УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ НА ИСТИРАНИЕ ГРАНУЛИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к области испытательной техники и предназначена для определения стойкости гранулированных материалов к истирающим нагрузкам в интенсивном режиме. В процессах, протекающих с подвижным слоем катализаторов, к гранулированным катализаторам предъявляются жесткие требования по стойкости к истирающим нагрузкам, поэтому задача создания устройств для определения стойкости к истиранию является очень актуальной.
Конкретнее, полезная модель относится к устройствам для определения прочности на истирание гранулированных и дробленых материалов, в частности, катализаторов или сорбентов, с размером частиц 0,5-6,0 мм по диаметру и до 10 мм по длине.
Известны способ и аппарат для оценки прочности на истирание шарикового катализатора крекинга с использованием эрлифта (авторское свидетельство СССР №521501, МКИ G01N 3/56, 1976 г. ). Способ состоит в том, что навеска катализатора подвергается истиранию при многократной циркуляции в токе воздуха по замкнутом кольцевому пространству с отдувкой образующейся пыли. Оценка прочности производится по разности между массой катализатора до и после испытания. Способ осуществляется в аппарате, который содержит замкнутый воздухопровод, выполненный в виде тора с расширителем и воздухопроводящей трубкой, помещенной внутри расширителя и укрепленной на торе касательно к наружной его стенке. Расширитель сверху накрыт сетчатой крышкой.
Недостатком способа и устройства является то, что невозможно различать по показателю прочности катализаторы крекинга, обладающие существенно различной устойчивостью при промышленной эксплуатации.
Известны способ и устройство (авторское свидетельство СССР №230486, МКИ G01N 3/56, 1968 г. ) для определения прочности пористых дисперсных материалов. Способ заключается в том, что навеска образца помещается в полость между внешним и внутренним цилиндрами и при вращении истирается о внешнюю стенку внутреннего цилиндра. Характеристикой прочности является износ пробы до 30%. Устройство состоит из двух горизонтальных концентрически расположенных цилиндров. Внешний цилиндр имеет перфорированную поверхность, внутренняя сторона которой снабжена лопатками, и выполняет роль подающего механизма. Внешняя поверхность внутреннего цилиндра покрыта насечками. Оба цилиндра заключены в герметичный съемный кожух, в который вмонтирован пылесборник. Испытуемый материал загружают в полость между внешним и внутренним цилиндрами. При вращении внешнего цилиндра частицы захватываются лопатками и непрерывно подаются на внешнюю поверхность вращающегося внутреннего цилиндра. Устройство позволяет менять интенсивность истирания за счет регулирования числа оборотов внутреннего цилиндра.
Недостатками способа являются малая энергия воздействия на пробу, не позволяющую испытывать весьма прочные образцы, а также большая длительность единичного испытания (от 3 до 8 часов).
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство, предназначенное для определения прочности сорбентов при истирании по ГОСТ 16188-70 «Сорбенты. Метод определения прочности при истирании» (Текст документа сверен по: официальное издание Сорбенты. Методы испытаний: Сб. ГОСТов. ГОСТ 16187-70. - М.: Издательство стандартов, 1985), действующий. Настоящий стандарт распространяется на гранулированные и дробленые сорбенты размером частиц 0,5-6,0 мм по диаметру и до 10 мм по длине и устанавливает метод определения их механической прочности при истирании. По ГОСТ 16188-70 используют устройство, которое состоит из электрического двигателя, муфты, червячного редуктора, регулировочного винта, планшайбы, барабанов, крышки, истирающих стержней, плиты, поджимного механизма «задняя бабка», уровня.
Барабаны состоят из трех навинчивающихся друг на друга секций, имеющих размерность: внутренний, диаметр и длина - 80±0,05 мм, в каждой секции барабана вложен металлический стержень, изготовленный в виде цилиндра, который имеет массу - 1200±2 г, и размерность: длина - 78±0,05 мм, диаметр - 50±0,05 мм. Подготовленные к испытанию, загруженные и собранные, барабаны устанавливают на планшайбу и поджимают с помощью задней бабки. Скорость вращения барабанов составляет 75 об/мин. Испытания проводят в течение 3 минут, после останова содержимое барабана выгружают и просеивают. Прочность сорбента определяют отношением массы отсеянного нераспыленного сорбента, полученного после истирания, к первоначальной массе сорбента.
Недостатками данного устройства являются необходимость закрепления барабанов между планшайбой и задней бабкой, повышенная металлоемкость самого устройства, а также то, что при запуске электрического двигателя потребляемый ток (пусковой ток) выше номинального в 5-10 раз, что увеличивает нагрузку на двигатель и связанные с ним передаточные механизмы, т.е. на муфту, соединенную с червячным редуктором, уменьшая срок эксплуатации устройства, а также нестабильность скорости вращения барабанов при перепадах напряжения в электрической сети, и склонность червячного редуктора к заеданию витков резьбы червяка и зубьев колеса, вследствие чего замедляется скорость вращения барабанов и данные испытания могут быть искажены.
Таким образом, известное и наиболее близкое устройство не обеспечивает получение величины прочности гранулированных материалов в условиях, приближенных к рабочим.
Технической задачей полезной модели является разработка компактной, с увеличенным сроком эксплуатации и простой в использовании установки для определения стойкости к истиранию гранулированных материалов по остатку на сите по ГОСТ 16188-70.
