Футеровка скипа что это
Что и как футеровать
Юрий Борщ, главный конструктор KMZ Industries
Футеровка (нем. Futter – подкладка, подложка) – специальная облицовки поверхностей и деталей элеваторного оборудования стойкими к износу материалами для обеспечения их устойчивости к механическому воздействию и защиты от возможных повреждений. Таким образом основная задача футеровки – максимально продлить срок эксплуатации оборудования и избежать затрат на его ремонты и замену.
Защита оборудования, которую обеспечивает футеровка, рассчитана как минимум на один сезон. После изнашивания футеровку заменяют на новую. Хотя в последнее время благодаря повышению качества материалов можно говорить о значительном увеличении срока ее службы.
Можно ли обойтись без футеровки? Конечно, можно, но тогда в разы увеличится износ оборудования, а стоимость его эксплуатации значительно возрастет. Сегодня даже пользоваться смартфоном или планшетом без чехла и защитной пленки вряд ли кому-то придет в голову. А уж что говорить о дорогостоящем оборудовании, которое должно эксплуатироваться не один год. Поэтому для многих вопрос «футеровать или не футеровать» уже просто не стоит. Надо только разобраться в тонкостях футеровки – правильно выбрать материал, его толщину, способ нанесения, а также учесть нюансы применения для различных механизмов и культур.
Где футеровка необходима в первую очередь
Прежде всего футеровать нужно самотёчное оборудование, так как именно оно изнашивается и первым выходит из строя. Обычно случается это в самый разгар приемки зерновых, и тогда срочно приходится заменять изношенные части оборудования на новые. Конечно, это сопровождается остановкой работы и убытками от простоя. Отремонтировать самотёчное оборудование, которое «разбросано» по всему элеватору и к тому же находится на высоте, можно только спустив его вниз, ведь сварочные работы на высоте запрещены. Для ремонта оборудование надо снимать, а следовательно, на значительный период останавливать весь технологический процесс. Чтобы избежать этого, в ход часто идут различные подручные средства, например, «ремонт» скотчем и резиной, что тоже не всегда решает ситуацию.
Чтобы продлить срок службы оборудования, футеруют места, наиболее подверженные истиранию, – там, где зерно меняет свою траекторию движения. Футеровка такого участка не позволит сноситься ему раньше, чем износятся другие части самотека.
Рис. 1 Футеровка самотечного оборудования полиуретаном
Помимо самотечного оборудования также футеруют нории. В каких местах необходима защита нории, посоветуют специалисты – с учетом типа, производительности и других нюансов. Как правило, в первую очередь здесь футеруют точки входа и выхода продукта, то есть приемный носок башмака и головку.
Нуждаются в футеровке и цепные скребковые конвейеры. Защита рабочих поверхностей конвейеров преследует ту же цель – повышение срока эксплуатации за счет исключения протирания конструкций транспортера. Защищают в основном днище и иногда боковые стенки конвейеров до уровня перемещаемого продукта. Согласитесь, легче заменить изношенную футеровку, чем часть короба.
Рис.2. Футеровка капролоном (дно цепного конвейера)
Рис.3. Футеровка полиуретаном (дно цепного конвейера)
Ориентируйтесь на культуру
Для каждого продукта существует свой оптимальный материал футеровки. Так, оборудование, работающее с подсолнечником, соей, шротами и другими абразивными продуктами, футеруется стальным покрытием. В KMZ Industries для защиты основного корпуса самотеков, норий, цепных транспортеров используем Hardox® 450 – известную шведскую сталь с высокой стойкостью к абразивному истиранию. Дополнительные 50 единиц твердости по Бринеллю (по сравнению с отечественными марками стали, которые обеспечивают только 400) наделяют Hardox® 450 повышенной устойчивостью к появлению вмятин и значительно продлевают срок эксплуатации изделий, подверженных истиранию.
Рис. 4. Футеровка транспортного оборудования сталью Hardox® 450
Сегодня все чаще для футеровки элеваторного оборудования также используют полиуретан, который прекрасно подходит для интенсивной эксплуатации с такими культурами, как кукуруза, ячмень, рожь, пшеница, рис и просо. Этот уникальный синтетический полимер недавно зашел на рынок футеровки, но очень быстро завоевал его доверие благодаря своей высокой устойчивости к износу, эластичности и небольшому весу. К тому же полиуретановая футеровка подходит для любого типа оборудования.
