本發明屬于機械領域中管路連接的球形彎頭,具體的說是一種組合式球形彎頭。
背景技術:
在管路系統中,彎頭是改變管路方向的管件,球形彎頭是其中的一種常用彎頭,在礦山和化工領域輸送料漿、粉料方面具有廣泛應用。現有的球形彎頭一般都是金屬材質,在輸送料漿、粉料時,由于料漿和粉料具有一定的壓力,在管道輸送過程中會沖擊到球形彎頭的特定內壁,從而導致該部分極易磨損,限制彎頭使用壽命的主要因素即為此,由于現有的球形彎頭都是一體成型的,一旦局部磨損就會導致整個球形彎頭報廢,不僅提高了生產的成本,而且也導致生產球形彎頭的材料的浪費。
技術實現要素:
為解決現有技術中球形彎頭使用壽命短、局部磨損后需要整體更換所導致的成本高的問題,本發明提供了一種組合式球形彎頭,本發明通過將球形彎頭易磨損點替換為可更換的密封件,并在密封件內依次設置金屬基層、金屬與陶瓷高溫結合層、陶瓷層和陶瓷釉層,不僅大幅度增強了該部位的耐磨耐沖刷性能,大幅度提高了球形彎頭的使用壽命,而且該部位一旦出現磨損,可以直接更換該部位即可,不用再更換整個球形彎頭,從而降低了生產成本。
本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種組合式球形彎頭,包括球形彎頭體、設置在球形彎頭體上的進料管和出料管,所述球形彎頭體上具有一開口,該開口位于球形彎頭體上對應進料管沖刷的位置,且開口上通過連接體可拆卸設置有密封件,緊貼所述密封件的內表面依次設置有金屬基層、金屬與陶瓷高溫結合層、陶瓷層和陶瓷釉層,且陶瓷釉層的內表面為弧形凹面,并正對進料管的沖擊點;
所述金屬基層為熔點高于1800℃的合金層,所述陶瓷層為表面具有微小孔隙的陶瓷,以使該陶瓷與金屬基層在燒結時,金屬基層的成分進入到微小孔隙中從而形成金屬與陶瓷高溫結合層,所述陶瓷釉層為陶瓷層外表面施加的釉料燒結后形成;
所述陶瓷層由主料、制孔劑和填充劑在1500℃條件下燒制而成,按照重量比,所述主料由40-45份高嶺土、10-15份的木節粘土和20-24份的石英組成,制孔劑由4-6份細度不超過30微米的碳化硅細粉、1-2份的氯化鈉和2-3份的堿石灰組成,填充劑由3-5份細度不超過45微米的藍晶石細粉、6-9份細度不超過5微米的活性氧化鋁微粉和2-3份的滑石粉組成;
所述陶瓷釉層選用燒結溫度不超過1400℃的釉料燒結即可。
所述金屬與陶瓷高溫結合層為金屬基層與陶瓷層和陶瓷釉層在高溫下燒結后固化形成的連接層。
所述連接體為分別設置在球形彎頭體上開口處和設置在密封件的連接法蘭盤,密封件與其上的連接法蘭盤通過螺栓可拆卸連接,且該連接法蘭盤將密封件內的金屬基層、金屬與陶瓷高溫結合層、陶瓷層和陶瓷釉層卡在密封件內表面上,兩個連接法蘭盤通過螺栓連接,且兩者之間設置有密封墊片。
所述陶瓷層、金屬基層的燒結方法為:
1)按照所述的比例稱取各物料混合,并依次向其中加入與物料總重相等的水、物料總重1-2%的丙酮和物料總重0.8-1%的工業植物油,拌合均勻制成細度為300-400目的泥漿,備用;
2)使用步驟1)制得的泥漿在金屬基層的內表面塑型,再將靜置晾干后入窯爐進行初次燒結,然后隨爐冷卻至常溫;
