Футерівка вхідної секції гідроциклона

Реферат: Футерівка вхідної секції гідроциклона виконана у вигляді циліндричної оболонки та містить живильний патрубок. UA 71555 U (12) UA 71555 U UA 71555 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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, зважених в рідкому середовищі пульпі або суспензії (надалі пульпі). Конструктивно гідроциклон включає корпус, що складається з верхньої, як правило циліндричної, вхідної секції з тангенціальним живлячим патрубком, яку ще називають головкою входу, кришки і декількох конічних секцій, що звужуються донизу, зливного патрубка, встановленого по осі кришки, і піскової насадки, прикріпленої до нижньої конічної секції корпусу циклона. Робота гідроциклона заснована на дії відцентрових сил на тверді частинки, що знаходяться в зваженому стані в пульпі, що безперервно рухається по спіралі усередині, переважно секційного, корпусу, що звужується до низу. 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, зважені в рідкому середовищі, освітлена пульпа по осі циклону, 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. Однією з найбільш відповідальних частин гідроциклона є вхідна секція корпусу циклона і її футерівка. Пояснюється це тим, що на шляху рухомої пульпи по каналу живлячого патрубка футерівки вхідної секції корпусу циклона відбувається перетворення прямолінійного руху пульпи в криволінійний і вихровий, а також технологічно важливих характеристик потоку пульпи, наприклад швидкості потоку, що надходить всередину циліндричної секції корпусу гідроциклона, яка залежить від форми поперечних перерізів на вході і виході каналу живлячого патрубка. Для високоефективної роботи гідроциклона необхідно щоб співвідношення розмірів вхідної секції забезпечували максимальний ефект розділення матеріалу за рахунок досягнення оптимальної лінійної швидкості, яка забезпечує необхідну відцентрову силу при русі її по криволінійній траєкторії. З рівня техніки відома найбільш близька по кількості загальних ознак і результату, що досягається, футерівка вхідної секції корпусу гідроциклона, виконана з гуми або з іншого зносостійкого матеріалу, що складається з циліндричної оболонки і тангенціально розташованого до неї живлячого патрубка, канал якого має циліндричну або конічну ділянку на вході і зв'язаний з внутрішньою стінкою циліндричної оболонки на виході [«Гідроциклон» UA10226 (U) (Бабаріцький К.О. та інші) В04С 5/085, 15.11.2005, найбільш близький аналог прототип] [1]. Недоліком відомої футерівки вхідної секції гідроциклона є недосконалість геометричних параметрів, зокрема співвідношення діаметра до її висоти футерівки і товщини стінки. Викликано це тим, що геометричні співвідношення футерівки вхідної секції гідроциклона визначаються в [1] інтуїтивно і не є оптимальною величиною для даного гідроциклона та вибирається без урахування діаметра гідроциклона. Для забезпечення оптимальних технологічних показників і забезпечення надійності футерівка вхідної секції гідроциклона повинна бути виконана з урахуванням певних геометричних співвідношень. Зменшення висоти футерівки вхідної секції гідроциклона відносно діаметра призводить до погіршення технологічних показників гідроциклона, а збільшення висоти призводить до зростання маси, збільшує витрати матеріалу і також до погіршення технологічних показників. Зменшення товщини стінки футерівки вхідної секції гідроциклона спричиняє за собою зниження терміну її служби і надійності, а збільшення товщини стінки вхідної секції гідроциклона призводить до збільшення маси і зменшення об'єму футерівки вхідної секції гідроциклона. Задачею, на вирішення якої направлена корисна модель, є удосконалення футерівки вхідної секції гідроциклона шляхом оптимізації її геометричних співвідношень для досягнення заданих проектних технологічних показників гідроциклона. 