центрифуга для очистки расплавленного металла от нерастворимых примесей

Классы МПК:C22B9/02 рафинирование зейгерованием, фильтрованием, центрифугированием, дистиллированием или ультразвуковой обработкой 
B04B5/12 центрифуги с роторами иными, чем барабаны, и создающими центробежный эффект в неподвижном корпусе 
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Протей" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-01-18
публикация патента:

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано для выделения твердой фазы из расплавленных металлов. Центрифуга содержит корпус, в котором установлен ротор с фильтром в виде двух соосно расположенных тарелей. Тарели имеют форму усеченных конусов, обращенных большими основаниями друг к другу с образованием фильтрующей щели. С меньшим основанием нижней тарели соединен винтовой спиральный конический шнек, установленный внутри обечайки. Предусмотрен механизм перемещения ротора в осевом направлении. Центрифуга снабжена лопастной насадкой, расположенной над верхней тарелью. Насадка жестко закреплена на роторе. В каждой тарели выполнены сквозные заборные отверстия. В результате обеспечивается увеличение активной зоны забора в фильтр нерастворимых примесей, находящихся в поверхностном слое расплава. 3 ил. центрифуга для очистки расплавленного металла от нерастворимых   примесей, патент № 2464331

центрифуга для очистки расплавленного металла от нерастворимых   примесей, патент № 2464331 центрифуга для очистки расплавленного металла от нерастворимых   примесей, патент № 2464331 центрифуга для очистки расплавленного металла от нерастворимых   примесей, патент № 2464331

Формула изобретения

Центрифуга для очистки расплава в ванне 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, отличающаяся тем, что она снабжена расположенной над верхней тарелью лопастной насадкой, жестко закрепленной на роторе, а в каждой тарели, в меньшем ее основании, выполнены сквозные заборные отверстия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение 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, С22В 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, С22В 9/02, В04В 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 изобретением, 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 изобретения 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 изобретения 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.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2464331

patent-2464331.pdf

Класс C22B9/02 рафинирование зейгерованием, фильтрованием, центрифугированием, дистиллированием или ультразвуковой обработкой 

способ получения литейных жаропрочных сплавов на никелевой основе -  патент 2470081 (20.12.2012)
усовершенствованный способ фильтрования расплавленных алюминия и алюминиевых сплавов -  патент 2465356 (27.10.2012)
способ переработки отходов металлических композитных материалов и устройство для его осуществления -  патент 2393242 (27.06.2010)
устройство для фильтрации расплавленных металлов и сплавов -  патент 2385354 (27.03.2010)
способ разделения карбонилов никеля и железа -  патент 2366738 (10.09.2009)
способ изменения микроструктуры серого чугуна -  патент 2341572 (20.12.2008)
способ рафинирования алюминия и алюминиевых сплавов в транспортном ковше -  патент 2337980 (10.11.2008)
установка и фильтр для фильтрования альфа-твердых включений из титановых сплавов -  патент 2329313 (20.07.2008)
способ очистки вторичных цинковых сплавов -  патент 2324750 (20.05.2008)
способ производства особо чистых металлов и монокристаллов из них -  патент 2312156 (10.12.2007)

Класс B04B5/12 центрифуги с роторами иными, чем барабаны, и создающими центробежный эффект в неподвижном корпусе 

Наверх