Футеровка загрузочной воронки цапфы барабанной мельницы
LINING OF THE FEED FUNNEL OF THE TRUNNION OF THE DRUM MILL

Изобретение относится к
оборудованию для измельчения материалов, и предназначено для защиты внутренних поверхностей загрузочных воронок цапф барабанных мельниц от абразивного износа, и может быть использовано в металлургической, горной, строительной, химической и других отраслях промышленности в процессах измельчения кусковых материалов.
Из предшествующего уровня техники известно изобретение
«Загрузочная цапфа барабанной мельницы» (патент SU № 1036368 от 28.05.1982 г. В07В 17/18, опубл. 23.08.1983). Загрузочная цапфа барабанной мельницы содержит полый корпус и футеровку его внутренней поверхности. С целью уменьшения износа внутренней поверхности цапфы, она выполнена с размещенной в его полости конической втулкой, на меньшем основании которой смонтирован отражатель в виде усеченного конуса, причем большее основание втулки и меньшее основание отражателя обращены внутрь барабана мельницы. Целью изобретения является уменьшение износа внутренней поверхности корпуса цапфы абразивной пульпой, циркулирующей в зазоре «корпус цапфы – футеровка цапфы», путем ликвидации причин, порождающих циркуляцию.
Недостатками данной конструкции изобретения
является то, что болтовой крепеж футеровки конической втулки, со стороны наибольшего диаметра конической втулки, выполнен сквозным через цапфу, что затрудняет их не безопасную замену, так как гайки находятся между торцевой стенкой барабана и подшипником. Болтовой крепеж находится в рабочей зоне, что приводит к износу головки болта и его обрыву. Также обрыву болтов способствует отсутствие между футеровками сцепки, так как при вращении мельницы, поступлении руды и мелющих шаров из загрузочного устройства создается момент силы, тянущий футеровку в нижней части у разгрузки в противоположную сторону вращения, а это создает дополнительное интенсивное трение тела болта у основания головки. Присутствие технологического зазора между футеровками приводит к сквозному износу между футеровками как самой футеровки, так и резиновой подкладки. Требуется частая замена футеровки, резиновой подкладки и болтового крепежа.
Известно техническое решение (полезная модель)
«Футеровка барабанной мельницы» (патент RU № 110293 от 31.12.2010 г. B02C 17/22, опубл. 20.11.2011). Футеровка барабанной мельницы, состоящая из набора, образующих волновую рабочую поверхность футеровочных плит, каждая из которых изготовлена из эластомерного материала, установлена на внутренней поверхности барабана мельницы и снабжена пазами, выполненными в продольном направлении, рабочая поверхность каждой футеровочной плиты состоит из расположенного в центральной части плиты гребня в виде усеченного конуса и ассиметричных боковых углублений, при этом более широкое углубление выполнено с выступом, а углубление меньшей ширины с пазом, служащими для ответного взаимодействия с рядом монтируемыми плитами.
Недостатком данного технического решения
является то, что такая футеровка барабанной мельницы оправдана только для футеровки периферии барабана и только для мельниц с меленьким классом загружаемого материала и при выгрузке в зафутерованную эластичными футеровочными плитами загрузочную воронку или цапфу из загрузочного устройства размера и объема руды, мелющих шаров, например, как в мельницах мокрого полусамоизмельчения, происходит деформация крепежа эластичных футеровочных плит от ударов, происходит интенсивный износ фрагментов волновых ребер модульных элементов и, как следствие, забутовка патрубка из-за цилиндрической рабочей поверхности. Применение данного типа эластичных футеровочных плит в загрузочной воронке или цапфе не обеспечивает защиту их крепежа от ударов рудой и мелющими шарами, что в свою очередь приводит к обрыву футеровочных плит и износу цапфы или воронки загрузочной на открытых участках. Волновая рабочая поверхность эластичных футеровочных плит не обеспечивает выгрузку руды из загрузочной цапфы или воронки загрузочной. Циркуляция материала в загрузочной воронке или цапфе приводит к интенсивному износу эластичных футеровочных плит, что уменьшает срок эксплуатации и требует частую замену. Прямой паз эластичных футеровочных плит при применении в загрузочной воронке или цапфе не обеспечивает сцепку между футеровочными плитами, что вызывает ещё больший износ болтового крепежа, это привод к обрыву плит. Применение данного типа эластичных футеровочных плит в загрузочной воронке или цапфе нецелесообразно и приводит к потере сущности изобретения.
