УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕКУПЕРАЦИИ И КЛАССИФИКАЦИИ АБРАЗИВНЫХ ЗЕРЕН ИЗ СОЖ

Полезная модель относится к области отделения твердых фаз из полидисперсной технологической среды (суспензии) и классификации твердых фаз и может использоваться в системах очистки смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в составе оборудования для обработки абразивными инструментами различных материалов, в частности немагнитных.
Известен гидроциклон-классификатор [1, 2], состоящий из цилиндрического корпуса с днищем и тангенциальным входным патрубком, коаксиально расположенного вытеснителя, а также разгрузочного устройства, выполненного в виде концентрично установленных на днище колец и жестко соединенных с ними вертикальных перегородок, образующих каналы для прохода продуктов классификации, на выходе из которых установлены регулирующие устройства.
Недостатком известного устройства является невозможность качественного отделения фракции абразивных зерен от диспергированных частиц обрабатываемого материала, концентрация которых в СОЖ в сотни раз превосходит концентрацию абразивных зерен.
Известна также центрифуга с инерционной выгрузкой осадка [3, 4], оснащенная ротором, конструктивно выполненным в виде конической приемной воронки, расположенной в центральной части ротора, плавно переходящей в наружную коническую рабочую поверхность, и приемником, состоящим из кольцеобразных отсеков, расположенных один над другим, для сбора частиц разных размеров.
Известное устройство не позволяет проводить отделение от СОЖ абразивных зерен, вырываемых из связки инструмента в процессе его работы, по всему диапазону размеров, пригодных для их повторного использования, без значительного увеличения габаритных размеров устройства. Наличие воронки ротора исключает возможность отрыва зерен наибольших размеров на радиусах максимально приближенных к оси вращения ротора. Кроме того, при высоких угловых скоростях вращения ротора, необходимых для извлечения из потока абразивных зерен, возникает большая вероятность обратного перепада давления и, при глубине потока жидкости, превышающей свое критическое значение, отрыва жидкости с поверхности ротора на участке перехода внутреннего конуса воронки к внешней конической поверхности ротора. Другим недостатком данного устройства является то, что конструкция приемника затрудняет удаление частиц, соответствующих по размерам абразивным зернам, из его отсеков и оказывается малоэффективной при улавливании частиц, концентрация которых в исходной суспензии крайне невелика. Эти недостатки существенно снижают эффективность использования данного устройства для рекуперации (извлечения) из СОЖ и классификации по размерным группам абразивных зерен, вырываемых из связки инструмента в процессе его работы.
Целью полезной модели является повышение качества рекуперации абразивных зерен из СОЖ и их классификации по размерным группам для повторного использования при изготовлении новых инструментов.
В устройстве центробежного типа для рекуперации и классификации абразивных зерен из СОЖ, состоящем из ротора конической формы и приемника для сбора отделенных от СОЖ фракций абразивного материала, согласно предлагаемой полезной модели, вершина ротора выполнена сферической, а приемник выполнен сборным.
Согласно полезной модели, приемник состоит из выдвигаемой платформы с установленными в ее пазах вставными цилиндрическими перегородками разной высоты, образующими отсеки, и со специальными разгрузочными отверстиями, расположенными в пределах ширины зоны отсеков.