所述初次燒結分為低溫塑形段、中溫烘烤段和氧化燒結段三部分,其中,低溫塑形段是指使爐內溫度從常溫在6h均勻升高到400℃,并保持該溫度1-2h,在此過程中,保持爐內氧氣含量不高于5%;
所述中溫烘烤段是指,使爐內溫度從400℃在4h均勻升高到1000℃,在此過程中,保持爐內氧氣含量不低于40%;
所述氧化燒結段是指,使爐內溫度從1000℃在2h均勻升高到1500℃,并保持該溫度2-3h,在此過程中,保持爐內氧氣含量不低于40%;
3)選用陶瓷領域中燒結溫度不超過1400℃的釉料制成料漿,并對初次燒結后形成的陶瓷層表面施釉并再次燒結,從而在陶瓷層表面形成光滑致密的陶瓷釉層。
本發明中,以燒制陶瓷的常規原料高嶺土、木節粘土和石英作為主料,其中混入碳化硅、氯化鈉和堿石灰作為制孔劑,既可確保燒成后的陶瓷素坯中含有一些開放型氣孔或稱開口氣孔,而且也不會影響其強度;碳化硅在高溫氧化氣氛中容易發生氧化反應:sic+2o2→co2+sio2,該反應開始溫度較高,1000℃開始明顯氧化,顆粒越細,則氧化速度越快,反應產物co2的逸出容易造成陶瓷坯體表面形成開口氣孔,這些氣孔在高溫下會被軟化的金屬基層的分子遷移所填充,從而形成金屬與陶瓷高溫結合層;而反應產物sio2具有較高活性,與氧化鋁反應生成莫來石,從而在陶瓷內形成莫來石增強體;同時,本發明中填充劑在高溫下,其中的藍晶石細粉,既可確保生成較多的莫來石相,保證制品的力學強度,藍晶石從1100℃左右開始分解、生成莫來石和sio2,1300℃以后顯著分解轉化,由于該莫來石化反應伴隨有16-18%的體積膨脹,因此還可填充由于碳化硅氧化產生的孔隙,使單個孔隙變小,整體孔隙率降低,并且會改變陶瓷內孔隙的形狀和分布,從而使其在與釉料結合燒制時,部分釉料滲入孔隙內填充和堵塞孔隙。
有益效果:本發明與現有技術相比,具備以下優點:
1)本發明通過將球形彎頭易磨損部位設置成一個開口,然后在該開口上設置可更換的密封件,密封件內依次設置金屬基層、金屬與陶瓷高溫結合層、陶瓷層和陶瓷釉層,不僅大幅度增強了該部位的耐磨耐沖刷性能,大幅度提高了球形彎頭的使用壽命,而且該部位一旦出現磨損,可以直接更換該部位即可,不用再更換整個球形彎頭,從而降低了生產成本;
2)本發明的陶瓷層以燒制陶瓷的常規原料高嶺土、木節粘土和石英作為主料,其中混入碳化硅、氯化鈉和堿石灰作為制孔劑,既可確保燒成后的陶瓷素坯中含有一些開放型氣孔或稱開口氣孔,而且也不會影響其強度,通過加入高溫下體積膨脹的藍晶石粉,使得開放型氣孔明顯縮小,從而在陶瓷內部和表面形成細小的氣孔,從而使其在高溫下與金屬基層形成金屬與陶瓷高溫結合層,使兩者緊密結合,進一步增強了耐磨性和耐沖刷性;
3)本發明的陶瓷層在使用原料制成泥漿時,除了加入常規的水之外,還加入了丙酮和工業植物油,這兩種物質混合在泥漿里,在低溫塑形階段能夠緩慢的氣化,從而脫離泥漿,并在表面形成微小的氣孔,而且也能增強泥料的粘性,防止泥漿表面出現裂紋導致在后續燒制中損壞。
附圖說明
圖1為本發明的整體結構示意圖;
圖2為本發明密封件的結構示意圖;
附圖標記:1、密封件,101、金屬基層,102、金屬與陶瓷高溫結合層,103、陶瓷層,104、陶瓷釉層,2、球形彎頭體,3、進料管,4、出料管,5、連接體。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明做進一步的闡述,以下各實施例中所用的原料均為本領域常規的原料或者是從市面上能夠購買得到。
