RU177348U1

RU177348U1 - TAP WITH HIGH OPERATING RESOURCE OF POLYURETHANE Lining

Info

Publication number: RU177348U1
Application number: RU2016118159U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Юрьевич Никитин; Андрей Генадьевич Липатов; Станислав Федорович Шинкоренко
Original assignee: Акционерное общество "СОМЭКС"
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2018-02-16

Abstract

Полезная модель относится к области горного машиностроения, производящего технологическое оборудование горно-обогатительных предприятий, в том числе трубы и отводы для транспортировки пульп внутри и вне обогатительных фабрик.Задачей настоящей полезной модели является повышение ресурса работы отвода в условиях транспортировки абразивных пульп, в том числе хвостов рудообогатительных фабрик. Поставленная задача решается путем дифференцированного утолщения слоя полиуретана, футерующего внутреннюю поверхность отвода в местах, подверженных повышенному износу абразивной пульпой.Футеровка имеет разную толщину в продольном и поперечном сечениях проточного канала отвода, изменяющуюся пропорционально коэффициентам местного сопротивления движению пульпы. Параметры слоя футеровки определяются образующей канала в виде окружности и криволинейными направляющими.Разработанные авторами новые зависимости и приемы построения проточного канала с криволинейной упрочненной футеровкой создает оптимальные гидродинамические условия работы отводов, результатом которых является многократное увеличение срока их службы.The utility model relates to the field of mining mechanical engineering, manufacturing technological equipment of mining and processing enterprises, including pipes and bends for transporting pulps inside and outside the processing plants. The purpose of this utility model is to increase the resource of work of the branch in conditions of transportation of abrasive pulps, including tailings ore processing plants. The problem is solved by differentially thickening a layer of polyurethane lining the inner surface of the outlet in places subject to increased wear by an abrasive pulp. The lining has different thicknesses in the longitudinal and cross sections of the flow channel of the outlet, which varies in proportion to the local resistance coefficients of the pulp movement. The parameters of the lining layer are determined by the channel generatrix in the form of a circle and curved guides.The authors developed new dependencies and methods for constructing a flow channel with a curved hardened lining creates optimal hydrodynamic working conditions of the branches, which result in a multiple increase in their service life.