Отличительным признаком заявленного устройства является изменение конструкции его основных элементов таким образом, что в конструкции ротора отсутствует питающая воронка и его вершина выполнена сферической, а приемник выполнен сборным. Такая конструкция ротора значительно расширяет диапазон размеров извлекаемых из СОЖ абразивных зерен при сохранении габаритов устройства, а также обеспечивает безотрывное движение потока СОЖ по наружной поверхности ротора при его угловой скорости вращения, необходимой для отделения от СОЖ абразивных зерен. При этом приемник состоит из выдвигаемой платформы с вставными цилиндрическими перегородками различной высоты, образующими отсеки, и со специальными разгрузочными отверстиями. За счет вышеперечисленных изменений удалось добиться отделения от СОЖ фракции абразивных зерен практически полного диапазона размеров, вырываемых из связки в процессе работы инструмента, без значительного увеличения габаритов устройства. Кроме того, за счет изменения конструкции приемника не возникает затруднений при удаление из его отсеков абразивных зерен сравнительно малых размеров (50÷500 мкм), при сохранении его функции классификатора абразивных частиц. Все это ведет к повышению эффективности рекуперации абразивных зерен из СОЖ и их классификации по размерным группам.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен вариант конструкции заявленного устройства для рекуперации и классификации абразивных зерен из СОЖ.
Предложенное устройство состоит из ротора 4 конической формы, закрепленного на валу 12, который установлен в гнездо корпуса 6 с помощью подшипников 10, переходной втулки 9 и крышки 8. С помощью шкивов 11 и 13 вал 12 соединен ременной передачей с электродвигателем 14, который закреплен винтами в нижнем отсеке корпуса 6. В верхнем отсеке корпуса 6 размещен приемник для сбора фракций абразивного материала, состоящий из платформы 7 и установленных в ее пазах цилиндрических перегородок 7. Верхняя часть корпуса 6 закрыта от внешней среды крышкой 3, в центральной части которой установлен штуцер 2 с закрепленным на нем соединительным
трубопроводом 1. В сборнике платформы корпуса 6, разделяющей его на две части, имеется отверстие А для слива жидкости.
Устройство для рекуперации и классификации абразивных зерен из СОЖ работает следующим образом. Содержащая абразивные зерна СОЖ подается из зоны обработки станка по трубопроводу 1 через штуцер 2 на вершину вращающегося конического ротора 4, которая выполнена сферической. Под действием сил инерции, вызванных вращением ротора 4, жидкость потоком малой толщины движется по наружной поверхности ротора 4 к его основанию, а абразивные зерна - в направлении к свободной поверхности жидкости и скапливаются на границе раздела «жидкость-воздух». При превосходстве сил инерции зерен над силами поверхностного натяжения, удерживающими их на границе раздела «жидкость-воздух», зерна отрываются со свободной поверхности потока СОЖ. Величина центробежных сил инерции меняется вдоль образующей конической поверхности, что позволяет абразивным зернам различных размеров развивать достаточную силу инерции и отрываться со свободной поверхности жидкости на разной высоте от основания ротора 4. Оторвавшиеся со свободной поверхности потока жидкости зерна в зависимости от их размеров попадают в отсеки приемника. СОЖ, достигая края ротора, отбрасывается в сборник, откуда через отверстие А удаляется из устройства. Удаление абразивных зерен из отсеков приемника производится вручную через специальные отверстия, расположенные в пределах ширины зоны каждого отсека, с помощью специальных вставных скребков. При этом цилиндрические перегородки 5 предварительно вынимаются из пазов платформы 7, а сама платформа 7 - из корпуса 6.
Применение устройства центробежного типа в системах очистки СОЖ в составе оборудования для алмазного шлифования различных материалов, в частности неметаллических (органических стекол, ситалла, керамики и др.), позволяет снизить трудоемкость рекуперации дорогостоящих зерен алмазов за счет исключения операций, связанных с переработкой шлама, который в ряде ведущих промышленных стран называется одним из основных источников их получения.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №707601, Б.и. №1, 1980, В 04 С 5/16; В 03 В 5/34, Стр.21.
2. Лагуткин М.Г., Баранов Д.А. Расчет показателей разделения суспензий в цилиндрическом прямоточном гидроциклоне // Химическое и нефтяное машиностроение, 1988, №3, Стр.3.
3. Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги. - М.: Машиностроение, 1967. Стр.430, рис.182 (прототип).
4. Two centrifuges introduce novel techniques. Chemical Engineering 71, №20, 1964, Стр.94 (прототип).