RU208975U1 - Шнек центрифуги для разделения суспензий - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к оборудованию химической, гидрометаллургической и горнодобывающей промышленности и предназначена для разделения в центробежном поле суспензий, содержащих частицы абразивных материалов. Шнек центрифуги для разделения суспензий содержит корпус-барабан с размещенной на его наружной поверхности ленточной спиралью с защитными пластинами, выполненными в виде составленной из отдельных секторов ленты, прикрепленной с обеих сторон к кромке ленточной спирали по всей ее длине с образованием в поперечном сечении желоба. На поверхности защитных пластин, выполненных из нержавеющей хромоникелевой стали, имеется высокотвердый упрочненный поверхностный слой толщиной 50 мкм с величиной микротвердости в пределах 5-7 ГПа, полученный в результате газотермического оксидирования пластин на воздухе. Технический результат заключается в повышении стойкости к гидроабразивному изнашиванию поверхностного слоя защитных пластин, прикрепленных к кромке ленточной спирали шнека центрифуги для разделения суспензий. 3 ил.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к оборудованию химической, гидрометаллургической и горнодобывающей промышленности и предназначена для разделения в центробежном поле суспензий, содержащих частицы абразивных материалов.

Поверхность любого устройства, взаимодействующая с гидросмесями со значительным количеством твердых частиц, нуждается в эффективной защите от абразивного износа. При длительной эксплуатации центрифуги для разделения суспензий происходит изнашивание поверхности шнека, а именно кромки ленточной спирали, контактирующей с абразивными частицами суспензии. Для повышения эксплуатационных характеристик центрифуги используют конструкции шнека с упрочняющими защитными пластинами, закрепленными на кромке ленточной спирали.

Известна конструкция высокопроизводительной осадительно-фильтрующей центрифуги американской фирмы «Decanter Machine Inc.», предназначенной для обезвоживания каменноугольной пыли после гидротранспортирования [Борц М.А., Бочков Ю.Н., Зарубин Л.С. «Шнековые осадительные центрифуги для угольной промышленности». Изд-во «Недра», М, 1970]. Она содержит полый цилиндроконический ротор, внутри которого соосно размещен полый барабан с закрепленной на его наружной поверхности ленточной спиралью, соскребающей слой осадка с внутренней поверхности ротора. Ленточная спираль испытывает со стороны абразивного осадка противодействие в основном на наружную кромку и частично на атакующую поверхность, обращенную в сторону выгрузки. Поэтому для упрочнения поверхности шнека центрифуги ленточная спираль с торца и с атакующей стороны защищена керамическими пластинами трапециевидной формы, прикрепленными с помощью водостойкой клеевой композиции.

Недостатком данной конструкции является сложность и низкая надежность крепления защитных пластин, не обладающих высокой стойкостью к гидроабразивному изнашиванию.

Известна конструкция шнека центрифуги [Патент США №4416656, МПК В04В, 1/20, опубл. 22.11.83], предлагающая крепить пластины к державкам на заклепках, которые легко высверлить или срезать при операции замены пластины. Во время заводской сборки клепка производится до приварки державок к шнеку.

Недостатком данной конструкции является трудоемкость операций по укреплению витков шнеков и ограниченный срок службы шнека. Поверхность пластин и место крепления державок характеризуются недостаточной стойкостью к гидроабразивному изнашиванию.

Известна конструкция центробежного аппарата [Патент США №3764062, МПК В04В 1/00, 1/20, 1973], содержащего цилиндроконический полый ротор, установленный в нем шнек для транспортирования осадка, состоящий из корпуса-барабана и укрепленной на его наружной поверхности ленточной спирали с упрочненной защитными пластинами кромкой.

Защитные пластины подвергают для повышения твердости закаливанию и крепят к ленточной спирали заклепками или посредством сварки. При укреплении спирали шнека термозакаленными пластинами или пластинами, изготовленными из карбидовольфрамовой композиции, существенно увеличивается срок службы шнека и центрифуги. Но конструкция с защищенным от абразивного износа шнеком не обладает коррозионной стойкостью к агрессивным, в частности к азотно-солянокислым средам. Кроме того, медьсодержащие припои, которыми пластины из карбидовольфрамового сплава припаиваются к металлу шнека, еще менее стойки в коррозионном отношении, чем сами пластины. Возможно использование защитных пластин, изготовленных из того же материала, что и шнек. При этом срок защитного действия таких пластин невелик по причине их абразивного износа.