Рис. 5. Полиуретан армированный
Рис. 6. Полиуретан армированный
Лариса Ткаченко, коммерческий директор НПП «Форполимер»
– Как определить качество полиуретана, который предлагают для футеровки? Самый простой способ – механический: попробуйте просто поцарапать материал: на качественном полиуретане следа не останется, а на некачественном может сойти даже стружка. Также следует учитывать, что износостойкость полиуретана зависит и от его твердости. Чем тверже полиуретан, тем меньше его износостойкость, и наоборот. Если взять линейку полиуретана с показателями твердости 80, 83, 90, 95, то первым износится полиуретан с показателем 95. А материал с показателем по твердости 80 прослужит в 2–2,5 раза дольше.
Однако также нужно учитывать, на каких участках будет установлен этот материал. Так для прямых участков конвейеров и самотеков лучше выбирать жесткий полиуретан с показателем твердости 90 единиц – он не будет тормозить движение зерна. На поворотных участках нужно ставить более мягкий полиуретан, который будет гасить удары зерна, благодаря чему такие участки будут меньше истираться. В обоих случаях толщина слоя полиуретана зависит от производительности перевалки зерна.
Для футеровки элеваторного оборудования используют и полиэтилен. Этот материал пригоден для работы с любыми зерновыми культурами в хранилищах с небольшим количеством циклов загрузки-выгрузки. Футеровка полиэтиленом – бюджетный вариант защиты, который часто используют небольшие фермерские и линейные элеваторы. В основном полиэтиленом футеруют цепные транспортеры и нории. В KMZ Industries мы используем высокомолекулярный и сверхвысокомолекулярный полиэтилены марки PE-1000. Такие материалы имеют высокую стойкость к износу, они не поглощают воду, поэтому в водной среде не меняют размера. Благодаря скользкой поверхности препятствуют налипанию влажных продуктов. Имеют хорошие диэлектрические свойства, механически прочные и жесткие.
Технология футеровки
Каждый футеруемый участок элеваторного оборудования требует индивидуального подхода. В большинстве случаев листовой материал футеровки можно прикрепить только на болты, для некоторых деталей возможно нанесение – напыление полиуретаном. В зависимости от интенсивности эксплуатации, производительности, культур, с которыми работает элеватор, и частей оборудования, подлежащих футеровке, принимается решение о виде и способе футеровки.
Вместо выводов
Оригинал статьи опубликован в издании The Ukrainian Farmer, №5, май 2019 года
Нужна полная информация о нашей продукции? Оставьте email и мы отправим вам наш каталог:
Футеровка проточной части и деталей насосов
Футеровка проточной части и деталей насосов.
Футеровка может использоваться для защиты различных объектов. Примеров можно привести множество: определенный защитный слой требуется в автомобилях, морском транспорте, трубопроводах, печах, насосах, хранилищах, бункерах. Футеровка незаменима в работе такого количества объектов, перечислить которые просто не представляется возможным. Кроме этого, процесс отделки защитным материалом различных объектов может существенно отличаться.
Обычно футеровку оборудования производят композитным составом на основе карбида кремния, который предназначен для защиты различного оборудования от механического, абразивного и коррозионного износа.
Карбид кремния (SiC) обладает следующими характеристиками:
Основные виды оборудования, в которых применяется футеровка:
Футеровка для защиты от ударного износа
В применениях, где истирание сочетается с высоким ударным воздействием и трением, износ происходит значительно интенсивнее, чем только при истирании. В применениях с чрезмерно высоким ударным воздействием превосходно проявило себя сочетание керамики и полимеров. Керамические материалы имеют широкий диапазон применения в области защиты от износа. В пневмотранспорте и гидротранспорте, в случаях, когда эрозия преобладает в существующих типах износа, керамические материалы являются наиболее пригодными. Это было подкреплено многочисленными лабораторными исследованиями, проводимыми в последние годы. Эти результаты подтверждены практическими экспериментами и в большинстве случаев ожидания были даже превзойдены. Основанием для этого феномена является факт того, что керамика абсолютно стойкая к коррозии, и это справедливо как для высокотемпературной коррозии, так и для коррозии жидкой фазы. Применение керамики из окиси алюминия даже в высокотемпературных процессах обеспечивает безопасную работу предприятия и оборудования.