Description

Полезная модель относится к области горного машиностроения, производящего технологическое оборудование горно-обогатительных предприятий в том числе трубы и отводы для транспортировки пульп внутри и вне обогатительных фабрик. Отвод - деталь трубопровода, предназначенная для плавного изменения направления движения пульпы. Наиболее часто применяются отводы стальные крутоизогнутые с углом изгиба 90 и реже отводы с углом изгиба 45° и 60° Стальные отводы крутоизогнутые бесшовные изготовляют методом штамповки или протяжки. Для увеличения срока службы отводов их внутренняя поверхность покрывается слоем износостойкого материала, служащего футеровкой стального корпуса отвода. Известны футерованные отводы, отличающиеся между собой конфигурацией корпуса, материалом футеровки и устройством крепления к транспортным трубопроводам (ООО «Юник Полимер»; Полимерсбыт). Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является отвод, состоящий из стального корпуса в виде изогнутого под углом отрезка стальной трубы с фланцами на торцах и слоем полиуретана, образующим футеровку ее внутренней поверхности. (Прототип.EUROCOMMA http://eurogomma.ru/). Недостатком данной конструкции отвода является его малый эксплуатационный ресурс из-за быстрого износа футеровки, особенно в местах изгиба. Задачей настоящей полезной модели является повышение длительности эксплуатации отвода с увеличением межремонтного периода в условиях транспортировки абразивных пульп, в том числе хвостов обогатительных фабрик. Поставленная задача решается путем увеличения ресурса на износ слоя полиуретановой футеровки внутренней поверхности отвода в местах, подверженных повышенному износу абразивной пульпой. Ресурс на износ характеризуется интервалом времени эксплуатации отвода до полного износа футеровки. Технический результат полезной модели достигается тем, что в отводе, состоящем из стального корпуса в виде изогнутого под углом отрезка стальной трубы с фланцами на торцах и слоем полиуретана, образующим футеровку ее внутренней поверхности, слой полиуретановой футеровки утолщен дифференцировано на искривленных участках отвода, подверженных повышенному износу абразивной пульпой. Износ футеровки при движении пульпы зависит от коэффициента трения поверхности футеровки и конфигурации трубопровода, что отражается в величинах коэффициентов гидродинамического сопротивления движению и потерь напора потока. В результате искривления потока пульпы в отводе жидкость движется с различной скоростью по вогнутой и выпуклой поверхностям изогнутой трубы, что отражается увеличением коэффициента сопротивления участка трубы и повышенным износом футеровки на выпуклой стороне. Для обеспечения равного для всех участков внутренней поверхности отвода ресурса на износ в предлагаемой модели толщина полиуретановой футеровки принята пропорциональной коэффициентам сопротивления потока на этих участках:The utility model relates to the field of mining engineering, manufacturing technological equipment of mining and processing enterprises, including pipes and bends for transporting pulps inside and outside the processing plants. Bend - a part of a pipeline designed to smoothly change the direction of movement of the pulp. The most often used steel bends with a bend angle of 90 and less often bends with a bend angle of 45 ° and 60 ° Steel seamless bends are made by stamping or drawing. To increase the service life of the bends, their inner surface is covered with a layer of wear-resistant material that serves as a lining of the steel body of the branch. Lined elbows are known, differing in the configuration of the casing, the lining material and the device for fastening to transport pipelines (LLC Unik Polymer; Polymersbyt). Closest to the proposed utility model is a branch, consisting of a steel casing in the form of an angle bent piece of steel pipe with flanges at the ends and a layer of polyurethane forming a lining of its inner surface. (Prototype. EUROCOMMA http://eurogomma.ru/). The disadvantage of this design of the branch is its small service life due to the rapid wear of the lining, especially in places of bending. The objective of this utility model is to increase the duration of the operation of the outlet with an increase in the overhaul period in the conditions of transportation of abrasive slurries, including tailings of concentration plants. The problem is solved by increasing the resource for wear of the layer of polyurethane lining of the inner surface of the outlet in places subject to increased wear by abrasive pulp. The wear life is characterized by the interval of operation time of the branch to the complete wear of the lining. The technical result of the utility model is achieved by the fact that in the branch, consisting of a steel body in the form of an angle section of a steel pipe with flanges at the ends and a layer of polyurethane forming the lining of its inner surface, the layer of polyurethane lining is thickened differentially on the curved sections of the branch subject to increased wear abrasive pulp. The wear of the lining during the movement of the pulp depends on the friction coefficient of the surface of the lining and the configuration of the pipeline, which is reflected in the values of the coefficients of hydrodynamic resistance to movement and loss of pressure head. As a result of the curvature of the pulp stream in the drain, the fluid moves at different speeds along the concave and convex surfaces of the curved pipe, which is reflected by an increase in the resistance coefficient of the pipe section and increased wear of the lining on the convex side. To ensure equal for all sections of the inner surface of the resource for wear, in the proposed model, the thickness of the polyurethane lining is taken proportional to the coefficients of flow resistance in these areas:

где hi, ζi - соответственно толщина слоя полиуретана и коэффициент сопротивления потока на искривленном участке отвода, hn, ζn - соответственно толщина слоя полиуретана и коэффициент сопротивления потока на прямолинейном участке трубопровода, к - коэффициент запаса ресурса на износ футеровки на искривленном участке отвода (k=1-2). В качестве средних показателей при расчетах параметров футеровки при плавном изгибе отвода могут быть приняты следующие значения коэффициентов сопротивления ζi=0,17, ζn=0,12 и соответственно высоту утолщенного слоя полиуретана, равнойwhere hi, ζi are the thickness of the polyurethane layer and the coefficient of flow resistance in the curved section of the pipe outlet, hn, ζn are the thickness of the polyurethane layer and the coefficient of flow resistance in the straight section of the pipeline, k is the safety factor for the wear of the lining in the curved section of the pipe (k = 1-2). The following values of resistance coefficients ζi = 0.17, ζn = 0.12 and, accordingly, the height of the thickened polyurethane layer equal to

hi=1,4 k hn.hi = 1.4 k hn.

