HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM CÁC SƠ ĐỒ MỚI CỦA THIẾT BỊ ĐƢA THAN HOẠT TÍNH VÀO BUỒNG ÁP SUẤT CAO Nguyễn Văn Hoan1, Đỗ Mạnh Tùng2 Bộ mơn Cơ học máy, Khoa Cơ khí, Học viện Kỹ thuật Quân sự-BQP E-mail: nguyenhoantskt@gmail.com Bộ môn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Học viện Kỹ thuật Quân sự-BQP E-mail: manhtungvtl@gmail.com TÓM TẮT: Bài báo giới thiệu sơ đồ thiết bị dùng để đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao Tính mẻ sơ đồ thiết bị thể việc sử dụng rộng rãi vòng xuyến đàn hồi với tư cách phần tử bịt kín phận truyền động Các sơ đồ thiết bị với việc sử dụng vòng xuyến đàn hồi mà bên điền đầy chất khí chất lỏng đến áp suất định cho phép đơn giản kết cấu, đảm bảo bịt kín buồng làm việc, đơn giản hóa việc đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao, loại bỏ từ kết cấu cặp ma sát trượt Từ khóa: sơ đồ thiết bị, than hoạt tính, áp suất cao, vòng xuyến đàn hồi Đặt vấn đề Hiện nay, lượng vàng sản xuất hàng năm giới chủ yếu chế biến phương pháp hòa tách xyanua sau thu hồi vàng từ dung dịch xyanua phương pháp hấp phụ than hoạt tính Hấp phụ vàng than hoạt tính giai đoạn trình tách vàng từ quặng Để thực q trình cơng nghệ hấp phụ trên, người ta đưa loạt máy hấp phụ vàng than hoạt tính Tuy nhiên, nay, giới Việt Nam máy hấp phụ vàng than hoạt tính làm việc theo chế gián đoạn: trước tiên người ta cho dung dịch kiềm xyanua có chứa vàng vào buồng chứa, sau đưa than hoạt tính vào bịt kín buồng chứa Tiếp theo, người ta tiến hành tăng áp suất lên khoảng 10 atm nhiệt độ lên khoảng 1700С buồng chứa Sau q trình cơng nghệ hấp phụ vàng kết thúc, người ta hạ áp suất nhiệt độ buồng chứa xuống đưa than hoạt tính hấp phụ ngồi Như vậy, máy hấp phụ vàng than hoạt tính bộc lộ rõ nhược điểm hiệu suất thấp chúng làm việc theo chế gián đoạn Để tăng hiệu suất máy hấp phụ tác giả đưa sơ đồ triển vọng máy hấp phụ vàng than hoạt tính gồm: thiết bị tự động đưa than hoạt tính từ vào buồng làm việc cửa dung dịch chất lỏng xyanua sau qua buồng làm việc bố trí phía buồng áp suất cao; thiết bị tự động đưa than hoạt tính sau hấp phụ xong từ buồng làm việc cửa vào dung dịch chất lỏng xyanua bố trí phía buồng áp suất [1] Đến nay, người ta tập hợp nhiều sơ đồ thiết bị dùng để đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao Tuy nhiên, tác giả không lựa chọn thiết bị dùng máy hấp phụ vàng than hoạt tính mà thỏa mãn điều kiện làm việc cho do: thiết bị phức tạp, cồng kềnh mặt kết cấu; làm việc khơng tin cậy khơng đảm bảo bịt kín buồng làm việc Do vậy, việc tạo thiết bị tin cậy dùng để đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao trở thành vấn đề cấp thiết Cơ sở thiết kế Về nguyên tắc, thành phần kết cấu thiết bị dùng để đưa than hoạt tính vào buồng làm việc điều kiện áp suất cao nhiệt độ cao cần phải có mặt: buồng vận chuyển để đưa than hoạt tính từ vào buồng làm việc; cấu dẫn động để dịch chuyển buồng vận chuyển theo hướng dọc trục hệ thống bịt kín buồng làm việc Nhờ vào phát triển công nghệ vật liệu nano nước giới tạo tảng để chế tạo nhiều loại vật liệu tổng hợp có tính đàn hồi độ bền cao, cho phép người thiết kế tạo kết cấu máy cấu Và ý tưởng hay thú vị lĩnh vực thiết kế nhằm tạo thiết bị dùng để đưa than hoạt tính vào buồng làm việc điều kiện áp suất cao nhiệt độ cao việc sử dụng kết cấu vỏ đàn hồi dạng hình xuyến Các vòng xuyến đàn hồi, bên điền đầy chất khí lỏng áp suất p (atm) sử dụng với tư cách phần tử bịt kín buồng làm việc thiết bị Trên sở sử dụng vòng xuyến đàn hồi Trang 251 HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM mà bên chúng điền đầy chất khí lỏng áp suất p (atm) tác giả tạo loạt sơ đồ thiết bị dùng để đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao [2] Nhờ khả biến dạng thuận nghịch lớn theo phương ngang vòng xuyến đàn hồi nên sơ đồ thiết bị tạo nhóm tác giá đảm bảo bịt kín buồng áp suất cao q trình làm việc Kết nghiên cứu 3.1 Sơ đồ thiết bị với vòng