RU2346752C1

RU2346752C1 - Suspension separation centrifuge

Info

Publication number: RU2346752C1
Application number: RU2007116895/12A
Authority: RU
Inventors: Валерий Сергеевич Постников (RU); Валерий Сергеевич Постников; Петр Федорович Нешков (RU); Петр Федорович Нешков; ков Сергей Иванович Кир (RU); Сергей Иванович Киряков
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2009-02-20
Also published as: RU2007116895A

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: proposed centrifuge incorporates a tapered-cylinder hollow rotor housing an auger to move precipitate and made up of a housing representing a drum and a tape helix fitted on the rotor outer surface, its edge being reinforced by protective plates. The said protective plates represent the tape made up of separate sectors attached on to both helix sides all over its length to a chute open, in its cross section, towards the rotor wall.

EFFECT: auger longer life, lower repair costs.

2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к оборудованию для разделения в центробежном поле суспензий, содержащих частицы абразивных твердых материалов. Одним из наиболее динамично развивающихся типов разделительного оборудования являются непрерывно действующие центрифуги со шнековой выгрузкой осадка. Они нашли применение в химической, гидрометаллургической и горнодобывающей промышленности.The present invention relates to equipment for separation in a centrifugal field of suspensions containing particles of abrasive solid materials. One of the most dynamically developing types of separation equipment is continuous centrifuges with auger sludge discharge. They have found application in the chemical, hydrometallurgical and mining industries.

Известна высокопроизводительная осадительно-фильтрующая центрифуга американской фирмы «Decanter Machine Inc.», предназначенная для обезвоживания каменноугольной пыли после гидротранспортирования (см. Борц М.А., Бочков Ю.Н., Зарубин Л.С. «Шнековые осадительные центрифуги для угольной промышленности». Изд-во «Недра», М., 1970). Она содержит полый цилиндроконический ротор, внутри которого соосно размещен полый барабан с закрепленной на его наружной поверхности винтовой лентой или ленточной спиралью, соскребающей слой осадка с внутренней поверхности ротора. Ленточная спираль испытывает со стороны абразивного осадка противодействие в основном на наружную кромку и частично на атакующую поверхность, обращенную и сторону выгрузки. Поэтому для упрочнения поверхности шнека центрифуги ленточная спираль с торца и с атакующей стороны защищена керамическими пластинами трапециевидной формы, прикрепленными с помощью водостойкой клеевой композиции. Для разделения водных суспензий использование клеевых композиций вполне допустимо. Однако при работе с химически агрессивными суспензиями подобная защита неприемлема. При этом также значительно сокращается количество материалов, из которых возможно изготовление защитных пластин, поскольку в этом случае они должны быть не только износостойкими, но и коррозионно-устойчивыми в данной среде.Known high-performance precipitation-filtering centrifuge of the American company "Decanter Machine Inc.", designed for dehydration of coal dust after hydrotransport (see Borts MA, Bochkov Yu.N., Zarubin LS "Screw sedimentation centrifuges for the coal industry" Publishing House "Nedra", M., 1970). It contains a hollow cylindrical-conical rotor, inside of which a hollow drum is coaxially placed with a screw tape or a tape spiral fixed on its outer surface, scraping a layer of sediment from the inner surface of the rotor. The tape spiral experiences from the side of the abrasive deposit a reaction mainly on the outer edge and partially on the attacking surface, facing the discharge side. Therefore, to harden the surface of the centrifuge screw, the tape spiral from the end and from the attacking side is protected by trapezoidal ceramic plates attached with a waterproof adhesive composition. For the separation of aqueous suspensions, the use of adhesive compositions is quite acceptable. However, when working with chemically aggressive suspensions, such protection is unacceptable. At the same time, the number of materials from which the manufacture of protective plates is possible is also significantly reduced, since in this case they must be not only wear-resistant, but also corrosion-resistant in this environment.

