В данной статье подробно описывается кольцо горелки конусной дробилки – важный уплотнительный и защитный компонент, расположенный между ключевыми узлами, такими как регулировочное кольцо и основная рама, или подвижный и неподвижный конусы. Его основные функции включают в себя высокотемпературную герметизацию (выдерживает температуру до 150°C), предотвращение загрязнения, теплоизоляцию и поглощение вибрации, что требует термостойкости, маслостойкости и механической прочности.
Кольцо горелки имеет композитную конструкцию, состоящую из металлического каркаса (низкоуглеродистая или легированная литая сталь) с U/L-образным поперечным сечением, уплотнительной прокладки (высокотемпературная резина, графитовый композит или армированный металлом войлок), удерживающих канавок, фланцевых кромок и дополнительных вентиляционных отверстий.
Металлический каркас изготавливается методом литья в песчаные формы: выбор материала (Q235 или ЗГ230–450), изготовление модели с усадкой, формовка в песчано-глинистые формы, плавка и заливка (температура 1450–1480 °C), охлаждение и выбивка, а также отжиг для снятия напряжений. Процесс механической обработки и изготовления включает в себя механическую обработку каркаса, подготовку герметизирующего слоя, приклеивание слоя термостойким клеем, финишную обработку и дополнительную обработку поверхности.
Контроль качества включает испытания материалов (химический состав, прочность на разрыв, твёрдость), проверку размеров (точность КИМ), испытания на прочность сцепления, оценку эффективности уплотнений (циклическое изменение давления и температуры), а также визуальный и функциональный контроль. Это гарантирует надёжную герметизацию кольца горелки в условиях высоких температур и вибрации, защиту внутренних компонентов и эффективную работу дробилки.
Подробное описание компонента факельного кольца конусной дробилки
1. Функция и роль факельного кольца
Кольцо горелки конусной дробилки (также известное как огневое кольцо или уплотнительное кольцо) — это важный уплотнительный и защитный компонент, расположенный между регулировочным кольцом и основной рамой или между подвижным конусом и неподвижным конусом. Его основные функции включают:
Высокотемпературная герметизация: Выдерживают тепло трения, выделяющееся во время дробления (температура до 150 °C), сохраняя герметичность, предотвращая утечку смазочного масла или попадание охлаждающей воды.
Предотвращение загрязнения: предотвращает попадание пыли, частиц руды и другого мусора во внутреннюю систему смазки, снижая износ подшипников и шестерен.
Теплоизоляция: разделение высокотемпературной дробильной камеры от низкотемпературной системы смазки, защита чувствительных компонентов от теплового повреждения.
Поглощение вибраций: Поглощение незначительных радиальных и осевых вибраций между сопрягаемыми деталями, снижение шума и продление срока службы смежных компонентов.
Учитывая воздействие высоких температур, истирания и химической коррозии (от рудных минералов), кольцо горелки должно обладать высокой термостойкостью (до 200 °C), маслостойкостью и механической прочностью.
2. Состав и строение факельного кольца
Кольцо горелки обычно представляет собой кольцевой компонент композитной конструкции, сочетающий металлические и неметаллические материалы. Его основные компоненты и конструктивные элементы включают:
Металлический каркас: Круглое основание из низкоуглеродистой стали (сталь Q235 или 10#), обеспечивающее структурную жёсткость. Оно имеет U-образное или L-образное поперечное сечение для поддержки герметика и обеспечения стабильности размеров при нагревании.
Уплотнительная прокладка: Износостойкий, термостойкий материал, приклеенный или механически закрепленный к металлическому каркасу. Распространенные материалы:
Высокотемпературная резина (ЭПДМ или Витон): Устойчив к маслам и температурам до 200°C, используется в условиях умеренного нагрева.
Композит с графитовым наполнением: Повышает термостойкость (до 300°C) и самосмазываемость, подходит для сред с высоким коэффициентом трения.
Металлоармированный войлок: Спрессованная шерсть или синтетические волокна, пропитанные термостойкой смолой, обеспечивающие хорошую прилегаемость к неровным поверхностям.
Удерживающие канавки: Кольцевые канавки на металлическом каркасе для фиксации уплотнительной прокладки, предотвращая ее отсоединение при вибрации.
Кромки фланцев: Тонкие, гибкие выступы на уплотнительной прокладке, которые прижимаются к сопрягаемым поверхностям (регулировочному кольцу или основной раме), создавая герметичное уплотнение под предварительной нагрузкой.
Вентиляционные отверстия (опционально): Небольшие отверстия, просверленные в металлическом каркасе, для выпуска скопившегося воздуха или влаги, что предотвращает повышение давления, которое может нарушить герметичность.
3. Процесс литья металлического каркаса
Металлический каркас кольца горелки часто изготавливается методом литья в песчаные формы в целях экономической эффективности и придания ему сложной формы:
Выбор материала:
Низкоуглеродистая сталь (Q235) предпочтительна благодаря хорошим литейным свойствам, свариваемости и умеренной прочности (предел прочности на разрыв ≥375 МПа). Для высоконапряжённых конструкций для повышения жёсткости используется легированная литая сталь (ЗГ230–450).
