СКРЕБКОВЫЙ ВАЛ КРИСТАЛЛИЗАТОРА С ПРУЖИННОЙ ОПОРОЙ СКРЕБКА

Полезная модель относится к скребковым валам для трубчатых кристаллизаторов и предназначена для непрерывного удаления выпадающего парафина (очистки внутренней поверхности сырьевой трубы кристаллизатора).
Из уровня техники известен скребковый вал трубчатого кристаллизатора, состоящий из ряда отдельных трубчатых (полых) элементов с подпружиненными скребками, распертыми пружиной через подвижные пальцы, соединительных стержней, крепежных шпилек, центрирующих колец, корпусов подшипников скольжения. Соединительный стержень в трубчатых элементах и крепежные шпильки в соединительном стержне устанавливаются с зазором. В зазоре, образованном трубчатыми элементами и соединительном стержне, размещается центрирующее кольцо, которое располагается между крепежными шпильками и на равном от них расстоянии. Опорная поверхность корпуса подшипника скольжения выполняется кольцевой, внешняя образующая которой выполняется по радиусу, равному внутреннему радиусу трубы. Зазоры в сопряжениях деталей соединения в сочетании с самоустанавливающимся корпусом подшипника скольжения обеспечивают относительную подвижность трубчатых элементов и соединительного стержня. Относительная подвижность соединенных трубчатых элементов компенсирует их угловые и радиальные смещения, которые неизбежны при установке скребкового вала в трубе, имеющей повышенную кривизну (SU 1287910, 07.02.1987). Данный скребковый вал может быть выбран за прототип.
Недостатками данного скребкового вала является сложность его конструкции и, как следствие, ненадежность в процессе эксплуатации, а также быстрый износ деталей и поломки узла фиксации скребка на валу и расшабривание и износ стенок сырьевой трубы, поскольку происходят неоптимальные контактные усилия пары скребок - стенка сырьевой трубы, причиной которых являются выход на нештатные радиальные нагрузки скребков в следствии перекоса пальцев во втулках, увеличении боковых нагрузок между пальцем и втулкой, истирание пары палец - втулка, залипание от смол и парафина пальцев во втулке.
Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании скребкового вала кристаллизатора, который позволит улучшить прочностные и эксплуатационные характеристики существующей модели.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в повышении надежности в работе и увеличении срока службы за счет исключения возможности заклинивания в процессе работы при сохранении качества очистки внутренней поверхности кристаллизатора и компенсации радиальных и угловых смещений.
Указанный технический результат в скребковом валу кристаллизатора, содержащем закрепленные на валу пары скребков, достигается тем, что каждый скребок на валу закреплен посредством опоры, представляющей собой пару или более пружин кручения, при этом виток пружины кручения, на конце которого закреплен скребок, тангенциально направлен по отношению к валу.
Крепление пружины кручения на валу выполнено путем защемления конца пружины кручения на валу зажимом хомутом, зафиксированным болтом с гайкой, или путем зажима конца пружины кручения на валу хомутом.
Фиксация пружины кручения к скребку выполнена с помощью приваренной к скребку квадратной трубы с отверстиями, в которых хвостовик пружины кручения зажимается болтом или зачеканивается.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид скребкового вала кристаллизатора; на фиг. 2 - вид сбоку скребкового вала кристаллизатора; на фиг. 3 - вид спереди скребкового вала кристаллизатора.
Скребковый вал кристаллизатора состоит из пар скребков 1 (две и более пары), закрепленных на валу 2 (трубе) посредством опоры, состоящей из двух (возможны варианты из трех, четырех) пружин кручения 3, имеющая дополнительную фиксацию на валу 2 посредством охвата вокруг него одного витка пружины кручения 3, коаксиально расположенного на валу 2, при этом виток пружины кручения 3, на котором закреплен скребок 1, тангенциально направлен (или радиально расположен) по отношению к валу 2 (другой конец пружины кручения 3 расположен на расстоянии от вала 2).
Крепление пружины кручения 3 на валу 2 выполнено путем защемления конца пружину кручения 3 на валу 2 (в трубе) с дополнительным зажимом хомутом 4, зафиксированным болтом 5 с гайкой (возможен вариант крепления с помощью хомутов).