Таким образом, в соответствии с задачей повышения ресурса работы отвода, футеровка в продольном и поперечном сечениях проточного канала предлагаемой модели отвода имеет разную, изменяющуюся пропорционально местным коэффициентам сопротивления движению пульпы толщину, и ее параметры определяются образующей канала и криволинейными направляющими. С учетом этого авторами разработаны зависимости для определения оптимальных параметров криволинейного покрытия полиуретаном внутренней поверхности отвода. Координаты продольного и поперечного сечений канала с различной толщиной футеровки определяются образующей канала в виде окружности и направляющей (Описывающей профиль слоя футеровки и расположенной в плоскости центрального сечения отвода (см. ниже).Thus, in accordance with the task of increasing the life of the outlet, the lining in the longitudinal and cross sections of the flow channel of the proposed outlet model has a different thickness that varies in proportion to the local coefficients of resistance to the movement of the pulp, and its parameters are determined by the channel generatrix and curved guides. With this in mind, the authors developed dependencies for determining the optimal parameters of curvilinear coating with polyurethane of the internal surface of the tap. The coordinates of the longitudinal and transverse sections of the channel with different thickness of the lining are determined by the generatrix of the channel in the form of a circle and a guide (Describing the profile of the layer of the lining and located in the plane of the central section of the branch (see below).

На фиг. 1, 2 схематично показаны элементы отвода, футерованные полиуретановым полимером.In FIG. 1, 2 schematically illustrates exhaust elements lined with a polyurethane polymer.

На фиг. 1а приведен общий вид отвода сбоку, на фиг. 1б - вид от- вода по А с торца, где 1- стальной корпус отвода с углом изгиба 90°, 2 - прикрепленный к корпусу фланец, 3 - слой полиуретановой футеровки.In FIG. 1a is a side elevational view of the outlet, in FIG. 1b is an end view along A from the end, where 1 is a steel branch body with a bend angle of 90 °, 2 is a flange attached to the body, 3 is a layer of polyurethane lining.

На фиг. 2 показаны продольное и поперечные сечения проточного канала отвода, футерованного полиуретаном, где 4 - внутренняя поверхность стального корпуса отвода, покрытая клеем, Ro, Ro1-соответственно радиусы выпуклого и вогнутого участков металлического корпуса, r - радиус окружности - образующей проточного канала, Rn, Rn1 - соответственно радиусы направляющих образующей проточного канала со стороны вогнутой и выпуклой стенок отвода, hi - максимальная толщина полиуретановой футеровки, ht - толщина футеровки на торце проточного канала,In FIG. 2 shows the longitudinal and cross sections of the flow channel of the exhaust pipe lined with polyurethane, where 4 is the inner surface of the steel body of the pipe covered with glue, Ro, Ro1 are the radii of the convex and concave sections of the metal body, r is the radius of the circle forming the flow channel, Rn, Rn1 - respectively, the radii of the guides forming the flow channel from the side of the concave and convex walls of the outlet, hi is the maximum thickness of the polyurethane lining, ht is the thickness of the lining at the end of the flow channel,

ΔRo=О1-О.ΔRo = O1-O.

При футеровании внутренней поверхности отвода учитывается условие соблюдения равенства диаметров стальных отвода и трубопровода, изгиба проточного канала, где наблюдаются повышенные сопротивление движущемуся потоку пульпы и износ футеровки, соблюдается также равенство толщин футеровок в соединяемых торцах. Координаты направляющей образующей проточного канала в виде окружности 2πr определяются из зависимости:When lining the inner surface of the branch, the condition for observing the equality of the diameters of the steel branch and the pipeline, the bending of the flow channel, where increased resistance to the moving pulp stream and wear of the lining are observed, is also observed equal thickness of the linings in the joined ends. The coordinates of the guide generatrix of the flow channel in the form of a circle 2πr are determined from the dependence:

где Δh=hi-ht; ΔR0=O1-O=Δh/(1-sin45°). - смещение центра вращения O1 радиусов направляющих Rn и Rn1 относительно центра изгиба корпуса отвода О. В соответствии с данной зависимостью слой футеровки имеет максимальную толщину в центре вогнутой внутренней поверхности стального канала. Для определения параметров проточного канала также может быть использована вторая направляющая, проходящая на диаметрально противоположной стороне канала.where Δh = hi-ht; ΔR0 = O1-O = Δh / (1-sin45 °). - the shift of the center of rotation O1 of the radii of the guides Rn and Rn1 relative to the center of bend of the branch housing O. In accordance with this dependence, the lining layer has a maximum thickness in the center of the concave inner surface of the steel channel. To determine the parameters of the flow channel, a second guide can also be used, passing on the diametrically opposite side of the channel.