Изготовление выкроек:
Изготавливается деревянная или пенопластовая модель, повторяющая внешний диаметр кольца (обычно 300–1200 мм), внутренний диаметр и форму поперечного сечения (U/L-образную). Припуски на усадку (1,2–1,5%) учитывают усадку при охлаждении.
Формование:
Сырые песчаные формы изготавливаются методом литья под давлением с использованием песчаного стержня для формирования внутреннего канала. Полость формы покрывается глиняной пропиткой для обеспечения гладкой поверхности отливки.
Плавка и заливка:
Сталь выплавляют в вагранке или электропечи при температуре 1500–1550 °C, химический состав контролируют следующим образом: C 0,12–0,20%，Мн 0,3–0,6% (для Q235) для предотвращения хрупкости.
Заливка производится при температуре 1450–1480 °C с помощью ковша, с постоянной скоростью потока для заполнения полости формы без турбулентности, что снижает пористость.
Охлаждение и вытряхивание:
Отливка охлаждается в форме в течение 12–24 часов для минимизации термических напряжений, затем удаляется вибрацией. Остатки песка очищаются дробеструйной очисткой (стальная дробь G40).
Термическая обработка:
Отжиг при температуре 600–650 °C (с воздушным охлаждением) снимает литейные напряжения, снижая твердость до 130–180 HBW для облегчения обработки на станке.
4. Процесс обработки и изготовления
Обработка каркасов:
Литое кольцо устанавливается на токарный станок с ЧПУ для обработки наружного и внутреннего диаметров, а также поверхностей фланца с припуском на чистовую обработку 0,5–1 мм. Основные размеры (например, ширина кольца и толщина фланца) контролируются с точностью ±0,1 мм.
Удерживающие канавки для уплотнительной прокладки фрезеруются с помощью фрезерного станка с ЧПУ с точной глубиной (2–5 мм) и шириной (3–8 мм) для обеспечения надежного соединения.
Подготовка герметизирующей прокладки:
Для резиновых футеровок: листы ЭПДМ или Витон вырезаются по размеру вырубным штампом с допуском ±0,5 мм. Для улучшения адгезии склеиваемая поверхность обрабатывается пескоструйной обработкой (Ра25–50 мкм).
Для графитовых композитов: листы прессованного графита разрезаются и формуются с помощью гидроабразивной резки, обеспечивая равномерную толщину (3–10 мм) по всему кольцу.
Склеивание подкладок:
Поверхность склеивания металлического каркаса очищается ацетоном от масла и загрязнений. Наносится равномерный слой термостойкого эпоксидного клея толщиной 0,1–0,2 мм (на эпоксидной основе, выдерживающей температуру до 200°C).
Подложка прижимается к каркасу с помощью гидравлического пресса (давление: 0,5–1 МПа) и отверждается в печи при температуре 80–100 °C в течение 2–4 часов для достижения полной прочности сцепления.
Отделка:
Собранное кольцо подвергается финишной обработке для обеспечения гладкости поверхности уплотнительных кромок (Ра1,6–3,2 мкм), что способствует эффективному контакту с сопрягаемыми деталями.
Края фланцев зачищены от заусенцев для удаления острых углов, что предотвращает повреждение соседних уплотнений во время установки.
Дополнительная обработка поверхности:
Металлический каркас покрыт цинковым покрытием (5–8 мкм) или эпоксидной краской для защиты от коррозии во влажной среде.
5. Процессы контроля качества
Испытание материалов:
Металлический каркас: спектрометрический анализ подтверждает химический состав (например, Q235: C ≤0,22%, Мн ≤1,4%). Испытание на растяжение подтверждает прочность ≥375 МПа.
Уплотнительная прокладка: Образцы резины подвергаются испытаниям на твердость (по Шору А 60–80 для ЭПДМ) и испытаниям на термическое старение (70 °C в течение 72 часов, с изменением твердости ≤±5 по Шору А).
Плоскостность поверхностей фланцев измеряется с помощью поверочной плиты и щупа с допуском ≤0,1 мм/м.
Испытание прочности сцепления:
Разрушающее испытание образцов колец: участок вкладыша растягивается перпендикулярно каркасу с использованием испытательной машины на растяжение, требующей минимальной прочности сцепления 3 МПа для резиновых вкладышей и 5 МПа для графитовых композитов.
Испытание эффективности уплотнений:
Испытание под давлением: кольцо устанавливается в испытательное приспособление и подвергается воздействию давления воздуха 0,3 МПа в течение 30 минут. При этом утечки не обнаруживаются с помощью нанесения мыльного раствора.
Тепловой цикл: кольцо подвергается воздействию температуры 200 °C в течение 1 часа, затем охлаждается до 25 °C (повторяется 100 циклов), при этом последующий осмотр не выявляет отслоения вкладыша или образования трещин.
Визуальный и функциональный осмотр:
Уплотнительные кромки проверяются под увеличением (10x) для исключения разрывов, пузырей и неровностей.
Пробная установка с сопрягаемыми компонентами (регулировочное кольцо, основная рама) подтверждает правильность выравнивания и контактного давления по всей уплотнительной поверхности.
Благодаря этим процессам кольцо горелки обеспечивает надежную герметизацию в условиях высоких температур и высокой вибрации, защищая внутренние компоненты конусной дробилки и обеспечивая долгосрочную эффективность работы.