Фиксация пружин кручения 3 к скребку 1 выполнена с помощью приваренной к скребку 1 квадратной трубы 6 с отверстиями, в которых хвостовик 7 пружины кручения 3 зажимается болтом 8 или зачиканивается.
Скребковый вал работает следующим образом.
Секция кристаллизатора, состоящая из труб, в работе объединена с другими секциями и по принципу работы может быть регенеративной, пропановой или аммиачной. В двух последних схемах хладагентом, подающимся в межтрубное пространство, служит пропан или аммиак.
Подвод и отвод хладагента, а также подвод и отвод продукта, осуществляются через специальные фланцы, расположенные на трубах и калачах. При охлаждении хладагентом межтрубного пространства из раствора сырья выпадают кристаллы парафина, а также вымораживается вода в виде отдельных кристаллов льда, которые оседая на поверхности труб, ухудшают теплообмен. Для очистки от кристаллов парафина и льда внутренней поверхности сырьевой трубы и более интенсивного перемешивания суспензии внутренние трубы/камеры кристаллизаторов оборудованы вращающимися валами со скребками.
Скребковому валу передается вращательное движение от привода кристаллизатора через приводной вал. Посредством опор из пар пружин кручения скребки вала поджимаются с необходимым усилием к внутренней поверхности трубы. Вращаясь скребковое устройство непрерывно соскабливает кристаллы парафина, льда, очищает поверхность трубы и перемешивает продукт. Далее очищенное и охлажденное сырье с выкристаллизованным парафином непрерывно выводится из труб кристаллизатора.
Важным условием нормальной работы опоры является ее жесткость на рабочем режиме, которая должна обеспечить радиальную нагрузку скребка на опорную поверхность сырьевой трубы в 3,5…4 кг при тангенциальной поперечной нагрузке на скребок в 8.8 кг. Условием нормальной сборки вала считается обеспечение поперечного размера между скребками в свободном состоянии в 160…163 мм. Важной особенностью конструкции является невозможность реверсирования вращения вала, что необходимо учитывать при его монтаже в рабочее пространство сырьевой трубы.
Заявленная конструкция скребкового вала кристаллизатора имеет следующие преимущества перед существующими аналогами:
- организация мягкой (пружинной подвеске) специальной конструкции опор скребков, жесткость которой должна быть такой, чтобы на рабочем режиме радиальная нагрузка снижалась до номинального значения и оставалась постоянной или ниже номинальной при штатной поперечной нагрузке на скребок. Такая конструкция позволяет решить проблему поломок узла фиксации скребка на валу, а также расшабривание и износ стенок сырьевой трубы, которые связаны с выходом на неоптимальные контактные усилия пары скребок - стенка сырьевой трубы. Причиной выхода на нештатные радиальные нагрузки скребков является перекос пальцев во втулках, увеличение боковых нагрузок между пальцами и втулкой, истирание пары палец - втулка, залипание от смол и парафина пальца во втулке.
- на процессинге при повышении тангенциального усилия до номинального значение радиального усилия снижается до штатного значения равного 4 кг. При превышении значения тангенциальной нагрузки выше допустимого происходит соответствующее снижение радиальной нагрузки, приводящее к саморастормаживанию системы. Данное конструктивное свойство крайне важно, так как является решающим по предотвращению расшабривания сырьевых труб, а причин к приводящих к увеличению тангенциального усилия достаточно много: увеличение подачи сырья и повышение его вязкости, механическое торможение скребка о неровности контактной поверхности и тд. Данное свойство решает несколько проблем и дает следующие преимущества:
1. практически не изнашивается контактная грань скребка и внутренняя поверхность сырьевой трубы;
2. значительно повышается механический КПД механизма на процессинге, с уменьшением до 15…20% потребляемой мощности на привод кристаллизатора;
3. исключается заклинивание скребкового устройства;
4. уменьшаются нагрузки на опорные подшипниковые узлы и узел привода.
- существенные преимущества дает данная конструкция в части ремонтопригодности валов, общий срок работы которых может быть увеличен в 6 раз. Расчеты показывают, что ресурсная наработка данной конструкции может достигать 70000 часов, то есть почти в 2 раза больше существующей, что дает существенное снижение расходов на обслуживание и ремонтные работы.