Техническая задача достигается новой, менее металлоемкой и более простой конструкцией установки, которая включает наличие частотного преобразователя, обеспечивающего точное поддержание скорости вращения барабанов и плавный без механических ударов разгон, что снижает нагрузку на двигатель и связанные с ним передаточные механизмы, а также расположением барабанов на ведущем и ведомом валах, а для передачи вращающего момента от электродвигателя предусмотрен резиновый ролик, расположенный на валу электродвигателя и шкив, закрепленный на ведущем валу. Отсутствие червячного редуктора и прижимного механизма приводит к значительному снижению металлоемкости установки в целом, при этом на ней, возможно, получать данные в соответствии с ГОСТ 16188-70.
Отличительными признаками установки для определения прочности на истирание гранулированных материалов по полезной модели являются: скорость вращения барабанов задают и поддерживают с помощью частотного преобразователя, соединенного с электродвигателем, при этом вращающий момент при запуске электродвигателя передается на ведущий вал с помощью резинового ролика, расположенного на валу электродвигателя и шкива, закрепленного на ведущем валу, а барабаны располагают способом простой укладки на ведущий и ведомый валы.
Установка по полезной модели, предназначенная для определения стойкости гранулированных материалов к истирающим нагрузкам в интенсивном режиме, в частности катализаторов дегидратации и крекинга, поясняется с помощью рисунка, где изображен общий вид установки, которая состоит из: частотного преобразователя - 1; электрического двигателя - 2; закрепленного на валу электрического двигателя резинового ролика - 3; ведущего - 4, ведомого - 5 валов; закрепленного на ведущем валу - 4, шкива - 6; опорных подставок, для ведущего и ведомого валов - 7; 3-х навинчивающихся друг на друга барабанов - 8; 3-х истирающих стержней - 9; крышки - 10; плиты - 11; регулировочных винтов - 12; уровня - 13.
На рисунке на разрезе А-А представлен вид заявляемого устройства сзади, на разрезе Б-Б представлен вид заявляемого устройства спереди, а на разрезе В-В вид той части устройства, которая включает истирающий барабан.
Барабан имеет внутреннюю размерность: диаметр и длина - 80±0,05 мм, с вложенными внутри каждого барабана по металлическому стержню, изготовленному в виде цилиндра, который имеет массу - 1200±2 г, и размерность: длина - 78±0,05 мм, диаметр - 50±0,05 мм.
Проба катализатора для испытания стойкости гранул к истирающим нагрузкам в интенсивном режиме должна иметь влажность не превышаюшую 3%. В противном случае пробу высушивают при температуре 105-110°С. Высушенный катализатор пересыпают в стеклянную посуду теплым, плотно закрывают и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе с хлористым кальцием. Высушенную пробу катализатора просеивают на вибросите по ГОСТ 16187-70:
- катализатор с преобладающим диаметром частиц 1,5-2,0 мм и выше на сите N 10 по ГОСТ 214-83 - 1 мин;
- катализатор с преобладающим диаметром частиц 1,0-1,5 мм - на сите 05 по ГОСТ 3584-73 - 1 мин;
- катализатор с преобладающим диаметром частиц 0,5-1,0 мм - на сите 05 по ГОСТ 3584-73 - 3 мин.
3
Насыпную плотность катализатора определяют по ГОСТ 16190-70 - отбирают две навески с точностью до 0,1 г. Масса навески должна быть равна 1/20 части массы сорбента в 1 дм (насыпной плотности).
Предлагаемая установка работает следующим образом: плиту установки с помощью трех регулировочных винтов и уровня устанавливают горизонтально на жестком основании и на листе резины толщиной не менее 16 мм, первичный запуск проводят с настройки необходимой скорости вращения барабанов, собранных без истирающих стержней, для этого их укладывают на валы, ведущий и ведомый, запускают электродвигатель и с помощью регулирования частоты тока на частотном преобразователе подбирают необходимую скорость вращения барабанов, например 75 об/мин. После настройки скорости вращения барабанов, их разбирают. В первый барабан, поставленный на стол вертикально, вкладывают стальной стержень и насыпают навеску катализатора. На первый барабан навинчивают плотно до упора второй барабан, в который также вкладывают стержень и насыпают вторую навеску катализатора. На второй барабан навинчивают до упора крышку. Для большей производительности установки допускается установка третьего барабана, куда также вкладывают стержень и насыпают навеску катализатора. Собранные барабаны укладывают на валы, ведущий и ведомый. Одновременно включают электродвигатель и пускают секундомер. Через три минуты электродвигатель выключают, комплект барабанов аккуратно снимают с установки, отвинчивают крышку, вынимают стержень. Содержимое каждого барабана высыпают на отдельную тару. Оставшуюся на стержне и внутренних поверхностях барабана пыль тщательно очищают щеткой с коротким ворсом в тару. Содержимое тары переносят на сито, на котором производилось просеивание до опыта, и просеивают. Выгрузка из каждого барабана должна быть полной и без потерь. Просеянный катализатор взвешивают на технических весах с точностью до 0,1 г. Прочность катализатора в процентах вычисляют согласно ГОСТ 16190-70 по формуле:
где М - масса навески сорбента до испытания, взятая с сита после просеивания, г; m - масса навески сорбента после испытания, оставшаяся на сите после просеивания, г.
Прочность катализатора определяют как среднее арифметическое двух определений, полученных в течение одного испытания, причем расхождение между ними не должно превышать 3%.