一种耐磨旋流器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨旋流器及其制造方法，旋流器包括圆柱段和圆锥段，圆柱段上设有进料口，圆柱段和圆锥段均包括依次连接的外壳层、粘接层和内衬层，圆柱段的内衬层与进料口的接合部位设有第一耐磨板；第一耐磨板的材质为碳化硅或氮化硅，内衬层为结合碳化硅材质。制造方法包括将涂有有机胶的第一耐磨板放入内衬层成形模具中的预定位置，将混合料注入模具中，形成内衬层的坯件；烧蚀有机胶，在高温下充入氮气或空气生成氮化硅或氧化硅，获得内衬层，将该内衬层与外壳层粘接。本发明专利技术提供的耐磨旋流器及其制造方法，在具有较长的使用寿命和较高的可靠性的同时，还有较好的分级效果，易于生产加工，制造成本能控制在合适范围内。制造成本能控制在合适范围内。制造成本能控制在合适范围内。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨旋流器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及物料分离领域，尤其涉及一种以液体或气体为连续相载体的被处理料液的固液分离、不同密度的液液分离、不同粒径或不同密度的固固分离、液气分离的耐磨旋流器及其制造方法。

技术介绍

[0002]旋流器是一种高效率的分选、分级、浓缩和脱泥设备。旋流器通常包括：上部中空的圆柱段和下部与圆柱段相连通的倒锥段组成的工作筒体，工作筒体圆柱段一侧设有进料口，工作筒体圆柱段顶部的溢流口，工作筒体倒锥段底端的排料口。
[0003]旋流器的工作原理是将具有一定密度差的液固两相混合物或气固两相混合物在离心力的作用下进行分离。将混合物以一定的压力切向进入旋流器，在圆柱腔内产生高速旋转流场。混合物中密度大的组分在旋流场的作用下同时沿轴向向下运动，沿径向向外运动，在到达锥体段沿器壁向下运动，并由底流口排出，这样就形成了外旋涡流场；密度小的组分向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成一向上运动的内涡旋，然后由溢流口排出，这样就达到了两相分离或粗细颗粒分离的目的。
[0004]在很多工况下，介质中颗粒大、流量大、压力大，对旋流器腔体内壁的磨损非常严重，特别是旋流器的进料口和圆柱段磨损尤其严重，必须采用耐磨材料作为内衬。
[0005]目前旋流器的内衬材料主要有橡胶、聚胺酯、陶瓷等，其中橡胶和聚胺酯的耐磨性较差，只能用在一些磨损性较弱的工况。
[0006]众所周知，陶瓷有比橡胶和聚胺酯高得多的耐磨性，如碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷等，其耐磨性可比耐磨合金高数倍甚至数十倍。CN 204933752 U等文件公开了一些陶瓷材质制造的旋流器的技术方案。从目前的技术状况看，制造耐磨旋流器的陶瓷材质主要是氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、结合碳化硅陶瓷等几种材质。其中氧化铝陶瓷的耐磨性相对较差，且不易于大型化，氮化硅由于工艺原因，其成本较高，大型化也难度较大；碳化硅陶瓷有极好的耐磨性，成本也相对较低，但由于工艺原因，也难以大型化，目前只能制造一些小型旋流器，这使其应用也受到限制。
[0007]为解决上述耐磨材质难以制造大型旋流器的问题，CN 206911585 U等提出了由各种型状的数量较多的小陶瓷板拼合成陶瓷内衬的技术方案，这种技术可以制造出大型的旋流器，但同时也存在以下问题：其一是陶瓷片固定的可靠性，虽然采用了多种技术手段以提高陶瓷片固定的可靠性，但由于陶瓷片数量较多，只要其中一片陶瓷片没有固定牢固而脱落，旋旋器就会在该处穿孔而报废；其二中是陶瓷片之间存在大量的拼接缝，虽然可以在这些拼接缝之间充填耐磨颗粒和树脂的混合物来防止拼接缝被磨穿，但由混合物的耐磨性大大低于陶瓷片，旋流器很容易因拼接缝磨穿而报废，同时，陶瓷片之间的大量拼接缝也会对流体的运动产生扰动，导致分级或分离效果恶化。
[0008]结合碳化硅陶瓷是由碳化硅为主相和结合相结合而成的一种材料，其中主相碳化硅的耐磨性好、成本较低；结合相的作用是将主相的颗粒结合成一体。根据结合相的不同，
结合碳化硅陶瓷的种类有多种，常见的有：氮化硅结合碳化硅、氧化物结合碳化硅、氧氮化物结合碳化硅、赛隆结合碳化硅、莫莱石结合碳化硅等。上述几种结合碳化硅陶瓷的显微结构和制造工艺均类似。显微结构均为结合相以网络状将主相颗粒包覆，其中碳化硅重量比约为70-90％，结合相的重量比约为10-30％。上述几种结合碳化硅陶瓷由于在烧结过程中尺寸几乎不发生变化，且网络状的结合相中包含有一定数量的微小气孔。这些微小气孔不仅有利于烧结时不产生开裂等缺陷、有利于工件的大型化，而且有利于泵体在运行时吸收冲击的能量，提高材料的耐冲击性能。目前已能用于制造较大尺寸的旋流器部件。
[0009]氮化硅结合碳化硅的制造工艺是：将约70-75％重量的碳化硅颗粒和20-25％重量的硅粉和结合剂混合，成型后干燥，放入氮化炉中加热至1410-1430℃，通入高纯氮气，氮气和硅粉反应生成氮化硅，生成的氮化硅呈网络状将碳化硅颗粒包覆，并形成有一定强度的结合体。有时为提高某些性能，混合料中还会加入少量(一般不超过5％)的氧化铝、氧化硅、莫莱石等。