1 UA 71555 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Задача корисної моделі вдосконалити футерівку вхідної секції гідроциклона полягає в зростанні надійності експлуатації і підвищенні технологічних показників гідроциклона. Поставлена задача вирішується тим, що у футерівці вхідної секції гідроциклона, що виконана з гуми або з іншого зносостійкого матеріалу у вигляді циліндра і тангенціально розташованого до неї живильного патрубка, згідно з корисною моделлю, геометричні параметри футерівки вхідної секції гідроциклона вибрані за умови виконання наступного співвідношення: -1 hвх/Dвх=(6,31-7,15)10 (1) 2 3/2 δвх=kD вх-Н /400 (2) де: hвх - висота футерівки вхідної секції гідроциклона, мм; Dвх - діаметр внутрішньої поверхні футерівки вхідної секції гідроциклона, мм; δвх - товщина стінки футерівки вхідної секції гідроциклона, мм; Н - твердість гуми або іншого зносостійкого матеріалу футерівки вхідної секції гідроциклона по Шору; -5 k - коефіцієнт пропорційності, k=(5,7-11,5)10 . За рахунок оптимізації геометричних параметрів футерівки вхідної секції гідроциклона забезпечуються задані проектні технологічні показники гідроциклона. Це пояснюється тим, що при оптимальному співвідношенні геометричних параметрів досягається максимальний ефект розділення матеріалу, який підлягає класифікації у гідроциклоні. Надалі вдосконалена футерівка вхідної секції гідроциклона пояснюється прикладом її здійснення з посиланням на креслення, що додаються. На Фіг. 1 зображена футерівка вхідної секції гідроциклона, вид з боку. На Фіг. 2 зображена футерівка вхідної секції гідроциклона, вид з верху. На Фіг. 3 зображений розріз А-А на фіг. 1. На Фіг. 4 зображений гідроциклон, оснащений футерівкою вхідної секції гідроциклона, загальний вид. Футерівка 1 вхідної секції гідроциклона, що заявляється, виконана (Фіг. 1) з гуми або з іншого зносостійкого матеріалу у вигляді циліндра і тангенціально розташованого до неї живильного патрубка. Особливістю футерівки 1 є те, що геометричні параметри верхньої секції гідроциклона вибрані за умови виконання наступного співвідношення: -1 hвх/Dвх=(6,37-7,15)10 (1) 2 3/2 δвх=kD вх-Н /400, (2) де: hвх - висота футерівки вхідної секції гідроциклона, мм; Dвх - діаметр внутрішньої поверхні футерівки вхідної секції гідроциклона, мм; δвх - товщина стінки футерівки вхідної секції гідроциклона, мм; Н - твердість гуми або іншого зносостійкого матеріалу футерівки вхідної секції гідроциклона по Шору; -3 k - коефіцієнт пропорційності, k=(5,7-11,5)10 . За рахунок оптимізації геометричних співвідношень футерівки (1), (2) забезпечується якнайкраще досягнення заданих проектних технологічних показників гідроциклона, його надійності і довговічності. Зменшення геометричних співвідношень футерівки 1 в порівнянні з оптимальним (1), (2) спричиняє за собою погіршення технологічних показників, зниження терміну служби і надійності, а збільшення геометричних співвідношень футерівки 1 в порівнянні з оптимальним (1), (2) призводить до збільшення її маси і також погіршує технологічні показники гідроциклона, збільшує витрати матеріалу футерівки. Футерівка 1 (Фіг. 1, 2, 3) призначена для захисту внутрішньої поверхні головки входу корпусу гідроциклона (Фіг. 4) від абразивного зносу. Гідроциклон (Фіг. 4) включає сполучені між собою корпус 9, що складається з верхньої, як правило, циліндричної, вхідної секції 10 з тангенціальним живлячим патрубком 11, яку ще називають головкою входу, кришки 12, циліндричної секції 13 і декількох, наприклад двох, верхньої і нижньої конічних секцій 14, 15, що звужуються донизу, а також зливного патрубка 16, встановленого по осі кришки 12, піскової насадки 17, прикріпленої до нижньої конічної секції 15 корпусу 9, і гасника 18 бризок, прикріпленого до піскової насадки 17 гідроциклона і призначеного для запобігання розбризкуванню. Гідроциклон також включає футерівку 19 кришки 12 вхідної секції 10 корпусу 9, футерівку 20 верхньої циліндричної секції 13 корпусу 9, футерівку 21 середньої конічної секції 14 корпусу 9, футерівку 22 нижньої конічної секції 15 корпусу 9, футерівку 23 зливного патрубка 16, футерівку 24 піскової насадки 17 і футерівку 25 гасника 18 бризок. Працює футерівка 1 вхідної секції 10 корпусу 9 у складі гідроциклона таким чином. 