Известна осадительная центрифуга, шнек которой упрочнен по патенту Польши №132641, МПК В23К 31/04, публ. 30.04.86. Способ крепления вставок из карбидов металлов к стальным лопастям шнека заключается в том, что на лопастях, образующих винтовую поверхность шнека, выполняются радиальные щели, ширина которых равна ширине вставки, а глубина - меньше высоты вставки. Последняя устанавливается так, чтобы ее верхняя плоскость выступала над поверхностью лопастей, а боковые поверхности вставок располагались вдоль оси щелей. С помощью газовой горелки лопасти нагреваются до температуры около 475 К, а вставки - до 875 К, после чего заваривается шов и приваривается нижняя поверхность вставки к телу лопасти. Этот способ упрощает технологию крепления вставок и использование вставок небольших размеров при сохранении эксплуатационных свойств шнека.A precipitation centrifuge is known, the screw of which is hardened according to the Polish patent No. 132641, IPC B23K 31/04, publ. 04/30/86. The method of attaching metal carbide inserts to steel auger blades is that radial slots are made on the blades forming the screw surface of the auger, the width of which is equal to the width of the insert, and the depth is less than the height of the insert. The latter is set so that its upper plane protrudes above the surface of the blades, and the lateral surfaces of the inserts are located along the axis of the slots. Using a gas burner, the blades are heated to a temperature of about 475 K, and the inserts are heated to 875 K, after which the seam is welded and the lower surface of the insert is welded to the body of the blade. This method simplifies the technology of fastening the inserts and the use of inserts of small sizes while maintaining the operational properties of the screw.

Недостатком центрифуги является малый срок службы шнека, так как допускается ограниченное (два-три раза) количество замен вставок.The drawback of the centrifuge is the short service life of the screw, since a limited (two to three times) number of insert replacements is allowed.

Известен способ крепления твердосплавных пластин к виткам шнеков осадительных центрифуг, основанный на том, что пластины предварительно припаиваются к державкам, а затем уже державки привариваются к шнеку. Существует также способ крепления пластин к державкам винтами. Оба способа описаны в заявке США №366102, приоритет 06.04.82, НКИ 494/53. Оба они неудобны: в первом случае пластину нельзя заменить без нагрева шнека и зачистки державки, во втором необходимо законтривать винты против самопроизвольного раскручивания из-за вибраций центрифуги.A known method of fastening carbide plates to the turns of screws of precipitation centrifuges, based on the fact that the plates are pre-soldered to the holders, and then the holders are welded to the screw. There is also a method of fixing the plates to the holders with screws. Both methods are described in US application No. 366102, priority 06.04.82, NCI 494/53. Both of them are inconvenient: in the first case, the plate cannot be replaced without heating the screw and stripping the holder; in the second, it is necessary to lock the screws against spontaneous unwinding due to centrifuge vibrations.

Взамен этих способов предложен способ упрочнения поверхности шнека центрифуги по патенту США №4416656, МПК В04В 1/20, публ. 22.11.83, предлагающий крепить пластины к державкам на заклепках, которые легко высверлить или срезать при операции замены пластины.Instead of these methods, a method for hardening the surface of the centrifuge screw according to US patent No. 4416656, IPC B04B 1/20, publ. 11.22.83, proposing to fasten the plates to the holders on the rivets, which are easy to drill or cut during the replacement operation of the plate.

Во время заводской сборки клепка производится до приварки державок к шнеку. Недостатки - трудоемкость операций по укреплению витков шнеков и ограниченный срок службы шнека, поскольку державки к его виткам привариваются, а при их срезании деформируются витки, в результате чего замену державок можно производить лишь два-три раза.During factory assembly, riveting is done before welding the holders to the screw. Disadvantages - the complexity of operations to strengthen the turns of the screws and the limited service life of the screw, since the holders are welded to its turns, and when they are cut, the turns are deformed, as a result of which the holders can be replaced only two to three times.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является центробежный аппарат по патенту США №3764062, МПК В04В 1/00, 1/20, 1973, содержащий цилиндроконический полый ротор, установленный в нем шнек для транспортирования осадка, состоящий из корпуса - барабана и укрепленной на его наружной поверхности ленточной спирали с упрочненной защитными пластинами кромкой. Это техническое решение принято за прототип.The closest in technical essence to the claimed is a centrifugal apparatus according to US patent No. 3764062, IPC V04V 1/00, 1/20, 1973, containing a cylindrical hollow rotor, a screw installed in it for transporting sediment, consisting of a housing - a drum and mounted on it the outer surface of the tape spiral with the edge reinforced with protective plates. This technical solution is taken as a prototype.

