CS211984B1 - Způsob obnovení pevnosti odstředivkových bubnů filtračních odstředivek - Google Patents

Abstract

Vynález se týká oboru filtračního odstřeďování v cukrovarnickém a chemickém (průmyslu. Řeší problém obnovení životnosti odstředivkových bubnů filtračních odstředivek. Podstata vynálezu spočívá v odstranění (únavou znehodnoceného materiálu v oblasti odstřikovacích otvorů

Description

Vynález se týká způsobu obnovení pevnosti odstředivkových bubnů filtračních odstředivek, zejména šaržových s válcovým nebo kuželovým, pláštěm, opatřených odistřiiikowacfmi otvory, které je nutno z důvodů prošlé životnosti vyřadit z provozu.

Pro vysokovýkonné plně automatizované recyklující šaržové odstředivky s velkým objemem bubnu jsou řešeny bubny s otvory v různých variantách. jsou to (bubny s (kruhovými odstřifcovacími otvory umísťovanými pouze do dna nebo do pláště v těsné blízkosti rohového spoje, popřípadě bubny opatřené v plášti odstřikovacími otvory s nižší koncentrací napjatosti, jako eliptické, oválné, kalíškové v kombinaci s kruhovými otvory umístěnými na okraji pláště v blízkosti den. Odstřikovací otvory jsou zdrojem i místem vyvolávajícím únavu materiálu. Vzhledem k vrubovému účinku je ná okrajích kruhových otvorů trojnásobně vyšší napjatost než v plášti. Vysoká napjatost na okrajích otvorů způsobuje mikrotrbliny, které se postupně kumulují a znehodnocují pevnost celého bubnu.

Dosavadní způsob prodloužení životnosti odstředivkových bubnů se. prováděl takto: životnost butonu (komerčně dovolený počet let provozu) je stanoven pro nejobfížnější .podmínky .provozu. Pokud byl provoz méně Intenzivní, bylo možno po uplynutí životnosti stanovit dobu dalšího provozu z nedočerpaného počtu cyklů, vzhledem k únavě materiálu, tj. z rozdílu cyklů výpočtových a cyklů dosud dosažených.

Způsob obnovení pevnosti odstředivkových bubnů podle vynálezu spočívá v tom, že únavou znehodnocený materiál bubnů v oblasti otvorů se odstraní např. odvrtáním, přičemž .se poloměr a odstřikovacího otvoru zvětší na poloměr r, jehož hodnota se stanoví pomocí následujících Vztahů:

Ve středu výšky válcového pláště odstředivkového butonu lize předpokládat jadínioosou napjatost σ vyvolanou rotací. Maximální napjatost v oblasti oidstřiikovacího· otvoru je-v řezu kolmém na napětí a a na okraji otvoru dosahuje hodnoty 5₀ = 3 σ. Radiálním směrem od okraje otvoru rychle pokleká a její hodnota vyjádřená jako reidiukované napětí poídlé hyjpoitéizy HMH v závislosti na ir Je:

ky, = συ⁰⁰· Předpokládáme-li nyní, že σ₃ je hraniční napjatost, potom r odpovídá poloměru na nějž je nutno Odstřikovací otvor zvětšit, aby byl z okolí otvoru zcela odstraněn únavou znehodnocený materiál, tudíž r je poloměr otvoru po renovaci.

Důležitý význam při výpočtu bubnu má součinitel bezpečnosti, součinitel svaru, jakost povrchu, životnost i asymetričnost cyklu napjatosti. Aby veškeré tyto hodnoty byly při renovaci bubnu zachovány a ponechány v poměrech navržených původním výrobcem bubnu, je nutno rozsah zóny materiálu narušeného únavou v oblasti odstřikovacího otvoru určit z následující podmínky:

σ_Β = ffUoo σϋ do eUoo σϋ

σ.

(2) kde συ ~ časovaná mez únavy materiálu bubnu pro míjlvé napětí a počet cyklů Nu, stanovený z životnosti bubnu, u vzorku vrubovaného odstřlkovacím otvorem, συοο — tatáž mez pro nekonečný počet cyklů.