[0010]氧化物结合碳化硅的制造工艺是：将约70-75％重量的碳化硅颗粒和20-25％重量的硅粉和结合剂(有时还加入少量氧化铝、氧化钙、莫莱石等提高某些性能)混合，成型后干燥；放入烧结炉中加热至1410-1430℃，空气中的氧气和硅粉反应生成二氧化硅，生成的二氧化硅呈网络状将碳化硅颗粒包覆，并形成有一定强度的结合体。
[0011]氧氮化物结合碳化硅的制造工艺是：将碳化硅颗粒、硅粉、二氧化硅、粘土和结合剂混合，成型后干燥，放入烧结化炉中加热至1410-1430℃，通入氮气反应生成氧氮化硅呈网络状将碳化硅颗粒包覆，并形成有一定强度的结合体。
[0012]赛隆结合碳化硅的制造艺是：将碳化硅颗粒、硅粉、氧化铝、结合剂混合，成型后干燥，放入烧结化炉中加热至1410-1430℃，通入氮气反应生成的赛龙呈网络状将碳化硅颗粒包覆，并形成有一定强度的结合体。
[0013]莫莱石结合碳化硅的制造艺是：将碳化硅颗粒、氧化硅粉、氧化铝、莫莱石、结合剂混合，成型后干燥，放入烧结化炉中加热至1410-1430℃，反应生成的莫莱石呈网络状将碳化硅颗粒包覆，并形成有一定强度的结合体。
[0014]由于工艺性较好，结合碳化硅制造的旋流器有较低的制造成本。然而，上述几种结合碳化硅旋流器内衬在应用于介质中有大颗粒的工况时效果较差，特别是在进料口和圆柱段的接合部位，其磨损速度是其它部位的二倍以上。该部位的快速磨损不但导致旋流器的寿命大大降低，而且该部位磨损后导致一些重要的几何尺寸变化，影响分级或分离效果。
[0015]综上所述，现有技术的陶瓷内衬旋流器分别存在耐磨性差，分级分离效果差、质量不稳定，制造工艺难度大的问题。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的是提供一种耐磨旋流器及其制造方法，在具有较长的使用寿命和较高的可靠性的同时，还有较好的分级效果，易于生产加工，制造成本能控制在合适范围内。
[0017]为实现上述目的，本专利技术提供一种耐磨旋流器，包括上下相连通的圆柱段和圆锥段，圆柱段上设有进料口，所述圆柱段和圆锥段均包括依次连接的外壳层、粘接层和内衬层，其特征在于，圆柱段的内衬层与进料口的接合部位设有孔腔，在所述孔腔内设有第一耐磨板，孔腔与第一耐磨板两者结合部位的轮廓相适应；所述第一耐磨板的材质为碳化硅或
氮化硅，内衬层为结合碳化硅材质。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述孔腔位于进料口轴向投影在圆柱段内衬层的区域上。
[0019]作为本专利技术的更进一步改进，所述孔腔为通孔、一端封闭的盲孔或全封闭的空腔的任意一种。
[0020]作为本专利技术的更进一步改进，所述第一耐磨板由至少两块板材拼接而成。
[0021]作为本专利技术的更进一步改进，所述圆柱段的内衬层上设有与其整体烧结成形的覆盖层，所述覆盖层局部或全部覆盖在第一耐磨板的外侧面和/或内侧面。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨旋流器，包括上下相连通的圆柱段和圆锥段，圆柱段上设有进料口(104)，所述圆柱段和圆锥段均包括依次连接的外壳层、粘接层和内衬层，其特征在于，圆柱段的内衬层与进料口(104)的接合部位设有孔腔，在所述孔腔内设有第一耐磨板(105)，孔腔与第一耐磨板(105)两者结合部位的轮廓相适应；所述第一耐磨板(105)的材质为碳化硅或氮化硅，内衬层为结合碳化硅材质。2.根据权利要求1所述的一种耐磨旋流器，其特征在于，所述孔腔位于进料口(104)轴向投影在圆柱段内衬层的区域上。3.根据权利要求1或2所述的一种耐磨旋流器，其特征在于，所述孔腔为通孔、一端封闭的盲孔或全封闭的空腔的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种耐磨旋流器，其特征在于，所述第一耐磨板(105)由至少两块板材拼接而成。5.根据权利要求1所述的一种耐磨旋流器，其特征在于，所述圆柱段的内衬层上设有与其整体烧结成形的覆盖层，所述覆盖层局部或全部覆盖在第一耐磨板(105)的外侧面和/或内侧面。6.根据权利要求1所述的一种耐磨旋流器，其特征在于，所述圆柱段的内衬层内侧设有第二耐磨板(106)，所述第二耐磨板(106)自第一耐磨板(105)上远离进料口(104)的边沿顺着介质的流动方向延伸；第二耐磨板(106)的材质为碳化硅或氮化硅陶瓷。7.根据权利要求6所述的一种耐磨旋流器，其特征在于，所述第二耐磨板(106)由至少两块板材拼接而成；所述圆柱段的内衬层上设有凹槽(107)，所述第二耐磨板(106)通过粘接剂粘接在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖琼，刘易军，
申请(专利权)人：广州市拓道新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：