xuyến đàn hồi dạng trụ Mở rộng nghiên cứu việc ứng dụng kết cấu vỏ đàn hồi, nhóm tác giả tiếp tục tạo sơ đồ thiết bị dùng để đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao với việc sử dụng trực tiếp bề mặt ngồi thành bên vòng xuyến đàn hồi với tư cách thành buồng vận chuyển [3] Trên Hình sơ đồ thiết bị với việc sử dụng trực tiếp bề mặt thành bên vòng xuyến đàn hồi làm thành ngồi buồng vận chuyển Buồng vận chuyển 10 cấu tạo dạng khoang trống ngăn cách ngăn 11 thẳng đứng; giới hạn trụ dẫn hướng 9, giới hạn bề mặt xung quanh thành vòng xuyến đàn hồi Điều cho phép đơn giản trình điền đầy loại bỏ than khỏi buồng 10; loại bỏ hồn tồn tượng dính hạt than buồng 10 tải; rút ngắn hành trình làm việc buồng vận chuyển Mặt khác, bề mặt thẳng đứng ngăn 11 đóng vai trò gối đỡ bề mặt thành vòng xuyến Việc tăng chiều dài bề mặt trụ dẫn hướng phía lớn độ lớn hành trình làm việc buồng 10 cho phép bảo vệ bề mặt tiếp xúc mặt thành vòng xuyến bề mặt trụ rỗng thiết bị; tránh không để hạt than rơi vào bề mặt tiếp xúc a) b) Hình Thiết bị đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao với vòng xuyến đàn hồi dạng trụ (а) dạng mặt cắt theo tiết diện А-А (b): 1- buồng đựng; 2- thành thiết bị; 3- vòng xuyến đàn hồi dạng trụ; 4- buồng chứa; 5- than hoạt tính; 6- cấu truyền động; 7- truyền; 8- trụ dẫn hướng trên; 9- trụ dẫn hướng dưới; 10- buồng vận chuyển; 11- ngăn Trang 252 HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM vượt khỏi giới hạn vòng xuyến đàn hồi làm cho khoang chứa buồng 10 mở ra, than hoạt tính tác dụng trọng lượng thân rơi vào buồng làm việc thiết bị Sau loại bỏ hết than hoạt tính khỏi buồng 10, cấu dẫn động truyền chuyển động cho buồng 10 làm cho chuyển động tịnh tiến lên phía chu kỳ làm việc thiết bị lại lặp lại 3.2 Sơ đồ thiết bị với vòng xuyến đàn hồi dạng bậc Trên Hình trình bày thêm phương án thiết bị đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao với việc sử dụng vòng xuyến đàn hồi dạng bậc mà bên vòng xuyến bậc điền đầy chất lỏng khí áp suất p (atm) Nguyên lý làm việc thiết bị: Thiết bị Hình làm việc theo nguyên lý sau: buồng vận chuyển 10 dịch chuyển lên vị trí phía Hình 1a, trụ dẫn hướng nhô hẳn lên gờ giới hạn trên, khoang chứa buồng 10 mở, than hoạt tính buồng chứa tác dụng trọng lượng thân điền đầy vào khoang chứa buồng 10 Sau điền đầy than hoạt tính vào khoang chứa buồng 10, cấu truyền động truyền chuyển động tịnh tiến cho buồng 10 làm cho chuyển động xuống phía Khi buồng 10 chuyển động xuống phía làm cho vòng xuyến đàn hồi dạng trụ chuyển động xuống phía Khi buồng 10 chuyển động đến vị trí phía dưới, trụ dẫn hướng a) b) Hình Thiết bị đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao với vòng xuyến đàn hồi dạng bậc (а) dạng mặt cắt theo tiết diện А-А (b): 1- buồng chứa; 2- buồng đựng; 3- buồng vận chuyển; 4- than hoạt tính; 5trụ dẫn hướng trên; 6- trụ dẫn hướng dưới; 7- ngăn; 8- vòng xuyến đàn hồi dạng bậc; 9- thành thiết bị; 10- van điều chỉnh; 11- gờ giới hạn trên; 12- gờ giới hạn Trang 253 HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM Trong trường hợp này, vòng xuyến đàn hồi dạng bậc sử dụng với tư cách cấu truyền động phần tử bịt kín buồng làm việc thiết bị Do vậy, thiết bị đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao với việc sử dụng vòng xuyến đàn hồi dạng bậc cho phép tăng độ tin cậy làm việc đơn giản kết cấu; loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng thêm cấu dẫn động bên Về mặt kết cấu, thiết bị thể Hình gồm: buồng chứa 1; buồng làm việc 2; buồng vận chuyển dùng để đưa than hoạt tính từ buồng chứa vào buồng làm việc Buồng cấu tạo dạng khoang trống ngăn cách ngăn thẳng đứng; giới hạn trụ dẫn hướng 6; giới hạn bề mặt xung quanh thành vòng xuyến Buồng chuyển động tịnh tiến dọc trục đặt bên lỗ vòng xuyến đàn hồi Vòng xuyến đàn hồi dạng bậc nạp đầy chất khí lỏng áp suất p(atm) đỡ lấy buồng vận chuyển Vị trí phía phía vòng xuyến đàn hồi dạng bậc