Tyto hodnoty se určí z Wčhlerových diagramů pro použitý materiál, viz obr. 3.

Největší rozsah zóny ovlivněné únavou, tudíž nejnepřízntvější případ nastane, použlje-li se pro výpočet nejnižší počet cyklů za životnost bubnu. Nízký počet cyklů, q. Ny = 500 000 cyklů, je udáván pro životnost zadinových bubnů recyklujících cukrovarnických odstředivek.

Hodnoty napjatosti ve vztahu (2) závisí pouze na poměru hodnot únavy—. Tento poměr pro σϋ

Nu = 500 000 cyklů byl vyšetřován u řady vybraných materiálů užívaných na pláště odstředivkových bubnů. Nejnižší nalezená hodnota σϋοο

--= 0,7 byla vzata v úvahu pro výpočet σϋ napětí cr_s oUoo d₈ == —— . σ₀ = 0,7 σ₀ = 2,1 σ. (3) συ

Dosadíme-li vztah (3) do rovnice (1) obdržíme

= 13,64, (4) kde a — je poloměr otvoru před renovací, r — vzdálenost místa v němž je zjišťována napjatost od středu otvoru, posléze též poloměr otvoru po renovaci.

V oblasti, ikjde napětí σ₈ je nad mezí únavy συοο, kumulují ise při provojzu butonu v materiálu mikrotrhlíny. Hraniční místo, v kterém již není materiál únavově poškozován, určíme z podmína

Reálným kořenem řešení této rovnice je — = r = 0,8675, tudíž únavou znehodnocený materiál je nutno odstranit až na poloměr ' ^r ' = ^{1)163 a}· ®

0,8675

Odstřikovací otvory jsou provedeny obvykle v rozsahu průměrů 4 až 8 mm. Po uplynutí první životnosti, před renovací, otěrem a korozí bývají tyto otvory zvětšeny asi o 0,2 mm na průměru. Z těchto vývodů již lze stanovit průměry otvorů potřebné k odstranění únavou znehodnoceného materiálu. Tyto hodnoty jsou uvedny v tab. 2.

Tab. 2

Základní průměr otvoru (v mm)	4	4,5	5	5,5	6	7	8
Průměr otvoru po otěru	4,2	4,7	5,2	5,7	6,2	7,2	8,2
Průměr otvoru po renovaci	4,9	5,5	6	6,6	7,2	8,3	9,5

U renovovaných otvorů je zapotřebí začistit hrany. To se provádí zkosením, zaoblením atp. Pokud by bylo požadováno další zvýšení únavové pevnosti, je možno Otvor vystružit, popřípadě prolisováním ocelové kuličky vnést do otvoru záporné předpětí. V okraji otvoru sě toto předpětí dosáhne pomocí speciálního nástroje lisováním nebo temováním. JPíři obnovení otvorů technologicky upravených, ůapř. vystružením nebo kuličkováním, je nutné po odstranění únavou znehodnoceného materiálu provést původní předepsanou technologickou úpravu, např. vystružení nebo kuličkování.

Způsob podle vynálezu umožňuje další použití vyřazených odstředivkových bubnů a prodloužení jejich životnosti téměř o stejnou dobu. Tato nová životnost několikanásobně překračuje dosavadní způsob prodloužení provozu výpočtem.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na výkrese, na němž představuje obr. 1 osový řez bubnu filtrační šaržové odstředivky s odstřikovacími otvory umístěnými na válcovém plášti. Na obr. <2 je řez kruhovým oidstřikovacím otvorem. Ná obr. 3 je znázorněn způsob zjištění tloušťky vrstvy únavou znehodnoceného materiálu v oblasti kruhového otvoru, vyšetřené pomocí Wóhlerova diagramu.

