ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ ОЧИСТКИ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА ОТ НЕРАСТВОРИМЫХ ПРИМЕСЕЙ

Полезная модель относится к области металлургии цветных металлов и может быть использована для выделения твердой фазы из расплавленных металлов.
Известна центрифуга для фильтрации расплавленных металлов, содержащая обогреваемую ванну, раму с размещенным на ней фильтром, состоящим из двух соосных конусообразных тарелей, обращенных друг к другу большими основаниями с образованием фильтрующей щели, при этом верхняя тарель выполнена с заборными окнами, нижняя тарель посажена на вал, закрепленный в обойме подшипников, траверсу погружения фильтра, механизм перемещения тарелей при разгрузке осадка, привод вращения фильтра.(см. патент РФ №2093594, C22B 9/02).
Недостатком известного устройства является низкое качество очистки металла в результате того, что активная зона забора расплавленного металла при относительно небольшом ходе ротора незначительна, поэтому в фильтр вовлекается в основном небольшое количество нерастворимых примесей, осевших на дне ванны, в то же время примеси, находящиеся в поверхностном слое металла, остаются в нем.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является центрифуга для очистки расплава в ванне, содержащая корпус, установленный в нем с возможностью вращения ротор с фильтром, выполненным в виде двух соосно установленных тарелей, имеющих форму усеченных конусов, большие основания которых обращены друг к другу с образованием фильтрующей щели, соединенный с меньшим основанием нижней тарели винтовой спиральный конический шнек, коаксиально установленный внутри конической обечайки, и механизм перемещения ротора в осевом направлении (см. патент РФ №2032753, C22B 9/02, B04B 1/10).
Недостатком данной центрифуги является низкое качество очистки расплава из-за незначительной активной зоны забора расплавленного металла в результате чего, в фильтр из расплава вовлекается только осадок, осевший на дне ванны, при этом исключается возможность забора в фильтр нерастворимых примесей, находящихся в поверхностном слое расплава.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении качества очистки расплавленного металла.
Техническим результатом является увеличение активной зоны забора в фильтр нерастворимых примесей, находящихся в поверхностном слое расплава.
Технический результат полезной модели достигается за счет того, что известная центрифуга для очистки расплавленного металла от нерастворимых примесей, содержащая корпус, установленный в нем с возможностью вращения ротор с фильтром, выполненным в виде двух соосно установленных тарелей, имеющих форму усеченных конусов, большие основания которых обращены друг к другу с образованием фильтрующей щели, соединенный с меньшим основанием нижней тарели винтовой спиральный конический шнек, коаксиально установленный внутри конической обечайки, и механизм перемещения ротора в осевом направлении, согласно изменению, она снабжена расположенной над верхней тарелью лопастной насадкой, жестко закрепленной на роторе, а в каждой тарели, в меньшем ее основании выполнены сквозные заборные отверстия.
Лопастная насадка - это вращающаяся вдоль оси, параллельной диаметральной плоскости центрифуги, лопастная система, создающая упор за счет гидродинамических сил, возникающих в лопастях. Лопасти насадки образованы участками винтовых поверхностей и в сечении имеют крыльевой профиль. Лопасти насадки закреплены таким образом, что их плоскость повернута относительно оси крепления на некоторый угол. Лопастная насадка - это набор лопастей, осуществляющих нагнетающую функцию. Лопасти закрепляют на оси по кругу и под углом для забора расплава при вращении ротора центрифуги.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 схематично изображен общий вид центрифуги для очистки расплавленного металла от нерастворимых примесей;
- на фиг.2 схематично изображен фрагмент ротора центрифуги, продольный разрез;
- на фиг.3 схематично изображен общий вид лопастной насадки центрифуги.
Центрифуга для очистки расплавленного металла от нерастворимых примесей содержит корпус 1 (фиг.1), установленный в нем с возможностью вращения ротор 2 (фиг.1, 2) с фильтром 3, кольцевой конусный отражатель 4 (фиг.1) и кольцевой транспортер 5 для перемещения сыпучих отходов в разгрузочную камеру 6. На корпусе 1 установлен привод вращения ротора 2, содержащий электродвигатель 7. Фильтр 3 (фиг.1, 2) выполнен в виде двух соосно установленных тарелей, соответственно, верхней 8 и нижней 9, имеющих форму усеченного конуса, большие основания которых обращены друг к другу с образованием фильтрующей щели 10 (фиг.2). При этом оптимальный размер щели 10, образуемый между большими основаниями верхней 8 и нижней 9 тарелями, составляет 0,1÷1 мм. В тарелях 8 и 9 в их меньших основаниях выполнены сквозные заборные отверстия 11 для поступления расплава в фильтр 3. Верхняя тарель 8 жестко связана с ротором 2. Над верхней тарелью 8 на роторе 2 жестко закреплена лопастная насадка 12 (фиг.1, 2, 3). При этом расстояние между лопастной насадкой 12 и верхней тарелью 8 фильтра 3 составляет 0,2÷0,5 его наружного диаметра. К меньшему основанию нижней тарели 9 жестко прикреплен винтовой спиральный конический шнек 13, который коаксиально установлен в конической обечайке 14. Обечайка 14 (фиг.1) жестко закреплена на корпусе 1 центрифуги. Нижняя тарель 9 фильтра 3 жестко связана с валом 15 (фиг.2), соосно смонтированным внутри ротора 2. Ротор 2 с фильтром 3 подвешен на траверсе 16 (фиг.1, 2) и снабжен механизмом раскрытия 17 тарелей 8 и 9,а в верхней части корпуса 1 установлен упор 24. Траверса 16 кинематически связана с механизмом 18 (фиг.1) перемещения в осевом направлении, позволяющим фильтру 3 занимать положение 19 в момент «досушки» примесей или положение 20 при разгрузке фильтра 3. Заявляемая центрифуга предназначена для очистки расплава 21 от нерастворимых примесей в ванне 22 с индукторами 23.
