Гидроциклон

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(11) 99821 1511 М. Кп.з с присоединением заявки М -23) Приоритет -В 04 С 5/085 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения И. Козлов и В.А. Вайдуко дзержинский филиал и конструкторского(71) Заявите 54) ГидРОцикл Изобретение относится к устройст. вам для разделения суспензий и можетнайти применение в угольной, горно- обогатительной, 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/металлического корпуса льдом; футеровкой металлического корпуса износостойкими неметаллическими материалами. В различных отраслях промышленности 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 первомуособу - механической обработкой меллического корпуса гидроциклона на м таллорежущих станках. При этом сесоюзного научно-иссл нститута химического м весь технологический процесс можноразбить на ряд операций: черноваяобработка, термообработка; чистоваяобработка; шлифование; доведениеоперации..Этим способом достигают 8-10 класса чистоты. Однако он имеет существенные недостатки: при малом угле ко-, 10 нусности например, 5 )ввиду необходимости значительного вылета резца из резцедержателя резец подвержензначительной вибрации и поэтому шероховатость поверхности получаетсязначительной (класс чистоты не превышает 2-3 класса); с целью достижения повышенного класса чистотыповерхности конус по длине выполняют составным из нескольких деталей, 2 О что ведет к лишним стыкам, отрицательно влияющим как на качество разделения суспензии, так и на износостойкость конуса, на гидроабразивное изнашивание большой расход металла, 25 т е при изготовлении конусов большая часть заготовки перерабатывается в стружку; большая трудоемкостьизготовления (при изготовлении составного из трех деталей конуса Ф80 мм с углом конусности 5 трудозатраты составляют 12,5 чел/ч.55 При изготовлении деталей конусной части иэ нержавеющей стали 12 Х 18 Н 10 Т возникают дополнительные трудности - сталь 12 Х 18 Н 10 Т механи. чески 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 готавливаются сварными из листовой стали с последующей механической обработкой внутренней поверхности.Известен гидроциклон, в котором защитная футеровка корпуса выполнена иэ прессованных резиновых смесей или пластмасс. Внутренняя поверхность гидроциклона имеет высокую точность и высокий класс шероховатости поверхности 11.Однако корпусы с малым углом кокусности имеют. значительные линейные размеры и изготовить их одной деталью прессованием невозможно. А изготовление составного 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. 30Известен 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 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 С 33.Указанные покрытия позволяют защитить корпуса гидроциклонов от воздействия коррозионного и абразивного изнашивания, однако низкая точность геометрических параметров, акроме того,в стыках между плиткамикольцами ) также, как и на гуммированной поверхности, образуются значительные неровности, отрицательновлияющие на качество разделения. Если в гидроциклонах с большим диа метром отрицательное влияние этихнеровностей незначительное и ими пренебрегают, то в гидроциклонах с малым диаметром (до ф 150 мм) онивообще недопустимы. 65 Цель изобретения - повышение качества футеровки при одновременном . снижении трудоемкости и технологии. ее нанесения, а именно точное выполнениегеометрических параметров, высокий 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 поверхности корпуса и патрубков, футеровка выполнена в виде многослойного по ,крытия из суспензионного кермета.На фиг. 1 представлен гидроциклон, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А 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 суспензииРабота 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. Таким 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 интенивностипроцесс гидроабразивного изнашивания внутренней поверхности стенки гидро- циклона, 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 б ), а затем покровным слоем 7).