10 відбувається перетворення прямолінійного руху пульпи в 4 UA 70560 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 криволінійний і вихровий безпосередньо під футерівкою 1 кришки 9, внаслідок чого футерівка 1 кришки 9 піддається інтенсивному абразивному зносу, кавітації і вібрації. За рахунок удосконалення футерівки 1 кришки 9 гідроциклона 10 шляхом виконання армуючого диска 3 з додатковими армуючими елементами 4 (модифікації 1-3) (фіг. 1-6), що мають розвиненішу поверхню зчеплення із зносостійким диском 3, вибору оптимального внутрішнього діаметра D2 армуючого диска 3 з математичного виразу - співвідношення (4) і вибору оптимальної висоти Н2 додаткових армуючих елементів 4 (модифікації 1-3) армуючого диска 3 з математичного виразу - співвідношення (5) досягається збільшення міцності скріплення зносостійкого диска 2 з армуючим диском 3, підвищення надійності і терміну служби заявленої футерівки 1 кришки 9 гідроциклона 10. А згадані модифікації 1-3 виконання додаткових армуючих елементів 4 армуючого диска 3 розширюють інваріантність виконання футерівки 1 кришки 9 гідроциклона 10 залежно від номенклатури і типорозмірів гідроциклонів, технологічних можливостей і вимог замовника продукції. При подальшому русі пульпа здійснює вихрове переміщення по спіралі усередині секцій 12, 14, 15, 16 корпусу 11 гідроциклона 10. Під дією відцентрових сил тверді частинки крупнішої (важкої) фракції, що знаходяться в завислому стані в пульпі безперервно рухомої по спіралі усередині корпусу 11, що звужується донизу, гідроциклона 10 (фіг. 8), відкидаються до периферії (до стінок футерівок 19, 22, 23, 24), за рахунок сил тертя втрачають швидкість, опускаються вниз і виводяться з гідроциклона 10 через піскову насадку 18. А невеликі тверді частинки дрібної (легкої) фракції, завислі в рідкому середовищі, освітленій пульпі по осі гідроциклона 10, де утворюється зона зниженого тиску, висхідним потоком виводиться з гідроциклона 10 через зливний патрубок 17, розташований в кришці 9. Наведені відомості свідчать про можливість промислової придатності корисної моделі, яка може знайти широке застосування в гірничорудній, металургійній, хімічній, целюлознопаперовій, будівництві і інших галузях промисловості для розділення по величині матеріалів, завислих в рідкому середовищі - пульпі в гідроциклонах. Перелік позначень: 1) футерівка; 2) кільцевий зносостійкий диск; 3) кільцевий армуючий диск; 4) додаткові армуючі елементи; 5) армуючі кільцеві ребра; 6) армуючі радіальні ребра; 7) армуючі стовпчики; 8) армуючі зв'язки; 9) кришка; 10) гідроциклон; 11) корпус гідроциклона; 12) циліндрична вхідна секція корпусу гідроциклона; 13) спіральний живильний патрубок вхідної секції корпусу гідроциклона; 14) циліндрична секція корпусу гідроциклона, 15) верхня конічна секція корпусу гідроциклона; 16) нижня конічна секція корпусу гідроциклона; 17) зливний патрубок гідроциклона; 18) піскова насадка гідроциклона; 19) футерівка вхідної секції корпусу гідроциклона; 20) спіральний живильний патрубок футерівки вхідної секції корпусу гідроциклона; 21) канал спірального живильного патрубка футерівки вхідної секції корпусу гідроциклона; 22) футерівка циліндричної секції корпусу гідроциклона; 23) футерівка верхньої конічної секції корпусу гідроциклона; 24) футерівка нижньої конічної секції корпусу гідроциклона; 25) футерівка зливного патрубка гідроциклона; 26) футерівка піскової насадки гідроциклона. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Футерівка кришки гідроциклона, що містить кільцевий зносостійкий диск (2), виконаний з гуми або з іншого зносостійкого матеріалу, і кільцевий армуючий диск (3), виконаний з металу, 5 UA 70560 U 5 концентрично розташований усередині зносостійкого диска (2), скріплений з останнім (2), що спільно (2, 3) утворюють зносостійку, армовану футерівку (1), яка відрізняється тим, що армуючий диск (3) знизу оснащений додатковими армуючими елементами (4), виконаними з металу і скріпленими з армуючим (3) і зносостійким (2) дисками (3, 2), причому внутрішній діаметр армуючого диска (3) вибраний із співвідношення: D2  105  120D1 , , , (4) де: D1 - внутрішній діаметр кільцевого зносостійкого диска (2), мм; 10 D 2 - внутрішній діаметр кільцевого армуючого диска (3), мм, а загальна висота додаткових армуючих елементів (4) вибрана із співвідношення: H2  0,2  0,25H1, (5) де: H1 - товщина нижньої частини зносостійкого диска (2), мм; 15 20 H2 - загальна висота додаткових армуючих елементів (4), мм. 2. Футерівка кришки гідроциклона за п. 1, яка відрізняється тим, що додаткові армуючі елементи (4) виконані у вигляді декількох концентрично розташованих армуючих кільцевих ребер (5) і декількох армуючих радіальних ребер (6), що скріплені з кільцевими ребрами (5). 3. Футерівка кришки гідроциклона за п. 1, яка відрізняється тим, що додаткові армуючі елементи (4) виконані у вигляді декількох армуючих стовпчиків (7), верхні торці яких скріплені з армуючим диском (3). 4. Футерівка кришки гідроциклона за п. 1, яка відрізняється тим, що додаткові армуючі елементи (4) виконані у вигляді декількох армуючих стовпчиків (7), у яких верхні торці скріплені з армуючим диском (3), а нижні торці скріплені з армуючими зв'язками (8). 6 UA 70560 U 7 UA 70560 U 8 UA 70560 U 9 UA 70560 U 10 UA 70560 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11