Защитные пластины в устройстве - прототипе подвергают для повышения твердости закаливанию и крепят к ленточной спирали заклепками или посредством сварки. При укреплении спирали шнека термозакаленными пластинами или пластинами, изготовленными из карбидовольфрамовой композиции, существенно удлиняется срок службы шнека и центрифуги. Но устройство-прототип с защищенным от абразивного износа шнеком не обладает коррозионной стойкостью к агрессивным, в частности к азотно-солянокислым средам. Кроме того, медьсодержащие припои, которыми пластины из карбидовольфрамового сплава припаиваются к металлу шнека, еще менее стойки в коррозионном отношении, чем сами пластины. В соответствии с патентом США №3764062 возможно использование защитных пластин, изготовленных из того же материала, что и шнек. При этом срок защитного действия таких пластин невелик по причине их абразивного износа. Иными словами, решение-прототип обусловливает сокращение срока службы шнека и увеличение затрат на его ремонт, особенно в случае крепления пластин к ленточной спирали посредством сварки, поскольку такое крепление не может быть многократным, как, например, крепление заклепками.The protective plates in the prototype device are subjected to hardening to increase hardness and fastened to the tape spiral with rivets or by welding. When reinforcing the screw spiral with thermally quenched plates or plates made of tungsten carbide composition, the service life of the screw and centrifuge is significantly extended. But the prototype device with a screw protected against abrasive wear does not possess corrosion resistance to aggressive, in particular to nitrogen-hydrochloric acid environments. In addition, copper-containing solders, by which carbide-tungsten alloy plates are soldered to the screw metal, are even less corrosion resistant than the plates themselves. In accordance with US patent No. 3764062 it is possible to use protective plates made of the same material as the screw. At the same time, the protective action of such plates is small due to their abrasive wear. In other words, the prototype solution leads to a reduction in the service life of the screw and an increase in the cost of repairing it, especially in the case of fastening the plates to the tape spiral by welding, since such fastening cannot be repeated, such as fastening with rivets.

Вышеперечисленных недостатков лишена заявляемая центрифуга, предназначенная для непрерывного разделения суспензий, содержащих частицы в основном из абразивных твердых материалов. Она, как и прототип, содержит цилиндроконический полый ротор и соосно установленный в нем шнек для транспортирования осадка, состоящий из корпуса-барабана и размещенной на его наружной поверхности ленточной спирали с упрочненной защитными пластинами кромкой. Заявляемая центрифуга отличается от прототипа тем, что защитные пластины выполнены в виде составленной из отдельных секторов ленты, прикрепленной с обеих сторон спирали по всей ее длине с образованием в поперечном сечении желоба, открытого в сторону стенки ротора.The above disadvantages are deprived of the inventive centrifuge, designed for continuous separation of suspensions containing particles mainly from abrasive solid materials. It, like the prototype, contains a cylindrical hollow rotor and a coaxially mounted auger for transporting sludge, consisting of a drum casing and a tape spiral placed on its outer surface with an edge reinforced with protective plates. The inventive centrifuge differs from the prototype in that the protective plates are made in the form of a tape made up of individual sectors, attached on both sides of the spiral along its entire length with the formation of a cross section in the cross section open towards the rotor wall.

В соответствии с п.2 формулы изобретения толщина защитных лент, составленных из секторов, и их крепление к спирали обеспечивают возможность их упругой деформации относительно спирали в поперечном к ее боковой поверхности направлении.In accordance with claim 2, the thickness of the protective tapes made up of sectors and their fastening to the spiral enable them to be elasticly deformed relative to the spiral in the direction transverse to its lateral surface.