giới hạn gờ chặn 11 gờ chặn 12 Khe hở lỗ gờ chặn 11 bề mặt trụ dẫn hướng nhỏ kích thước than hoạt tính Đầu mút phía trụ dẫn hướng 11 dạng côn Nguyên lý làm việc thiết bị: Thiết bị Hình làm việc theo nguyên lý sau: buồng vận chuyển vị trí phía Hình 2a, trụ dẫn hướng nhơ hẳn lên gờ chặn 11, dẫn đến khoang chứa buồng mở, than hoạt tính từ buồng chứa tác dụng trọng lượng thân điền đầy vào khoang chứa buồng Đồng thời, buồng vị trí áp suất bên vòng xuyến đàn hồi dạng bậc đạt giá trị ban đầu cần thiết p0 (atm) thỏa mãn điều kiện bịt kín buồng làm việc Sau khoang chứa buồng điền đầy than hoạt tính, lúc ta tăng áp suất vòng xuyến nhờ van điều chỉnh 10 làm cho vòng xuyến đàn hồi dạng bậc bắt đầu chuyển động theo phương dọc trục xuống phía hạ buồng vận chuyển xuống theo Khi vòng xuyến chuyển động đến vị trí phía áp suất vòng xuyến đạt đến giá trị lớn pmax Ở vị trí phía buồng 3, đầu mút to vòng xuyến chặn gờ chặn 12, trụ dẫn hướng vượt khỏi giới hạn bịt kín vòng xuyến, khoang chứa buồng mở ra, than hoạt tính tác dụng trọng lượng thân rơi khỏi buồng vào buồng làm việc Sau loại bỏ hồn tồn than hoạt tính khỏi khoang chứa buồng 3, người ta tiến hành hạ áp suất vòng xuyến đàn hồi dạng bậc làm cho chuyển động lên vị trí phía đồng thời nâng buồng chuyển động lên Chu kỳ làm việc lại lặp lại Kết luận Các phương án thiết bị đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao giới thiệu đảm bảo tăng hiệu độ tin cậy làm việc thiết bị đơn giản kết cấu, đơn giản hóa q trình điền đầy loại bỏ than khỏi buồng làm việc; loại bỏ việc sử dụng thêm cấu truyền động bên loại bỏ cặp ma sát trượt từ kết cấu Cơng việc nằm dự án phủ Nga cấp kinh phí chế tạo thử nghiệm theo định № 218 (Работа выполнена при финансовой поддержке правительства РФ в рамках постановления № 218 (проект № 02.G25.31.0075)) Lời cảm ơn Tác giả báo muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến Giáo sư, TSKH Koltsov Vladimir Petrovich trường ĐH “National Research Irkutsk State Technical University” nhiệt tình giúp đỡ trình nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO Нгуен Ван Хоан Обеспечение непрерывности процесса десорбции на основе использования дозаторов с торовым приводом: диссертация канд техн наук / Нгуен Ван Хоан Иркутск, 2015 -119 с Нгуен Ван Хоан, В.П Кольцов, В.В Ёлшин Патент № 2471543, Российская федерация, МПК кл В01J3/02 Устройство загрузки и выгрузки камер высокого давления (варианты) Опубл 10.01.2013 Бюл №1 Нгуен Ван Хоан, В.П Кольцов, В.В Ёлшин Патент № 135271, Российская федерация Устройство загрузки и выгрузки камер высокого давления Опубл 10.12.13 Бюл № 34 NEW SCHEMES OF EQUIPMENT FEEDING ACTIVATED CARBON TO A HIGH PRESSURE CHAMBER Abstract: This paper presented new schemes of equipment loading activated carbon to a high pressure chamber The novelty of the schemes of the equipment is reflected in the extensive use of toroidal elastic shell as a seal and drive The schemes of the equipment with the use of elastic bracelets inside are filled with gas or liquid to a Trang 254 certain pressure allows for simple structure, ensuring the sealing chamber work, simple Activation of the activated charcoal into the high pressure chamber eliminates the slip friction pair Key words: equipment, activated carbon, high pressure, toroidal elastic shell  ... lỏng áp suất p (atm) tác giả tạo loạt sơ đồ thiết bị dùng để đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao [2] Nhờ khả biến dạng thuận nghịch lớn theo phương ngang vòng xuyến đàn hồi nên sơ đồ thiết bị. .. đồ thiết bị dùng để đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao với việc sử dụng trực tiếp bề mặt ngồi thành bên vòng xuyến đàn hồi với tư cách thành buồng vận chuyển [3] Trên Hình sơ đồ thiết bị. .. phía chu kỳ làm việc thiết bị lại lặp lại 3.2 Sơ đồ thiết bị với vòng xuyến đàn hồi dạng bậc Trên Hình trình bày thêm phương án thiết bị đưa than hoạt tính vào buồng áp suất cao với việc sử dụng