Почему полиуретан применяется для защитных покрытий (футеровки).
Эластичность полиуретана.
Полиуретан может обладать различной твердостью, в том числе и очень высокой (необходимой для многих механизмов), но в тоже время сохраняет некоторую эластичность, которая позволяет твердым частицам перемещаться по поверхности детали без царапин и дальнейшего разрушения. Эластичное покрытие так же в значительной степени нейтрализует вибрационные и ударные воздействия, предотвращая их передачу на подшипники и другие части оборудования.
Стойкость к различным агрессивным средам.
Полиуретан обладает значительной стойкостью к воздействию кислот, различных растворителей, масел, бензина, озона и других разрушающих веществ. Что позволяет с помощью полиуретанового покрытия защитить детали механизмов, используемых на типографском, химическом и других видах производства, где постоянно используются подобные вещества.
Низкая истираемость и легкость восстановления покрытия.
Полиуретан отличается очень низкой истираемостью и высоким сопротивлением к разрыву и многократным деформациям. Покрытие надолго продлевает срок службы деталей, а в случае его износа, деталь очищается и покрытие наноситься снова.
Многообразие футеровочных конструкций, которые можно изготовить из полиуретана.
Полиуретановые изделия изготавливаются методом свободной заливки. Сначала расчитывается и создается форма для изготовления какого-либо изделия, а потом туда заливается полиуретан. Если в этом есть необходимость, полиуретановое изделие подвергается дальнейшей механической обработке для подгонки его под нужную металлическую деталь (например, высверливаются отверстия для болтового крепления). Такой метод позволяет разрабатывать футеровочные конструкции для конкретных деталей, делать их максимально эффективными и удобными в использовании.
Широкий спектр деталей и механизмов, которые можно защитить с помощью полиуретановых покрытий и футеровочных конструкций.
Так как с полиуретаном можно работать разными способами (напылять, создавать различные изделия методом свободной заливки, обтачивать, подгоняя под определенную деталь), полиуретановая футеровка может применяться для защиты разнообразных деталей и механизмов. Это может быть и большой полиуретановый лист для ковша экскаватора, или защитное покрытие крупногабаритной металлической или бетонной емкости. Полиуретан можно наносить и на мелкие детали. Например, полиуретановое покрытие наноситься на каждую из набора деталей поршня бетононасоса для защиты механизма и обеспечения лучшей тяги.
Процесс футеровки
Области применения футеровки
Горнодобывающая промышленность
Угольная промышленность
Шахтное и карьерное оборудование
Цементная промышленность
Оборудование цементных заводов
Химическая промышленность
футеровка улит и лопаток технологических вентиляторов;
футеровка насосов;
футеровка решетчатых фильтров;
футеровка трубопроводов;
футеровка желобов;
футеровка перегрузочных устройств;
футеровка сит;
футеровка элементов конвейеров;
Металлургическая промышленность
Энергетическая промышленность
Портовое хозяйство
футеровка оборудования для перевалки сыпучих грузов;
футеровка бункеров;
футеровка перегрузочных устройств;
Стоимость «возращения к жизни» изношенных узлов и механизмов, как правило, колеблется в пределах 25-45% от первоначальной их стоимости.
Новые возможности в шахтном скиповом подъеме
Модернизация скипового подъема за счет снижения массы скипа.
Проблема и её связь с научными и практическими задачами. С начала 19-го века ведется активная работа по добыча руды и угля. За это время самые богатые из залегающих близко к поверхности, горизонты давно выработаны. Для того чтобы поддерживать добычу товарной руды на должном уровне в последние годы приходится выдавать на-гора большее количество менее богатой руды или добывать ее на более глубоких горизонтах. Поэтому в настоящее время на шахтах происходит разработка все более глубоких горизонтов. Рассматривая подземный способ добычи, поднятие руды и угля на поверхность производится в основном при помощи скипов. В результате увеличения глубины горизонта нагрузки на скиповые подъемы существенно увеличиваются и решать проблемы, возникающие в этих случаях, приходится за счет модернизации скиповых подъемов.