Известно также изобретение
«Футеровка барабанной мельницы» (патент RU № 2266789 от 14.06.2001г.,  В02C 17/22, опубл. 27.12.2005). Футеровка барабанной мельницы, имеющая цилиндрический корпус, в который помещены подлежащий измельчению материал и масса из мелющих тел, состоящая из колец, образованных отдельными примыкающими друг к другу футеровочными плитами, которые от 5 до 15% от общего количества футеровочных плит содержат отражатель, имеющий ребро, установленное торцом на её опорной плите под углом относительно плоскости, перпендикулярной продольной оси мельницы, направленным либо к входному, либо к выходному отверстию мельницы и составляющим менее 25 градусов, при этом места расположения отражателей выбраны таким образом, что все отражатели в совокупности образуют спиральную конфигурацию, непрерывную или прерывистую для достижения желаемого эффекта.
Недостатком данного изобретения
является то, что такая футеровка барабанной мельницы оправдана только для футеровки периферии барабана и только для мельниц с меленьким классом загружаемого материала и при выгрузке в зафутерованную загрузочную воронку или цапфу из загрузочного устройства размера и объема руды, мелющих шаров, например, как в мельницах мокрого полусамоизмельчения, происходит разрушение керамических накладок на ребрах и быстрый износ ребер. Малый угол наклона ребер не обеспечивает сталкивание руды и мелющих шаров из загрузочной воронки или цапфы, не обеспечивает их продвижение в барабан мельницы. Малый угол наклона ребер также ускоряет их износ в загрузочной воронке или цапфе. Расположение косого ребра с краю плиты приводит к интенсивному износу болтового крепежа из-за рычага давления на болтовой крепеж от плиты под действием руды и мелющих шаров на ребро при вращении барабана мельницы. Применение данного типа футеровки в загрузочной воронке или цапфе нецелесообразно и приводит к потере сущности изобретения. Обрыв футеровки и малый угол наклона ребра приводит к циркуляции материала в загрузочной воронке или цапфе, что приводит к интенсивному износу самой футеровки и открытой поверхности загрузочной воронки или цапфы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является изобретение
«Футеровка цапфы барабанной мельницы и комплект для её изготовления» (патент RU № 2712899 от 05.06.2019 г., В07С 17/18, опубл. 31.01.2020). Футеровка цапфы барабанной мельницы, содержащая продольные модульные элементы, соединенные друг с другом продольными боковыми поверхностями с образованием патрубка с конической внутренней рабочей поверхностью. Каждый модульный элемент имеет со стороны рабочей поверхности по меньшей мере один выступ, выполненный заодно целым с модульным элементом и образующий с выступами других модульных элементов винтовое ребро, при этом одна торцевая поверхность по меньшей мере одного выступа каждого модульного элемента лежит в одной плоскости с соответствующей продольной боковой поверхностью модульного элемента. Применение вышеуказанной футеровки, в частности, позволяет снизить трудоемкость процессов монтажа и демонтажа модульных элементов за счет упрощения операций герметизации и крепления.
Недостатком данного изобретения
является то, что такой патрубок оправдан только для мельниц с меленьким классом загружаемого материала и при выгрузке в патрубок из загрузочного устройства размера и объема руды, мелющих шаров, например, как в мельницах мокрого полусамоизмельчения, происходит деформация планок крепежных модульных элементов и крепежа планок от ударов, происходит интенсивный износ выступов модульных элементов и, как следствие, забутовка патрубка из-за недостаточного угла наклона конической рабочей поверхности. Применения эластичных модульных вставок не обеспечивает защиту их крепежа от ударов рудой и мелющими шарами, что, в свою очередь, приводит к обрыву модульных элементов и износу цапфы на открытых участках. Применение болтового крепежа в рабочей зоне так же приводит к быстрому его износу и как следствие приводит к обрыву модульных элементов и износу цапфы на открытых участках. Циркуляция материала по конической поверхности с малым углом наклона приводит к интенсивному износу патрубка, что уменьшает срок эксплуатации и требует частую замену. Большое количество модульных элементов не обеспечивает быструю установку и замену элементов патрубка. Для монтажа элементов требуется точная установка в цапфе многочисленного крепежа. Отсутствие пазов между модульными элементами требует большой точности изготовления элементов, а также проведение дополнительных работ по герметизации.
Технической проблемой настоящего изобретения является
повышениенадежностифутеровки загрузочной воронки,увеличение её срока эксплуатации и уменьшение трудозатрат, направленных на монтаж и ремонты в загрузочной воронке.