Недостатком данной конструкции является короткий срок службы шнека и увеличение затрат на его ремонт, а также низкая стойкость поверхности пластин к гидроабразивному изнашиванию.

Наиболее близким к предлагаемому решению является конструкция шнека центрифуги для разделения суспензий [Патент RU №2346752 С1, МПК В04В 1/20, опубл. 20.02.2009], предназначенная для непрерывного разделения суспензий, содержащих частицы в основном из абразивных материалов, и содержащая цилиндроконический полый ротор и соосно установленный в нем шнек для транспортирования осадка, состоящий из корпуса-барабана и размещенной на его наружной поверхности ленточной спирали с упрочненной защитными пластинами кромкой. Защитные пластины выполнены в виде составленной из отдельных секторов ленты, прикрепленной с обеих сторон спирали по всей ее длине с образованием в поперечном сечении желоба, открытого в сторону стенки ротора. Сектора выполнены из металлического листа небольшой толщины и прикреплены к спирали точечно с помощью заклепок.

Недостатком данной конструкции является низкая стойкость защитных пластин, прикрепленных к кромке ленточной спирали шнека, к гидроабразивному изнашиванию, приводящая к снижению эксплуатационной надежности.

Задачей полезной модели является упрочнение поверхности защитных пластин, прикрепленных к кромке ленточной спирали шнека центрифуги для разделения суспензий, за счет увеличения микротвердости для повышения гидроабразивной стойкости и эксплуатационной надежности.

Технический результат полезной модели заключается в повышении стойкости к гидроабразивному изнашиванию поверхностного слоя защитных пластин, прикрепленных к кромке ленточной спирали шнека центрифуги для разделения суспензий, в результате газотермического оксидирования на воздухе.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемой конструкции шнека центрифуги для разделения суспензий, содержащей корпус-барабан с размещенной на его наружной поверхности ленточной спиралью с защитными пластинами, выполненными в виде составленной из отдельных секторов ленты, прикрепленной с обеих сторон к кромке ленточной спирали по всей ее длине с образованием в поперечном сечении желоба, согласно новому техническому решению, на поверхности защитных пластин, выполненных из нержавеющей хромоникелевой стали, имеется высокотвердый упрочненный поверхностный слой толщиной 50 мкм с величиной микротвердости в пределах 5-7 ГПа, полученный в результате газотермического оксидирования пластин на воздухе.

Конструкция шнека центрифуги для разделения суспензий может быть изготовлена из нержавеющей хромоникелевой стали путем проката, механической обработки и соединения ленточной спирали с барабаном методом сварки. Защитные пластины могут выполняться из нержавеющей хромоникелевой стали штамповкой, вырубкой или вырезкой из листа проката электроискровым методом. Пластины прикрепляются к кромке ленточной спирали заклепками. Газотермическое оксидирование поверхности защитных пластин, прикрепленных к кромке ленточной спирали шнека, осуществляется на воздухе.

Описание конструкции

На фиг. 1 приведена предлагаемая конструкция полезной модели, на фиг. 2 приведен фрагмент ленточной спирали с защитными пластинами, на фиг. 3 изображен упрочненный поверхностный слой защитных пластин, где позициями обозначены: 1 - корпус-барабан, 2 - окна для выхода суспензии в ротор (на фиг. не показан), 3 - отверстие внутри барабана для питающей трубы (на фиг. не показана), 4 - ленточная спираль, 5 - кромка ленточной спирали, 6 - защитные пластины, 7 - заклепки, 8 - желоб, 9 - упрочненный поверхностный слой.