На прилагаемых к заявке чертежах представлен вариант выполнения заявляемого технического решения. На фиг.1 изображен общий вид заявляемой центрифуги, а на фиг.2 - вид А в увеличенном масштабе, где показано крепление упрочняющих лент из секторов к спирали шнека.On the drawings attached to the application, an embodiment of the claimed technical solution is presented. Figure 1 shows a General view of the inventive centrifuge, and Figure 2 is a view A on an enlarged scale, which shows the fastening of the reinforcing tapes from the sectors to the spiral of the screw.

Центрифуга для разделения суспензий содержит цилиндроконический полый ротор 1 и установленный в нем шнек 2 для транспортирования осадка. Шнек 2 состоит из корпуса-барабана 3 и размещенной на его наружной поверхности ленточной спирали 4, по всей длине которой с обеих сторон прикреплены защитные ленты, составленные из секторов 5 и закрепленные, например, с помощью заклепок 6. Ленточная спираль 4 размещена на наружной поверхности барабана 3, установленного соосно с ротором 1 центрифуги. Защитные сектора 5 прикреплены к спирали 4 шнека 2 так, что наружные их части консольно выступают по направлению к ротору 1 за кромку спирали 4. В результате кромка спирали 4 и примыкающие к ней с обеих сторон защитные сектора 5 образуют в поперечном сечении желоб, открытый в сторону ротора 1. Желоб имеет длину, равную длине ленточной спирали 4 по кромке.The centrifuge for separating suspensions contains a cylindrical hollow rotor 1 and a screw 2 installed therein for transporting the sediment. The screw 2 consists of a drum casing 3 and a tape spiral 4 located on its outer surface, along the entire length of which protective tapes are made on both sides, made up of sectors 5 and secured, for example, with rivets 6. The tape spiral 4 is placed on the outer surface a drum 3 mounted coaxially with the rotor 1 of the centrifuge. The protective sectors 5 are attached to the spiral 4 of the screw 2 so that their outer parts cantilever protrude towards the rotor 1 beyond the edge of the spiral 4. As a result, the edge of the spiral 4 and the protective sectors 5 adjacent to it on both sides form a cross section in cross section open in rotor side 1. The trough has a length equal to the length of the tape spiral 4 along the edge.

Торцы защитных секторов 5 установлены к внутренней поверхности ротора 1 с зазором, размер которого соизмерим с размерами абразивных частиц в исходной суспензии. Поскольку сектора 5 выполнены из металлического листа небольшой толщины и прикреплены к спирали 4 точечно, например с помощью заклепок 6, этим обеспечивается возможность их упругой деформации под воздействием небольших усилий со стороны осадка в поперечном сечении по отношению к боковым поверхностям ленточной спирали 4.The ends of the protective sectors 5 are installed to the inner surface of the rotor 1 with a gap, the size of which is comparable with the size of the abrasive particles in the initial suspension. Since the sectors 5 are made of a metal sheet of small thickness and are attached to the spiral 4 pointwise, for example with rivets 6, this makes it possible to elastic deform under the influence of small forces from the sediment side in cross section with respect to the side surfaces of the tape spiral 4.