Jak patrno z obr. 1, je dno 1 bubnu filtrační odstředivky opatřeno rozetou s nábojem 2 pro uchycení bubnu k: hřídeli odstředivky. Dno 1 bubnu je spojeno s pláštěm 3 opatřeným otvory

4. Předpokládá se, že po celém plášti, neb v okrajových zónách, budou provedeny otvory kruhového tvaru. Horní okraj pláště 3 je spojen s kruhovým víkem 5. Osa otáčení je O,.

Na obr. 2 je kruhový odstřikovací otvor v řezu pláště 3. Před renovací je velikost otvoru určena průměrem D. Odebráním materiálu 7 znehodnoceného mikro trhlinami se otvor zvětší na průměr Di. Materiál 8 již není únavou znehodnocen.

Na levé straně obr. 3 je pohled na odstřikovací otvor o poloměru a. V oblasti otvoru předp jatého středním napětím σ ije vyvolána koncentrace napjatosti, jejíž průběh, podle vztahu (2), je znázorněn křivkou b. Napjatost na okraji otvoru dosahuje hodnoty σο. Renovací je otvor rozšířen na poloměr r. Průběh napjatosti v oblasti nového otvoru znázorňuje křivka c. Zvýšení napjatosti je vyvoláno zmenšením můstku pláště mezi otvory a kdrolzní Sníženou tloušťkou pláště 3 bubnu.

Rozšíření otvoru je odvozeno z Wohlerova diagramu umístěného na pravé straně obr. 3. Na vodorovnou osu diagramu je vynesena životnost bubnu, závisející na počtu cyklů N, na svislou osu napjatost. No WQhlerově křivce d stanovené pro střední míjivé napětí zkušebních, tyčí vrubovaných odstřikovacím otvorem, lbod £ζ_υΟο značí mez únavy, hod časovanou mez únavy, pro stanovenou životnost Z odstředivkového bubnu, danou počtem cyklů N_o. Z křivky d je odvozena Wohlerova křivka e pro špičkové míjivé napětí, které se vyskytuje na okraji otvoru, a z této, bezpečností snížená (křivka ř, platná pro maximální hodnoty dovoleného špičkového míjlvého napětí.

Prodloužíme-li vodorovnou tečnu 9 vedenou k dolní části křivky f, vytkne nám na křivce b bod as- Tento lbod již určuje 'velikost poměru r, potřebného k odstranění předchozím provozem bubnu únavě vyčerpaného materiálu. Renovací, tj. zvětšením otvoru, vzroste napjatost do bodu 10 na křivce c. Vodorovně z bodu 10 vedená přímka 11, protínající křivku f v bodě 12, nám posléze určuje novou životnost Z_b pro počet cyklů Nui renovovaného odstředivkového bubnu.

Způsob podle vynálezu je možno použít jak u původních klasických bubnů s rovnoměrně rozvrtaným pláštěm, tak u intenzifikovaných bubnů s různými tvary otvorů.

Claims (2)

1. PŘEDM ĚT

   VYNALEZU

   1. Způsob obnovení pevností odstředivkových bubnů filtračních odstředivek, opatřených odstřikovacími otvory, vyznačený tím, že únavou znehodnocený materiál bubnů v oblastí otvorů se odstraní, například odvrtáním, přičemž se poloměr (a) odstřikovacího otvoru zvětší na poloměr (r), jehož teoretická hodnota se stanoví pomocí vztahů kde a — je poloměr otvoru před renovací, r — je poloměr otvoru po renovaci.

   ^σΒ σϋοο aU σϋοο σϋ ^σ>
2. (2) kde συ — je časovaná mez únavy materiálu bubnu pro míjivé napětí a počet cyklů Nu, stanovený z životnosti bubnu, u vzorku vrubovaného odstřtkovacím otvorem, συοο — tatáž mez pro nekonečný počet cyklů, popřípadě ze vztahu r >-^Ά-- = 1,153 a. (5)

   0,8675

   2. Způsobí podle bodu 1 vyznačený tím, že při obnovení otvorů původně technologicky upravených například vystnužením nebo kuličkováním se provede po odstranění únavou znehodnoceného materiálu bubnů znova předepsaná technologická úprava, například vystružení nebo kuličkování.