Шнек центрифуги для разделения суспензий (фиг. 1, фиг. 2) состоит из корпуса-барабана 1 с окнами 2 для выхода в ротор (на фиг. 1 не показан) суспензии, подаваемой через отверстие 3 внутри барабана 1. Корпус-барабан 1 имеет закрепленную на нем ленточную спираль 4 с кромкой 5, по всей длине которой с обеих сторон прикреплены защитные ленты, составленные из пластин 6 и закрепленные с помощью заклепок 7. Кромка 5 ленточной спирали 4 и примыкающие к ней с обеих сторон защитные пластины 6 образуют в поперечном сечении желоб 8, открытый в сторону ротора (на фиг. 1 не показан). Желоб 8 имеет длину, равную длине ленточной спирали 4 по кромке 5. На поверхности защитных пластин 6 имеется упрочненный поверхностный слой 9 толщиной 50 мкм (фиг. 3). Упрочненный поверхностный слой 9 поверхности защитных пластин 6 получен в результате газотермического оксидирования на воздухе и имеет высокую микротвердость в диапазоне значений 12-14 ГПа, тем самым обеспечивает высокую стойкость к гидроабразивному изнашиванию и повышенную эксплуатационную надежность шнека.

Устройство работает следующим образом.

Через цилиндрическое отверстие 3 и окна 2 корпуса-барабана 1 в ротор (на фиг. 1 не показан) подают с заданным расходом исходную суспензию с твердыми частицами, обладающими абразивными свойствами. Под действием центробежной силы суспензия разделяется на твердую и жидкую фазы. Твердые частицы, как более плотные по сравнению с жидкостью, оседают на внутренней поверхности вращающегося ротора (на фиг. 1 не показан), через зазоры между поверхностью ротора и торцами защитных пластин 6, прикрепленных к ленточной спирали 4 заклепками 7, отдельные частицы твердой фазы попадают внутрь желоба 8, постепенно заполняя его, после чего торцом ленточной спирали 5 становится поверхность, образованная внутри желоба твердыми частицами. С момента заполнения желоба 8 твердой фазой при выгрузке происходит трение осадка по осадку. Остальные твердые частицы транспортируются по ленточной спирали 4 к окнам для выгрузки осадка и фугата (на фиг. 1 не показаны). Применение упрочненного поверхностного слоя 9 на защитных пластинах 6 позволяет увеличить производительность и эксплуатационную надежность шнека центрифуги для разделения суспензий за счет повышения стойкости к гидроабразивному изнашиванию.

Исследования показали, что оптимальными значениями параметров проведения процесса газотермического оксидирования на воздухе нержавеющей стали являются следующие: температура нагрева t=400 °С; время выдержки τ=1,5 ч. При газотермическом оксидировании на воздухе поверхности нержавеющей стали образование покрытия происходит за счет физико-химического взаимодействия металлической матрицы с кислородом реакционной среды. В результате такого реакционного взаимодействия на обрабатываемой поверхности формируются металлокерамические оксидные соединения, которые придают ей комплекс повышенных физико-химических и механических свойств, отличных от свойств основного металла. Происходит также диффузионное термоупрочнение модифицированных поверхностных слоев изделия при сохранении химического состава основной металлической матрицы.

При уменьшении значений указанных параметров газотермического оксидирования на воздухе эффект упрочнения не наблюдается, а при их превышении упрочненный слой характеризуется повышенной склонностью к трещинообразованию. В указанном диапазоне параметров газотермического оксидирования на воздухе происходит формирование упрочненного слоя толщиной 50 мкм с величиной микротвердости 12-14 ГПа (тогда как микротвердость немодифицированной поверхности нержавеющей стали не превышает 1,7-1,8 ГПа), что обеспечивает повышение стойкости к гидроабразивному изнашиванию не менее чем на 30%.

Таким образом, предложенная конструкция шнека центрифуги для разделения суспензий, имеющая на поверхности защитных пластин упрочненный слой с повышенной стойкостью к гидроабразивному изнашиванию, обеспечивает повышенную эксплуатационную надежность и позволяет осуществлять разделение суспензии с большим содержанием твердой фазы, не снижая производительности, а также значительно увеличить срок эксплуатации без восстановительного ремонта.

Claims (1)

1. Шнек центрифуги для разделения cуспензий, содержащий корпус-барабан с размещенной на его наружной поверхности ленточной спиралью с защитными пластинами, выполненными в виде составленной из отдельных секторов ленты, прикрепленной с обеих сторон к кромке ленточной спирали по всей ее длине с образованием в поперечном сечении желоба, отличающийся тем, что на поверхности защитных пластин, выполненных из нержавеющей хромоникелевой стали, имеется высокотвердый упрочненный поверхностный слой толщиной 50 мкм с величиной микротвердости в пределах 5-7 ГПа, полученный в результате газотермического оксидирования пластин на воздухе.

Images