Эксперимент по установке биметаллических плит, в качестве футеровки в скипах на ряде шахт таких, как ш. им Орджоникидзе, ш. №1 им. Артема, ш. им Фрунзе, показал гораздо более высокую (до 8-ми раз) стойкость к истиранию по отношению к футеровке из стали 110Г13Л, при гораздо меньшей толщине (max 15мм.) Уменьшение толщин футеровочных плит позволяет не только уменьшить массу скипа на до 3% но и увеличить объем самого скипа »3%. С учетом того, что за счет большей прочности плит резко уменьшается время на плановые остановки для замены футеровочных плит, то, в общем, добыча руды заметно возрастает.
В настоящее время наша компания предлагает более кардинальное решение по существенному увеличении грузоподъемности скипа при уменьшении его массы. Для решения таких задач невозможно обойтись только заменой футеровочных плит. Необходимо использовать облегченные материалы на основе алюминия или титана для изготовления самого скипа.
ООО «РОССМАШХОЛДИНГ» совместно с институт ГП «ГПИ «Кривбасспроект», а так же НТК «ИЭС им. Е.О. Патона» разработало и выполнило проект по созданию опытного образца скипа шахтного с применением алюминиевых сплавов для ш. им Фрунзе. Задачей данного проекта было увеличение грузоподъемности скипа с 20 до 22 тонн при этом масса скипа должна была быть меньше массы уже существующего скипа почти на 1т.
Подобная проблема возникла в связи с тем, что при существующих глубинах добычи руды, концевые нагрузки головных канатов подъемной установки достигли максимального значения, и без реконструкции подъемной установки не возможно не только увеличить объем скипа, но и перейти на разработку новых горизонтов.
Решение подобной задачи только заменой футеровки не возможно. Поэтому было принято решение использовать при изготовлении секторного затвора и рештака (п. 1, 2 рисунка) алюминиевые сплавы.
Так как алюминиевые сплавы обладают гораздо меньшей плотностью (2,68 г/см 2 ) по сравнению со сталью (7,85г/см 2 ), их применение позволяет существенно облегчить конструкцию. Кроме этого примененные сплавы на основе алюминия имеют довольно высокую прочность и коррозионостойкость, хорошо свариваются и имеют низкий коэффициент теплового расширения. Это делает применение таких сплавов, при изготовлении скипов, довольно выгодным, несмотря на их высокую стоимость. Потому что позволяет увеличивать вместимость скипов или глубину добычи без полной реконструкции подъема, что в случае максимально допустимой концевой нагрузки на подъемные канаты было бы невозможно при использовании только традиционных материалов при изготовлении скипов.
Применение легких сплавов на основе алюминия в конструкции рештака и секторного затвора, а так же биметаллических плит позволило снизить массу подъемного сосуда на 12%, увеличив при этом его грузоподъемность. Таким образом, грузоподъемность нового скипа на 10% превысила существующую и составила 22тн. Это было достигнуто без реконструкции существующей схемы подъема и в соответствие с возможностями действующей подъемной установки.
Выводы. Применение облегченных сплавов, при изготовлении скипов, является выгодно, не смотря на их довольно высокую стоимость. Потому что позволяет:
В частности в случае с ш. «им. Фрунзе» производительность скипового подъема выросла на 9%, только за счет применения нового скипа.
В настоящее время наша компания реализовала уже несколько проекта по реконструкции шахтного подъёма путем замены конструкции скипов на различных шахтах стран СНГ. Замена конструкции которых осуществлялась не только путем применения биметаллических плит и алюминиевых сплавов, а так же в полном пересмотре конструкции используемого скипа и проектировании более вместительного с сохранением весовых характеристик и схемы подъёма.
Ниже приводим расчет годового экономического эффекта от модернизации скипового подъёма вышеизложенным способом на примере ш. «им. Фрунзе»
В случае заинтересованности наша компания готова рассмотреть ваши исходные данные и предложить вам варианты модернизации существующих или строящихся шахтных подъёмов.
Футеровка скипа что это
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к оборудованию для транспортирования сыпучих кусковых материалов, и может быть использовано для защиты внутренней поверхности шахтных скиповых подъемников.
Известен способ защиты стенок шахтного скипа от износа, включающий размещение защитного покрытия на внутренней поверхности скипа (см. Регламент технологических производственных процессов при эксплуатации, техническом обслуживании, ремонтах и наладке грузовых подъемных установок с многоканатными подъемными машинами на скиповом стволе СС-3 рудника «Таймырский», РТП-017/2-2004, ОАО ГМК «Норильский никель», опубл. 2004 г.).
Недостатком такого способа является низкая надежность защиты внутренней поверхности скипа от износа.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ защиты стенок шахтного скипа от износа, включающий размещение защитного покрытия на внутренней поверхности скипа (см. Инструкцию по эксплуатации и обслуживанию поворотных скипов шахты Комсомольской СС, номер заказа: 004/04/23.2 от 23.04.2004, ОАО ГМК «Норильский никель», опубл. 31.08.2005 г.).
Недостатком способа-прототипа является сложность монтажа и демонтажа защитного покрытия, выполненного в виде футеровочных листов, и частая их замена, связанная с быстрым износом из-за отсутствия амортизации ударной нагрузки при загрузке материала, что снижает надежность защиты внутренней поверхности скипа.
Известна скиповая установка для наклонного подъема, снабженная эластичным элементом, прикрепленным к внутренней поверхности скипа, и штуцером для подачи сжатого воздуха в пространство между дном и эластичным элементом (см. патент РФ №2293702, МПК 9 В66В 17/08, 9/06, 15/00, опубл. 20.02.2007 г.).
Недостатком такого устройства является то, что эластичный элемент расположен только в донной части скипа и способен смягчить разрушающее воздействие от ударной нагрузки только в этой зоне, а боковая поверхность остается незащищенной. Кроме того, функцию футеровки он выполняет в меньшей степени, а в большей степени способствует лучшему отделению транспортируемого материала от днища скипа при разгрузке.
Известен шахтный подъемный сосуд, содержащий раму и установленный на ней кузов, на внутренней поверхности стенок и днища которого укреплена футеровка (см. а.с. СССР №990629, МПК 3 В66В 17/08, опубл. 23.01.1983 г.). При этом данная футеровка выполнена рельефной с переменной толщиной и жестко закреплена на внутренней поверхности скипа.
Недостатком такого устройства является жесткое крепление футеровки к скипу, что не позволяет ей амортизировать при ударной нагрузке. Это приводит к разрушению сначала футеровки, а затем и самого корпуса скипа.
Наиболее близкой к заявляемому устройству является футеровка, содержащая эластичные защитные элементы и элементы их крепления к защищаемой поверхности (см. патент СССР №1836150, МПК 5 В02С 17/22, опубл. 23.08.1993 г.).
Недостатком прототипа устройства является сложность конструкции футеровки из-за наличия большого числа элементов, сложность в ее изготовлении, так как для этого требуется специальное оборудование. Кроме того, такая футеровка является материалоемкой за счет наличия в ее конструкции значительного количества различных материалов.
Результатом предлагаемого технического решения является упрощение защиты стенок шахтного скипа от износа, снижение себестоимости и продление срока службы скипа, а также повышение надежности устройства для защиты, упрощение его конструкции и снижение материалоемкости.
Технический результат достигается тем, что в способе защиты стенок шахтного скипа от износа, включающем размещение защитного покрытия на внутренней поверхности скипа, согласно изобретению защитное покрытие выполняют из резинотканевого материала и устанавливают его герметично, параллельно днищу скипа и стенке, расположенной напротив загрузочного окна, с образованием замкнутого пространства, при этом перед загрузкой пространство заполняют сжатым воздухом и создают многосекционную воздушную подушку, воздух из которой выходит по мере заполнения скипа материалом.
Технический результат достигается также устройством для защиты стенок шахтного скипа от износа, включающим защитное эластичное покрытие и крепежные элементы, в котором согласно изобретению защитное эластичное покрытие выполнено в виде мембраны, установленной герметично на внутренней поверхности скипа параллельно днищу и стенке, расположенной напротив загрузочного окна, причем мембрана разделена крепежными элементами на секции, соединенные между собой воздушным коридором, при этом в днище скипа установлен штуцер для подачи сжатого воздуха, а устройство дополнительно снабжено направляющей с пружиной, сжимаемой при опускании скипа по мере заполнения его материалом, и расположенным под днищем скипа кронштейном с клапаном для подачи сжатого воздуха, причем кронштейн установлен с возможностью его перемещения по направляющей.
Крепежные элементы выполнены в виде пластины с фаской или круглого проката.
Данное техническое решение позволит существенно продлить срок службы скипа, повысит надежность устройства, упростит процесс защиты и обеспечит снижение материалоемкости и трудоемкости при изготовлении.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен продольный разрез шахтного скипа;
Устройство для защиты стенок шахтного скипа от износа включает защитное эластичное покрытие, выполненное в виде мембраны 1, и крепежные элементы 2. Мембрана 1 установлена герметично на внутренней поверхности скипа 3 параллельно днищу и стенке, расположенной напротив загрузочного окна. При этом мембрана 1 разделена крепежными элементами 2 на секции, соединенные между собой воздушным коридором (см. фиг.2). В днище скипа 3 установлен штуцер 4 для подачи сжатого воздуха. Под днищем скипа 3 расположена направляющая 5 с пружиной 6, сжимаемой при опускании скипа по мере заполнения его материалом. Под днищем скипа 3 установлен кронштейн 7, снабженный клапаном для подачи сжатого воздуха 8 и установленный с возможностью его перемещения по направляющей 5 (см. фиг.3, 4). Крепежные элементы 2 выполнены в виде пластины с фаской 9 (см. фиг.5) или круглого проката 10 (см. фиг.6).
Способ защиты стенок шахтного скипа от износа осуществляют с помощью устройства следующим образом.
На внутренней поверхности скипа 3 с помощью крепежных элементов 2 герметично закрепляют мембрану 1 и размещают ее параллельно днищу скипа и стенке, расположенной напротив загрузочного окна. Причем мембрану 1 выполняют из резинотканевого материала, например из бывшей в употреблении транспортерной ленты. В результате мембрана 1 образует с внутренней поверхностью скипа 3 замкнутое пространство в виде многосекционной воздушной подушки, секции которой соединены воздушным коридором. Воздушную подушку перед загрузкой заполняют сжатым воздухом, подаваемым из магистрали (не показана) через клапан 8 и штуцер 4.
Через загрузочное окно в скип начинают засыпать материал. Ударная нагрузка воспринимается сначала верхней секцией подушки, и из нее часть сжатого воздуха перетекает в нижние секции, которые воспринимают грузовой поток следующими. Часть сжатого воздуха из них перетекает в соседние секции, включая и верхнюю. Таким образом, происходит перетекание части сжатого воздуха из секции в секцию, пока материал не заполнит скип полностью. При этом внутренняя поверхность скипа 3 не изнашивается, так как воздушная подушка предотвращает ударное действие кусков материала при загрузке.
Скип по мере заполнения материалом сжимает пружину 6 и опускается вниз по направляющей 5 под действием собственного веса. В результате кронштейн 7 смещается по направляющей 5 в сторону, открывая отверстие штуцера 4, воздух из подушки выходит наружу, и она полностью сдувается, давая возможность заполнить материалом все внутреннее пространство скипа 3.
Использование в качестве мембраны 1 транспортерной ленты, отработавшей на ленточном конвейере, позволит исключить затраты на ее приобретение и изготовление, что значительно снизит материалоемкость и трудоемкость при изготовлении устройства. Выполнение крепежных элементов в виде пластины с фаской или круглого проката позволит предотвратить срезание мембраны 1 в месте болтового соединения в процессе надувания воздушной подушки и загрузки материала, что, в свою очередь, продлит срок службы устройства.
Использование предлагаемого технического решения позволит по сравнению с прототипом повысить надежность устройства и упростить осуществление защиты внутренней поверхности скипа, а также позволит существенно продлить срок службы самого скипа.