Насадка гидроциклона для разделения потоков рудосодержащей пульпы

Полезная модель относится к средствам регулирования технологических процессов обогащения полезных ископаемых и может быть использована для автоматического регулирования объемных и весовых расходов гидросмесей, например, в горнодобывающей промышленности для потокового разделения пульпы на фракции согласно требуемым технологическим параметрам в круглосуточном режиме работы.
Гидроциклоны широко используются в горнодобывающей промышленности для потокового разделения пульпы на фракции согласно требуемым технологическим параметрам в круглосуточном режиме работы. При этом высоко абразивная прокачиваемая среда ведет к повышенному износу технологического оборудования.
На выходных отверстиях гидроциклонов, зона которых подвержена наибольшему износу, устанавливаются песковые и сливные насадки. Отверстия в этих насадках имеют важное значение при переработке руды, и должны в процессе эксплуатации оставаться в четко ограниченном допуске по увеличению при износе. Как правило, в связи с ускоренным износом данных элементов, в конструкции циклонов предусмотрена частая их замена.
При работе на очень агрессивных по износу средах замена песковой насадки может производиться через каждые 72 часа.
Целью заявленной полезной модели является повышение износостойкости работы изделий при переработке пульпы, содержащей крупные фрагменты руды, в результате чего на насадки воздействуют как абразивные частицы, так и ударные нагрузки.
Анализ уровня техники.
Прототип не выявлен, однако в уровне техники выявлен ближайший аналог патент Китая на полезную модель CN 211678283. Полезная модель раскрывает новую насадку циклона для отбивки песка. Насадка для отбивки песка содержит корпус насадки для отбивки песка, при этом корпус насадки для отбивки песка содержит оболочку насадки для отбивки песка и подкладку насадки для отбивки песка; поверхность подкладки насадки для отбивки песка жестко соединена с оболочкой насадки для отбивки песка; неподвижные пластины жестко соединены с верхними частями двух сторон оболочки насадки для отбивки песка; отличающаяся тем, что угол конусности корпуса насадки для отбивки песка составляет 28 градусов, длина цилиндрической части корпуса насадки для отбивки песка составляет 87 мм, дно внутренней полости корпуса насадки для отбивки песка жестко соединено с амортизатором из полимерной резины, поверхность корпуса насадки для отбивки песка прочно соединена с антикоррозийным слоем, поверхность антикоррозионного слоя жестко соединена с антиокислительным слоем.
Коррозионный слой имеет покрытие из эпоксидной смолы, а водонепроницаемый слой имеет новый тип покрытия на основе полимерцемента, износостойкий слой в основном состоит из износостойких стальных пластин.
В данном патенте износостойким слоем являются стальные пластины. Также в патенте особое внимание уделяется коррозионной защите износостойкого слоя, что актуально только при использовании стальных элементов. Применение амортизационного слоя из резины, как указывают авторы полезной модели, приводит к снижению объема использования износоустойчивого материала (в этом случае особой стали), также упрощается крепление к корпусу гидроциклона и снижается энергия удара крупных частиц руды, которые приводят к усиленному износу.
В данном патенте эффект от снижения износа достигается уменьшением питтинга материала за счет амортизации и снижения энергии удара крупных частиц руды о стальные пластины. При этом сам материал, износоустойчивая сталь, не имеет проблемы с низким показателем ударной вязкости и, соответственно, не подвержен разрушению от ударной нагрузки.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении износоустойчивости насадки за счет применения устойчивых к истиранию, выкрашиванию, абразивному износу и не подверженных коррозии материалов в виде карбида кремния или керамики и наличия амортизирующих материалов, которые компенсируют такой недостаток, как низкая ударная вязкость, что обеспечивает износоустойчивость и гарантирует удержание калибровочного отверстия в допустимом диапазоне.
Эластомер находится на наружной части насадки, имея непосредственный контакт с удерживающей конструкцией, тем самым обеспечивает смягчение ударов крупными фрагментами руды по керамической части.
При наличии в пульпе крупных элементов руды установка керамических и карбидкремниевых насадок является неэффективной, так как ударные воздействия приводят к их ускоренному разрушению. При этом насадки из резины и полиуретана прекрасно противостоят ударным нагрузкам, но уступают керамическим и карбидкремниевым по стойкости к абразивному износу. В заявленной полезной модели объединены две группы материалов (эластомер и керамика с карбидом кремния и т.п.), которые в совокупности соединения обладают плюсами каждого из них. Внутренняя вставка из керамики, карбида кремния или другого абразивоустойчивого материала обеспечивает износоустойчивость, а эластомеры на порядок увеличивают стойкость насадок к ударным воздействиям. Все это значительно увеличивает ресурс работы изделия, увеличивается наработка оборудования.
Для увеличения ресурса работы песковой и сливной насадок гидроциклона основную часть изделия выполняют из резины или полиуретана (эластомера), а в зоне повышенного износа выполняют вставки из устойчивого к износу материала, например карбида кремния, керамики и т.п. Пластичная оболочка является также амортизационным слоем для твердой внутренней вставки. Это позволяет демпфировать такой недостаток карбида кремния и керамики, как низкая устойчивость к ударному разрушению.
Осуществление полезной модели.
Полезная модель поясняется следующими чертежами (фотографиями), на которых:
Фиг. 1 - износоустойчивая вставка для насадки;
Фиг. 2 - общий вид насадки с амортизационным слоем из эластомера.
При наличии в пульпе крупных элементов руды установка керамических и карбидкремниевых насадок является неэффективной, так как ударные воздействия приводят к их ускоренному разрушению. При этом насадки из резины и полиуретана прекрасно противостоят ударным нагрузкам, но уступают керамическим и карбидкремниевым по стойкости к абразивному износу.
Объединяя две группы материалов (эластомеры и керамику с карбидом кремния и т.п.) получено изделие, обладающее плюсами каждого из них. Внутренняя вставка из керамики, карбида кремния или другого абразивоустойчивого материала, показанная на фиг. 1, обеспечивает износоустойчивость, а эластомеры на порядок увеличивают стойкость насадок к ударным воздействиям. Внутренняя часть может быть выполнена из любого износоустойчивого материала, имеющего при этом низкую стойкость к ударной нагрузке. На текущий момент, наиболее применяемые материалы - это карбид кремния и керамика. Вставка может быть выполнена как цельным элементом, так и поделена на сегменты, а также может быть выполнена с выступающими крепежными элементами, для обеспечения лучшей фиксации с эластомером, например, как показано на фиг. 1. Внешняя часть, показанная на фиг. 2, должна быть изготовлена из эластомера для обеспечения амортизации керамического элемента. Среди эластомеров наиболее удобными являются резины и полиуретаны.
Таким образом, благодаря особенностям каждого из элементов насадки, в совокупности обеспечивается достижение заявленного технического результата полезной модели, повышается износостойкость работы насадки при переработке пульпы, содержащей крупные фрагменты руды, которые воздействуют на насадки абразивными частицами и совершают ударные нагрузки, значительно увеличивается ресурс работы изделия, увеличивается наработка оборудования.