Центрифуга с заявленными конструктивными признаками работает следующим образом. После запуска, то есть после достижения подвижными узлами машины номинального числа оборотов, в нее для разделения на твердую и жидкую составляющие подают с заданным расходом исходную суспензию с твердыми частицами, обладающими абразивными свойствами. Под действием центробежных сил твердые частицы, как более плотные по сравнению с жидкостью, оседают на внутренней поверхности вращающегося ротора 1, в котором вращается коаксиально установленный в нем шнек 2. Ленточной спиралью 4 шнека 2 осевшие в роторе частицы твердой фазы поступательно перемещаются к выгрузному отверстию. При этом через зазоры между поверхностью ротора 1 и торцами защитных секторов 5 отдельные частицы твердой фазы попадают внутрь желоба, постепенно заполняя его, после чего торцом ленточной спирали становится поверхность, образованная внутри желоба твердыми частицами. Иными словами, с момента заполнения желоба твердой фазой при выгрузке происходит трение осадка по осадку, в результате чего защитные сектора 5 ленточной спирали 4 по торцам не изнашиваются.A centrifuge with the claimed design features works as follows. After starting, that is, after the moving parts of the machine reach the nominal speed, an initial suspension with solid particles having abrasive properties is fed into it for separation into solid and liquid components with a given flow rate. Under the action of centrifugal forces, solid particles, as denser as compared with the liquid, settle on the inner surface of the rotating rotor 1, in which the screw 2 coaxially mounted in it rotates. With a spiral tape 4 of the screw 2, the solid phase particles settled in the rotor translationally move to the discharge hole. In this case, through the gaps between the surface of the rotor 1 and the ends of the protective sectors 5, individual particles of the solid phase enter the groove, gradually filling it, after which the surface formed by solid particles inside the groove becomes the end of the ribbon spiral. In other words, from the moment the gutter is filled with a solid phase during unloading, sludge friction occurs along the sediment, as a result of which the protective sectors 5 of the tape spiral 4 do not wear out at the ends.

При большом содержании твердой фазы в исходной суспензии на поверхности ротора 1 образуется слой осадка значительной толщины. При этом с осадком контактирует также атакующая поверхность защитной ленты, составленной из секторов 5. Но вследствие их небольшой толщины, консольности и способности деформироваться под действием перемещаемого осадка происходит очень незначительный износ атакующей поверхности секторов 5 из-за их податливости (аналогично тому, как не поддаются истиранию движущиеся в абразивной среде гуммированные детали).With a high solids content in the initial suspension, a sediment layer of considerable thickness forms on the surface of the rotor 1. At the same time, the attacking surface of the protective tape made up of sectors 5 is also in contact with the precipitate. However, due to their small thickness, cantileverness and ability to deform under the action of the transported sludge, the attacking surface of sectors 5 is very slightly worn out due to their flexibility (similar to abrasion gummed parts moving in an abrasive medium).

Таким образом, применение тонких защитных секторов, изготовленных из стойких в коррозионном отношении в данной жидкой среде металлов, одновременно решает задачу защиты ленточной спирали от абразивного износа. Конечно, и эта защита не гарантирует безремонтную работу шнека в течение всего срока службы центрифуги. Однако замена защитных секторов на новые при креплении их с помощью заклепок или винтов не является столь серьезной по трудозатратам и стоимости по сравнению с известными решениями.Thus, the use of thin protective sectors made of metals that are resistant to corrosion in a given liquid medium simultaneously solves the problem of protecting the tape spiral from abrasive wear. Of course, this protection does not guarantee the maintenance-free operation of the auger during the entire service life of the centrifuge. However, replacing the protective sectors with new ones when fastening them with rivets or screws is not so serious in terms of labor costs and cost in comparison with the known solutions.

И, наконец, предложенное техническое решение допускает реверсивную работу шнека, то есть вращение его как по часовой стрелке, так и против, так как обе поверхности спирали шнека защищены идентично. Способ кратковременного реверсирования в непрерывно действующих машинах используют в случае забивания твердой фазой всего пространства между шнеком и ротором для разрыхления осадка и последующего его удаления из центрифуги.And, finally, the proposed technical solution allows reverse operation of the screw, that is, its rotation both clockwise and counterclockwise, since both surfaces of the screw spiral are protected identically. The method of short-term reversal in continuously operating machines is used if the solid phase clogs the entire space between the screw and rotor to loosen the precipitate and then remove it from the centrifuge.

Claims

1. A centrifuge for separating suspensions, containing a cylindrical hollow rotor, an auger installed in it for transporting sludge, consisting of a drum housing and a tape spiral placed on its outer surface with an edge reinforced with protective plates, characterized in that the protective plates are made up of individual sectors of the tape attached on both sides of the spiral along its entire length with the formation in the cross section of the groove open to the side of the rotor wall.

2. A centrifuge for separating suspensions according to claim 1, characterized in that the thickness of the protective sectors and their attachment to the tape spiral are made with the possibility of their elastic deformation relative to the spiral in the direction transverse to its lateral surface.