Устройство работает следующим образом.
Предварительно для очистки расплавленного металла (расплава) от нерастворимых примесей корпус 1 (фиг.1) центрифуги устанавливают на ванну 22 с расплавом 21, обогреваемую индукторами 23. При помощи механизма 18 перемещения в осевом направлении ротор 2 с фильтром 3 погружают в расплав 21 и приводят его во вращение электродвигателем 7. Лопастная насадка 12 (фиг.1, 2, 3), жестко закрепленная на роторе 2 над верхней тарелью 8, также начинает вращаться. При этом находящийся у поверхности ванны 22 расплав 21 с твердыми примесями под действием винтовой тяги и центробежной силы, создаваемыми вращающейся лопастной насадкой 12, поступает через сквозные заборные отверстия 11 верхней тарели 8 в полость фильтра 3, Одновременно с этим находящийся на дне ванны 22 расплав 21 с нерастворимыми примесями также под действием центробежной силы вращающегося винтового спирального шнека 13 по обечайке 14 поступает через сквозные заборные отверстия 11 нижней тарели 9 в полость фильтра 3. А так как в момент заполнения полости фильтра 3 расплавом 21 его верхняя 8 и нижняя 9 тарели посредством механизма 17 раскрыты, и между их большими основаниями образована щель 10 с размером, равным 0,1÷1,0 мм, то под действием центробежных сил расплавленный металл из полости фильтра 3 продавливается через фильтрующую щель 10 и выбрасывается в расплав 21. При этом нерастворимые твердые примеси остаются в полости фильтра 3.
После накопления примесей в полости, образованной тарелями 8 и 9 фильтра 3, последний, не прекращая вращения, поднимают посредством механизма 18 перемещения в осевом направлении до положения 19, где происходит "досушка" отходов, в результате которой брызги расплавленного металла стекают по внутренним стенкам конусного отражателя 4 в ванну 22. После "досушки" отходов фильтр 3 приподнимают в положение 20, где посредством механизма раскрытия 17 тарелей 8 и 9 их разводят на 50÷100 мм. Через образованную щель 10 указанного размера твердые сыпучие отходы под действием центробежных сил выбрасываются в зону кольцевого транспортера 5, по которому они поступают в разгрузочную камеру 6.
После полной разгрузки фильтра 3 ротор 2 при помощи механизма 18 перемещения в вертикальной плоскости опускают вниз. При этом механизм раскрытия 17 тарелей 8 и 9 освобождается, и тарели 8 и 9, обращенные большими основаниями друг к другу, образуют фильтрующую щель 10 размером 0,1÷1,0 мм. Затем подготовленный к работе фильтр 3 снова погружают в расплав 21 и очистку расплавленного металла от нерастворимых примесей повторяют.
Кроме того, при вращении ротора 2 с фильтром 3 осадок, осевший на дне ванны 22, не взмучивается в расплаве 21, так как обечайка 14 предотвращает передачу момента вращения от винтового спирального шнека 13 к расплаву 21, в результате чего, фильтр 3 с большей скоростью заполняется придонным осадком нерастворимых примесей. Это приводит к более интенсивному забору нерастворимых примесей из расплава 21, обеспечивая тем самым качество его очистки.
Также в процессе работы лопастная насадка 12 обеспечивает создание осевого потока в направлении от поверхностного слоя расплава 21 к фильтру 3, что приводит к увеличению подачи расплава 21 транспортирующим узлом. В результате обеспечивается более полный забор расплава 21 с нерастворимыми примесями, находящимися как у поверхности, так и внутри расплава 21.
Таким образом, заявляемая центрифуга позволяет значительно увеличить активную зону забора очищаемого расплава за счет интенсивной очистки не только центральных его слоев, но также поверхностных и придонных слоев расплава от нерастворимых примесей. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемая центрифуга обеспечивает повышение качества очистки расплава от нерастворимых примесей.