如圖所示,一種組合式球形彎頭,包括球形彎頭體2、設置在球形彎頭體2上的進料管3和出料管4,所述球形彎頭體2上具有一開口,該開口位于球形彎頭體2上對應進料管3沖刷的位置,且開口上通過連接體5可拆卸設置有密封件1,緊貼所述密封件1的內表面依次設置有金屬基層101、金屬與陶瓷高溫結合層102、陶瓷層103和陶瓷釉層104,且陶瓷釉層104的內表面為弧形凹面,且正對進料管3的沖擊點。
以上為本發明的基本實施方式,可在以上基礎上做進一步的改進、優化和限定:
如,所述金屬與陶瓷高溫結合層102為金屬基層101與陶瓷層103和陶瓷釉層104在高溫下燒結后固化形成的連接層;
又如,所述連接體5為分別設置在球形彎頭體2上開口處和設置在密封件1的連接法蘭盤,密封件1與其上的連接法蘭盤通過螺栓可拆卸連接,且該連接法蘭盤將密封件1內的金屬基層101、金屬與陶瓷高溫結合層102、陶瓷層103和陶瓷釉層104卡在密封件1內表面上,兩個連接法蘭盤通過螺栓連接,且兩者之間設置有密封墊片;
再如,所述金屬基層101為熔點高于1800℃的合金層,所述陶瓷層103為表面具有微小孔隙的陶瓷,以使該陶瓷與金屬基層101在燒結時,金屬基層101的成分進入到微小孔隙中從而形成金屬與陶瓷高溫結合層102,所述陶瓷釉層104為陶瓷層103外表面施加的釉料燒結后形成。
本發明中,陶瓷層103的組分和燒制方法可以使以下三種方式:
方案一
所述陶瓷層103由主料、制孔劑和填充劑在1500℃條件下燒制而成,按照重量比,所述主料由40份高嶺土、10份的木節粘土和20份的石英組成,制孔劑由4份細度不超過30微米的碳化硅細粉、1份的氯化鈉和2份的堿石灰組成,填充劑由3份細度不超過45微米的藍晶石細粉、6份細度不超過5微米的活性氧化鋁微粉和2份的滑石粉組成;
所述陶瓷釉層104選用燒結溫度不超過1400℃的釉料燒結即可,其目的是堵塞陶瓷層103表面的微小氣孔,減小球形彎頭內流體的沖擊阻力;
所述陶瓷層103、金屬基層101的燒結方法為:
1)按照所述的比例稱取各物料混合,并依次向其中加入與物料總重相等的水、物料總重1%的丙酮和物料總重0.8%的工業植物油,拌合均勻制成細度為300目的泥漿,備用;
2)使用步驟1)制得的泥漿在金屬基層101的內表面塑型,再將靜置晾干后入窯爐進行初次燒結,然后隨爐冷卻至常溫;
所述初次燒結分為低溫塑形段、中溫烘烤段和氧化燒結段三部分,其中,低溫塑形段是指使爐內溫度從常溫在6h均勻升高到400℃,并保持該溫度1h,在此過程中,保持爐內氧氣含量不高于5%;
所述中溫烘烤段是指,使爐內溫度從400℃在4h均勻升高到1000℃,在此過程中,保持爐內氧氣含量不低于40%;
所述氧化燒結段是指,使爐內溫度從1000℃在2h均勻升高到1500℃,并保持該溫度2h,在此過程中,保持爐內氧氣含量不低于40%;
3)選用陶瓷領域中燒結溫度不超過1400℃的釉料制成料漿,并對初次燒結后形成的陶瓷層103表面施釉并再次燒結,從而在陶瓷層103表面形成光滑致密的陶瓷釉層104。
方案二