2 UA 71555 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пульпа надходить під тиском всередину каналу 4 (фіг. 1, 3) тангенціального живлячого патрубка 3 футерівки 1 вхідної секції 10 корпусу 9 гідроциклона. При перебігу пульпи по каналу 4 тангенціального живлячого патрубка 3 футерівки 1 вхідної секції 10 корпусу 9 циклону відбувається перетворення прямолінійного руху пульпи в криволінійний і вихровий. У зв'язку з тим, що в каналі 4 тангенціального живлячого патрубка 3 циліндрична або конічна ділянка 5 футерівки 1 виконана такою, що плавно переходить в прямокутну ділянку 7, зв'язану своєю зовнішньою стінкою 8 з внутрішньою стінкою 6 циліндричної оболонки 2 на виході, переважно по дотичній, забезпечується переважно ламінарний режим перебігу пульпи по криволінійному каналу 4 тангенціального живлячого патрубка 3, максимальна лінійна швидкість потоку пульпи і рівномірний її розподіл по внутрішній стінці циліндричної оболонки 2 футерівки 1 вхідної секції 10 корпусу 9 гідроциклона. У зв'язку з тим, що геометричні параметри футерівки 1 вхідної секції 10 гідроциклона вибрано за умови виконання співвідношення (1) і (2) досягається оптимізація товщини δвх футерівки 1, забезпечується якнайкраще поєднання її матеріаломісткості і міцності при забезпеченні необхідного внутрішнього об'єму вхідної секції 10 корпусу 9 гідроциклона для забезпечення заданих проектних технологічних показників гідроциклона. За рахунок цього досягається оптимальний термін служби і підвищується надійність експлуатації згаданої футерівки і гідроциклона в цілому. При подальшому русі пульпа здійснює вихрове переміщення по спіралі усередині секцій 10, 13, 14, 15 корпусу 9 гідроциклона. Під дією відцентрових сил тверді частинки крупнішої (важкої) фракції, що знаходяться в зваженому стані в пульпі, яка безперервно рухається по спіралі усередині корпусу 9, що звужується донизу, гідроциклона, відкидаються до периферії (до стінок футерівок 1, 20, 21, 22), за рахунок сил тертя втрачають швидкість, опускаються вниз і виводяться з гідроциклона через піскову насадку 17 і гасник 18 бризок, що запобігає розбризкуванню. А невеликі тверді частинки дрібної (легкої) фракції, зважені в рідкому середовищі, освітлена пульпа, по осі гідроциклона, де утворюється зона зниженого тиску, висхідним потоком виводяться з гідроциклона через зливний патрубок 16, розташований в його кришці 12. Приведені 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, зважених в рідкому середовищі (пульпі) в гідроциклонах. Перелік позначень 1. футерівка вхідної секції гідроциклона 2. циліндрична оболонка футерівки вхідної секції гідроциклона 3. тангенціальний живлячий патрубок футерівки вхідної секції гідроциклона 4. канал живлячого патрубка футерівки вхідної секції гідроциклона 5. циліндрична або конічна ділянка каналу живлячого патрубка на вході футерівки вхідної секції гідроциклона 6. внутрішня стінка циліндричної оболонки футерівки вхідної секції гідроциклона 7. прямокутна ділянка каналу живлячого патрубка футерівки вхідної секції гідроциклона 8. зовнішня стінка прямокутної ділянки каналу живлячого патрубка, зв'язана з внутрішньою стінкою циліндричної оболонки футерівки вхідної секції гідроциклона 9. корпус гідроциклона 10. вхідна секція корпусу гідроциклона 11. тангенціальний живлячий патрубок вхідної секції корпусу гідроциклона 12. кришка вхідної секції корпусу гідроциклона 13. верхня циліндрична секція корпусу гідроциклона 14. середня конічна секція корпусу гідроциклона 15. нижня конічна секція корпусу гідроциклона 16. зливний патрубок 17 піскова насадка 18. гасник бризок 19. футерівка кришки вхідної секції гідроциклона 20. футерівка верхньої циліндричної секції гідроциклона 21. футерівка середньої конічної секції гідроциклона 22. футерівка нижньої конічної секції гідроциклона 23. футерівка зливного патрубка 24. футерівка піскової насадки 25. футерівка гасника бризок 3 UA 71555 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Футерівка (1) вхідної секції гідроциклона, що виконана з гуми або з іншого зносостійкого матеріалу у вигляді циліндричної оболонки (2) і тангенціально розташованого до неї живильного патрубка (3), яка відрізняється тим, що геометричні параметри футерівки (1) вхідної секції гідроциклона вибрані за умови виконання наступного співвідношення: -1 hвх/Dвх=(6,31-7,15)10 (1) 2 3/2 δвх=kD вх-Н /400, (2) де: hвх - висота футерівки вхідної секції гідроциклона, мм; Dвх - діаметр внутрішньої поверхні футерівки вхідної секції гідроциклона, мм; δвх - товщина стінки футерівки вхідної секції гідроциклона, мм; Н - твердість гуми або іншого зносостійкого матеріалу футерівки вхідної секції гідроциклона по Шору; -5 k - коефіцієнт пропорційності, k=(5,7-11,5)10 . 4 UA 71555 U 5 UA 71555 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 6