Технология нанесения керметного покрытий 1 М на металлическую поверх-, ность заимствована от технологии нанесения обычной силикатной эмали и включает в себя следующие операции:подготовка металлической поверхности пескоструированием или обеэжириваниемрПриготовление водных суспензий грунтового и покровного шликеров;нанесение грунтового слоя покрытия с последующей сушкой;обжиг грунтового слоя покрытия при 1020 С и под вакуумом 10-1 --210 мм рт; ст. или в среде инерт-ного газа .аргона );нанесение покровного слоя покрытия с последующей сушкой;обжиг покровного слоя покрытия при 1100 ОС и под вакуумом 10-" --210 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 наложенияВ 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 конус- ности 10 О. 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, азатем через верхний диаметр до верхней кромки заливали грунтовой сус пензией. После выдержки в течение6 с убирали нижний плоский поддон.Суспензия шликер) под собственнымвесом выливалась в нижний сосуд и,стекая по стенкам вниз, ложилась нанее ровным слоем. После этого конуспомещали в сушильный шкаф где грун.товой слой сушили при 200 С в течение 20 мин. Конус с подсушеннымгрунтовым слоем передавали на участок обжига.15 Обжиг подсушенного слоя производили в течение 25 мин при 1020 Св вакууме 10 " - 10 мм рт. ст. Конусставили в печь в вертикальном положении таким образом, чтобы его по 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 навоздушное охлаждение до комнатнойтемпературы. На этом цикл нанесения грунтового слоя заканчивается.Для нанесения покровного сгноя метод и условия нанесения, температура и продолжительность сушки и обжига покровного слоя такие же, что иу грунтового слоя.З 5 для получения достаточной толщины покрытия операцию нанесения и обжига покровного слоя повторяли дотрех раз по методу последовательногоналожения.Операции нанесения грунтового и 40 покровного слоев керметного покрытиянепродолжительны по времени и экономия от его внедрения составляется восновном от высокой по сравнению сдругими методами производительности 45 тРуда при нанесении покрытия. Приэтом важную роль играют высокое ка"чество формируемой поверхности: высокая точность геометрических параметров, высокий класс шероховатос ти и высокие коррозионная и гидроабразивная износостойкость. Гидроциклон с предлагаемым износостойким керметным покрытием имеетвысокий 18=10) класс шероховатостиповерхности, что значительно снижаеткоэффициент трения и снижает падениеокружной скорости от трения о стенки твердых частиц и жидкой фазы разделяемых суспензий. Этот факт зна-.60 чительно повышает эффективность разделения.При этом повышение эффективностиРазделения достигается еще и за счеттого, что футеровка из керметного 65 покрытия представляет собой сплсш 997821ное износостойкое покрытие в в емяв тор , 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 1 грунтового и десяти покровных) составляет 4,1 чел/ч.Футеровка гидроциклона керметным нпокрытием ведется методом эмалиров -ия в .4 слоя грунтовый и три покров- аных). При этом трудозатраты на 1 м 2 площади составляет 1,488 чел/ч.Таким образом, только снижение трудоемкости нанесения футеровки в расчете на ежегодный выгуск гидро- циклонов дает экономию в 3715 руб.Если учесть, что гидроабразивная износостойкость керметного покрытия выше, чем у резины и шлакоситалла, экономический эффект обеспечиваетсяне только снижением трудоемкости нанесения футеровки, но и одновременным увеличением долговечности гидроциклона.Формула изобретенияГидроциклон, содержащий металл.чеиген иалский цилиндрический корп сус с танциальным входным патрубком исоосными сливным и песковым патр б-.ками вып олненную из износостойкихУ.неметаллических материалов зфуте овков, защитнуюр ку на внутренней поверхностикорпуса и патрубков, о т л и чтличаюс я тем, что, с целью повыщения качества футеровки при одр менном сниеи трудоемноия, утеровкатехнологии ее нанесениявыполнена в виде многослойного покрытия из суспензионного кермета,Источники информации,р ятые во внимание при эксперттизеенкин Н.С. Гуммированныедетали машин, М., 1977, с. 136-1372. АвтоАвторское свидетельство СССРР 341531, кл. В 04 С 11/00, 1970,3. Авторское свидетельство СССРР 827182, кл. В 04 С 5/085, 1978.997821 ФигЗ оставитель Э. Яшковаехред М. Надь орректор А. Дзят Пушненкова Редакт исное Заказ 1001/10 Тираж 577 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб