СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ АППАРАТА ВАКУУМНОЙ СЕПАРАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам и устройствам для получения губчатого титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана с последующей вакуумной сепарацией губчатого титана.

Известен способ охлаждения аппарата вакуумной сепарации и устройство для его осуществления (а.с. СССР №138613, опубл. в 1959 г.). Способ включает проведение процесса вакуумной сепарации с отделением примесей из губчатого титана с последующим охлаждением аппарата путем продувки воздуха через изогнутые трубы из жаропрочной стали, приваренные к наружным стенкам реторты. Воздух подводится к трубам и выводится из них через водоохлаждаемый фланец, внутри которого имеются два коллектора: один для подвода к трубам холодного воздуха, а другой для вывода из них горячего воздуха.

Недостатком данного способа охлаждения аппарата вакуумной сепарации является длительность процесса охлаждения и неудобство обслуживания. Возможны прогары труб, по которым подается воздух на охлаждение реторты. Способ охлаждения через стенку трубы воздухом малоэффективен.

Известны способ и устройство для охлаждения аппарата вакуумной сепарации губчатого титана (а.с. СССР №1077310, опубл. 10.02.2000 г., БИ №4). Способ включает установку аппарата вакуумной сепарации в емкость, подачу жидкости на охлаждение и охлаждение аппарата водой и паром путем подачи воды через распределитель в виде полого кольца с отверстиями. Струя воды подается снизу в коническую часть емкости параллельно поверхности аппарата сепарации. Жидкость подается через боковой патрубок кессона, проходит по нему внизу вверх, затем через переливной канал поступает в распределитель и из распределителя подается на охлаждение аппарата сепарации. Температура воды в распределителе выше температуры воды, подаваемой в водяную рубашку, при такой температуре вода испаряется, на ее испарение тратится много тепла, что создает благоприятные условия для эффективного охлаждения аппарата, т.к. при испарении воды отнимается больше тепла, чем при ее нагреве.

Устройство для отвода тепла от аппарата вакуумной сепарации выполнено в виде цилиндрической емкости с днищем в виде конуса, кессона и патрубков для ввода и отвода воды и пара, кессон выполнен с переливным каналом, соединяющим его с распределителем. Внутри емкости в месте сопряжения ее цилиндрической емкости с днищем установлен распределитель, а его отверстия направлены вдоль цилиндрической емкости параллельно друг другу.

Недостатком данных способа и устройства для его осуществления является сложность конструкции аппарата охлаждения. При эксплуатации такого способа и устройства было замечено, что при постоянном попадании струи воды на стенку горячего аппарата возникает деформация стенки аппарата сепарации, вследствие чего сокращается срок его службы.

Известны способ и устройство для охлаждения аппарата вакуумной сепарации губчатого титана (пат. РФ №2190676, опубл. 10.10.2002 г., БИ №28), по количеству общих признаков приняты за ближайшие аналог-прототип.

Способ включает установку аппарата в емкость, подачу жидкости на охлаждение, охлаждение аппарата с образованием пара, отвод воды в нижней части емкости и пара в верхней ее части, при этом охлаждение осуществляют в две стадии: сначала при одновременной противоточной подаче воды и воздуха, причем воду подают сверху вниз с возможностью движения воды по внутренней поверхности емкости, а воздух - снизу вверх в пространство между аппаратом и стенкой емкости, затем только воздухом с непрерывным отводом смеси пара и воздуха.

Устройство для охлаждения аппарата вакуумной сепарации состоит из аппарата сепарации, установленного в емкость, выполненную в виде цилиндра с конусом в нижней части, с патрубком для ввода воды, патрубком для отвода смеси пара и воздуха в верхней части и патрубком для отвода воды, размещенным в конусе, при этом устройство дополнительно снабжено форсункой отбойного типа и патрубком для ввода воздуха, размещенного в нижней цилиндрической части емкости.

Недостатком данного способа и устройства является то, что образование пара между стенкой аппарата сепарации и стенкой устройства для охлаждения при высоких температурах вызывает быструю коррозию стенок, что приводит к снижению срока службы как аппарата вакуумной сепарации, так и устройства для его охлаждения. Кроме того, водяной пар выбрасывается в атмосферу цеха, что также вызывает коррозию металлических коммуникаций в цехе, создает неблагоприятные условия труда.

Технический результат направлен на устранение указанных недостатков прототипа и позволяет увеличить срок службы как аппарата вакуумной сепарации, так и устройства для охлаждения, снизить затраты на дорогостоящую жаропрочную сталь.

Технический результат достигается тем, что предложен способ охлаждения аппарата вакуумной сепарации губчатого титана, включающий установку аппарата в емкость, подачу жидкости и воздуха на охлаждение, охлаждение аппарата, отвод жидкости и воздуха, новым является то, что, жидкость и воздух подают одновременно, при этом жидкость подают изолированно от воздуха в кессон, установленный на наружной поверхности емкости, воздух - в пространство между аппаратом и емкостью, а отвод жидкости и воздуха осуществляют одновременно.

Для осуществления способа предложено устройство для охлаждения аппарата вакуумной сепарации, содержащее емкость для установки в нее аппарата сепарации, выполненную в виде цилиндра с конусом в нижней части с патрубками для подачи и отвода жидкости, патрубками для подачи и отвода воздуха, новым является то, что оно снабжено кессоном, установленным на наружной поверхности цилиндрической части емкости, при этом патрубки для подачи жидкости размещены на кессоне в его нижней части, а патрубки для отвода жидкости - в его верхней его части.

Проведение процесса охлаждения аппарата вакуумной сепарации при жидкости и воздухе и циркуляции жидкости в замкнутой рубашке без образования пара позволяет снизить коррозию металлической аппаратуры при охлаждении и тем самым повысить срок службы оборудования.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы способ, другой - устройство для осуществления этого способа. При этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата - уменьшения коррозии стенок аппарата сепарации и устройства для охлаждения.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе охлаждения аппарата вакуумной сепарации губчатого титана и устройства для его осуществления, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель повел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленных способа и устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг.1 показано устройство для охлаждения аппарата сепарации губчатого титана. Устройство состоит из аппарата сепарации 1, емкости 2, которая состоит из конической части 3 и цилиндрической части 4, на наружной стороне которой размещен кессон 5 с патрубками для подачи 6 и отвода 7 жидкости, патрубков для ввода 8 и отвода 9 воздуха, при этом патрубки 6 для подачи для подачи воды расположены на кессоне в его нижней части, а патрубки 7 для отвода жидкости - в его верхней части.

Пример осуществления способа и работы устройства

После проведения процесса вакуумной сепарации аппарат 1 устанавливают в емкость 2 и задают в аппарат аргон. Температура стенки аппарата сепарации перед установкой в емкость охлаждения 2 около 900°С, аппарат охлаждают до комнатной температуры. Продолжительность охлаждения около 40 часов. Избыточное давление внутри аппарата при охлаждении поддерживают не менее 9,8 атм. К аппарату подсоединяют импульсную линию датчика контроля давления, давление аргона поддерживают автоматически. Емкость 2 для охлаждения аппарата выполнена в виде конической части 3 и цилиндрической части 4, на наружной поверхности которой размещен кессон 5 с патрубками для подачи 6 и отвода 7 жидкости, например воды. Патрубки для ввода 8 воздуха размещены ниже кессона 5. Общая высота емкости 4,7-5,0 м. Жидкость и воздух подают одновременно, при этом жидкость подают изолированно от воздуха в кессон 5. Воздух подают в пространство между аппаратом 1 и емкостью 2 снизу через патрубок 8, подают естественной тягой, через патрубок 9 воздух выходит из емкости 2. После охлаждения аппарат демонтируют и направляют на извлечение титановой губки.