С ее помощью уточняется допустимое соотношение толщин футеровки на противоположных в плоскости изгиба стальных стенках отвода. Разработанные авторами зависимости и приемы построения проточного канала отвода с криволинейной футеровкой создают оптимальные гидродинамические и эксплуатационные условия работы отводов, в том числе:With its help, the allowable ratio of the thicknesses of the lining on the steel walls of the branch opposite to the bending plane is specified. The dependencies and techniques developed by the authors for constructing a flow channel of the outlet with a curvilinear lining create optimal hydrodynamic and operational conditions for the operation of branches, including:

- максимальное увеличение толщины слоя футеровки осуществлено в месте изгиба проточного канала, где наблюдается повышенное сопротивление потоку пульпы и износ футеровки;- the maximum increase in the thickness of the lining layer is carried out at the bend of the flow channel, where there is increased resistance to the flow of pulp and wear of the lining;

- сечение проходного канала имеет форму круга на всем протяжении отвода;- the cross section of the passage channel has a circle shape throughout the entire branch;

- выдержано условие плавного перехода от утолщенного участка футеровки к толщине на торцах изогнутой трубы. Последняя равна номинальной толщине футеровки в примыкающих к отводу труб: hn=ht;- the condition of a smooth transition from the thickened section of the lining to the thickness at the ends of the curved pipe is met. The latter is equal to the nominal thickness of the lining in adjacent pipes: hn = ht;

- сохранена достаточная толщина футеровки на участке поверхности канала, расположенном напротив участка с увеличенной толщиной слоя.- a sufficient thickness of the lining has been preserved in the channel surface section located opposite the section with the increased layer thickness.

Конструктивные элементы, увеличивающие срок эксплуатации отводов и примененные авторами в разработанной модели, являются новыми. Новым является продольный профиль проточного канала отвода с футеровкой, изогнутой вдоль и поперек канала пропорционально частным коэффициентам гидродинамического сопротивления движению пульпы на отдельных участках. Параметры оригинального профиля определяются по разработанным авторами зависимостям (2, 3). Промышленная полезность предлагаемой модели заключается в увеличении эксплуатационного ресурса отвода за счет оптимальных параметров криволинейного покрытия полиуретаном его внутренней поверхности и снижения затрат на ремонт и замену отводов. Изготовление данной модели отвода включает изготовление изогнутого стального корпуса методом протяжки участка трубы, приготовление полиуретанового композита, термическую подготовку сырья с доведением до расплавленного состояния, покрытие внутренней поверхности отвода расплавом полиуретанового сырья путем применения метода свободной заливки с использованием литьевой машины и сборной литьевой формы, придающей футеровке и проточному каналу заданную конфигурацию. Параметры формы определяются по зависимостям (2, 3).Structural elements that increase the life of the bends and used by the authors in the developed model are new. New is the longitudinal profile of the flow channel of the outlet with a lining bent along and across the channel in proportion to the partial coefficients of hydrodynamic resistance to the movement of the pulp in individual sections. The parameters of the original profile are determined by the dependencies developed by the authors (2, 3). The industrial utility of the proposed model is to increase the operational resource of the tap due to the optimal parameters of curvilinear polyurethane coating of its inner surface and reduce the cost of repair and replacement of bends. The manufacture of this model of the outlet includes the manufacture of a curved steel casing by drawing a portion of the pipe, preparation of the polyurethane composite, thermal treatment of the raw materials to a molten state, coating the inner surface of the outlet with a melt of polyurethane raw materials by using the free casting method using an injection molding machine and a prefabricated injection mold that gives the lining and flow channel a given configuration. Form parameters are determined by the dependencies (2, 3).

Claims

An outlet consisting of a steel casing in the form of a piece of steel pipe bent at an angle with flanges at the ends and lined with a layer of polyurethane, characterized in that the layer of polyurethane lining has different thicknesses in the longitudinal and transverse sections of the flow channel of the outlet, depending on the coefficient of local resistance to the movement of the pulp , and the parameters of the lining layer are determined by the generatrix of the channel in the form of a circle 2 πr and guides:

R _n = R _o -h _i + Δh / (1-sin45 °),

R _n1 = R _n -2r,

where r is the radius of the circumference of the generatrix of the flow channel equal to the radius of the linear pipe to which the branch is attached, R _n , R _n1 are the radii of the guides of the generatrix of the flow channel from the side of the concave and convex walls of the branch, R _o is the radius of the convex section of the steel body of the branch, hi is the maximum thickness of the polyurethane lining layer, Δh = h _i -h _t , h _i = ξ _i / ξ _n kh _t , where ξ _i , ξ _n are the hydrodynamic resistance coefficients of the curved outlet channel and linear pipe, ξ _i / ξ _n = 0.17 / 0.12, k is the operational safety factor Nogo resource, k = 1-2, h _t - the thickness of the lining layer in an end face of the linear tube, attachable to outlet end.