所述陶瓷層103由主料、制孔劑和填充劑在1500℃條件下燒制而成,按照重量比,所述主料由45份高嶺土、15份的木節粘土和24份的石英組成,制孔劑由6份細度不超過30微米的碳化硅細粉、2份的氯化鈉和3份的堿石灰組成,填充劑由5份細度不超過45微米的藍晶石細粉、9份細度不超過5微米的活性氧化鋁微粉和3份的滑石粉組成;
所述陶瓷釉層104選用燒結溫度不超過1400℃的釉料燒結即可,其目的是堵塞陶瓷層103表面的微小氣孔,減小球形彎頭內流體的沖擊阻力;
所述陶瓷層103、金屬基層101的燒結方法為:
1)按照所述的比例稱取各物料混合,并依次向其中加入與物料總重相等的水、物料總重2%的丙酮和物料總重1%的工業植物油,拌合均勻制成細度為400目的泥漿,備用;
2)使用步驟1)制得的泥漿在金屬基層101的內表面塑型,再將靜置晾干后入窯爐進行初次燒結,然后隨爐冷卻至常溫;
所述初次燒結分為低溫塑形段、中溫烘烤段和氧化燒結段三部分,其中,低溫塑形段是指使爐內溫度從常溫在6h均勻升高到400℃,并保持該溫度2h,在此過程中,保持爐內氧氣含量不高于5%;
所述中溫烘烤段是指,使爐內溫度從400℃在4h均勻升高到1000℃,在此過程中,保持爐內氧氣含量不低于40%;
所述氧化燒結段是指,使爐內溫度從1000℃在2h均勻升高到1500℃,并保持該溫度3h,在此過程中,保持爐內氧氣含量不低于40%;
3)選用陶瓷領域中燒結溫度不超過1400℃的釉料制成料漿,并對初次燒結后形成的陶瓷層103表面施釉并再次燒結,從而在陶瓷層103表面形成光滑致密的陶瓷釉層104。
方案三
所述陶瓷層103由主料、制孔劑和填充劑在1500℃條件下燒制而成,按照重量比,所述主料由42.5份高嶺土、12.5份的木節粘土和22份的石英組成,制孔劑由5份細度不超過30微米的碳化硅細粉、1.5份的氯化鈉和2.5份的堿石灰組成,填充劑由4份細度不超過45微米的藍晶石細粉、7.5份細度不超過5微米的活性氧化鋁微粉和2.5份的滑石粉組成;
所述陶瓷釉層104選用燒結溫度不超過1400℃的釉料燒結即可,其目的是堵塞陶瓷層103表面的微小氣孔,減小球形彎頭內流體的沖擊阻力;
所述陶瓷層103、金屬基層101的燒結方法為:
1)按照所述的比例稱取各物料混合,并依次向其中加入與物料總重相等的水、物料總重1.5%的丙酮和物料總重0.9%的工業植物油,拌合均勻制成細度為350目的泥漿,備用;
2)使用步驟1)制得的泥漿在金屬基層101的內表面塑型,再將靜置晾干后入窯爐進行初次燒結,然后隨爐冷卻至常溫;
所述初次燒結分為低溫塑形段、中溫烘烤段和氧化燒結段三部分,其中,低溫塑形段是指使爐內溫度從常溫在6h均勻升高到400℃,并保持該溫度1.5h,在此過程中,保持爐內氧氣含量不高于5%;
所述中溫烘烤段是指,使爐內溫度從400℃在4h均勻升高到1000℃,在此過程中,保持爐內氧氣含量不低于40%;
所述氧化燒結段是指,使爐內溫度從1000℃在2h均勻升高到1500℃,并保持該溫度2.5h,在此過程中,保持爐內氧氣含量不低于40%;
3)選用陶瓷領域中燒結溫度不超過1400℃的釉料制成料漿,并對初次燒結后形成的陶瓷層103表面施釉并再次燒結,從而在陶瓷層103表面形成光滑致密的陶瓷釉層104。