Техническая проблема решается за счет того,
что футеровка загрузочной воронки цапфы барабанной мельницы, состоит из плит, соединенных друг с другом продольными боковыми поверхностями с образованием  конического патрубка, имеющих выступы в виде ребер со стороны рабочей поверхности, при этом выступы наклонно расположены относительно оси симметрии плит; кроме плит с выступами в состав футеровки входят плиты без выступов, которые чередуются между собой, при этом плиты соединены между собой в паз по всей длине, а под крепление к загрузочной воронке со стороны её наименьшего диаметра  выполнены отверстия под болтовой крепеж; каждая плита со стороны, направленной в барабан, имеет изгиб, образующий при сборке футеровки кольцо по типу фланца.
Для быстрого и доступного монтажа, каждая плита футеровки имеет по меньшей мере две монтажные проушины.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:
На фиг.1 изображен разрез загрузочной воронки;
На фиг.2 изображен фрагмент разреза пазов плит футеровки по А-А;
На фиг. 3 изображена обратная сторона плиты футеровки с расположенным выступом в виде ребра;
На фиг. 4 изображена обратная сторона плиты футеровки без выступа;
На фиг. 5 изображена футеровка в сборе (вид со стороны наибольшего диаметра).
Описание изобретения представлено на примере установки в загрузочной воронке 1 цапфы барабанной мельницы 2, которая состоит из конической втулки 3, обклеенной сменной резиновой подкладкой 4 и соединенной с фланцем 5 со стороны меньшего диаметра и кольцом 6 со стороны большего диаметра. Коническая втулка имеет ребра жесткости 7, которые также соединены с кольцом 6 и фланцем 5, фланец 5 имеет отверстия 8 противоположно болтовому крепежу 9 плит футеровки. Футеровка загрузочной воронки цапфы барабанной мельницы (далее по тексту - футеровка) состоит из двух типов плит, первый тип 10 имеет выступ 11 в виде ребра, наклонно расположенного относительно оси симметрии плиты на ширину каждой плиты, второй тип 12 без выступа. Плиты монтируются через одну поочередно, образую конический патрубок, при этом футеровка имеет равное количество плит первого 10 и второго типа 12, что создает достаточное расстояние между выступами 11 и за счет скорости вращения барабана мельницы 13 происходит более эффективное сталкивание в барабан мельницы достаточно скопившейся массы руды, что способствует уменьшению износа верхнего ряда футеровки торцевой загрузочной стенки 14, которая стыкуется с футеровкой. Кроме этого, благодаря эффективному сталкиванию в барабан мельницы скопившейся массы руды, минимизируется циркуляция руды и мелющих шаров по футеровке, что продлевает её срок службы. Каждая плита футеровки, со стороны, направленной в барабан, имеет изгиб 15, который придает жесткость всей футеровке, расклинивая плиты между собой, благодаря чему происходит надежная фиксация футеровки в загрузочной воронке 1, что позволяет разместить отверстия под болтовой крепеж 16 каждой плиты футеровки в нерабочей зоне 17. При этом нерабочей зоной 17 является часть плиты футеровки, со стороны загрузочного устройства, на которую не попадает руда и мелющие шары при выгрузке из загрузочного устройства, устанавливаемого в цапфу барабанной мельницы.  Изгиб плиты 15 так же гасит крутящие моменты, образующиеся при толкании выступами 11 руды и мелющих шаров, что обеспечивает целостность болтового крепежа 9.
Изгиб плит 15 футеровки позволяет убрать большое влияние веса плит на болтовой крепеж 9, которое образуется при нахождении каждой плиты в верхней точке при вращении барабана мельницы, что обеспечивает надежность болтового крепежа 9 и гарантирует отсутствие его обрыва и далее обрыва самой плиты. Изгиб футеровки 15 имеет скошенную торцевую часть 18, что позволяет без затруднений демонтировать верхний ряд футеровки торцевой загрузочной стенки 14, которая стыкуется с футеровкой.
Благодаря размещению отверстий под болтовой крепеж 16 не в рабочей зоне 17, обслуживать болтовой крепеж можно на расстоянии вытянутой руки через отверстия во фланце 8 загрузочной воронки 1.
Каждая плита футеровки имеет крепежный паз 19, обеспечивающий сцепление между плитами. Стык 20 между двумя сторонами паза 19 имеет криволинейную форму, что обеспечивает распределение нагрузки на соседние плиты от воздействия руды и мелющих шаров. Наличие паза 19 препятствует проникновению материала под футеровку, тем самым не допускается циркуляция материала под футеровкой, что препятствует износу резиновой подкладки 4 и как следствие износу конической втулки 3, что обеспечивает повышенный срок эксплуатации загрузочной воронки 1 цапфы барабанной мельницы.
Каждая плита футеровки имеет по две монтажные проушины 21 для быстрого монтажа.
Работа изобретения представлена на примере загрузки барабанной мельницы мокрого полусамоизмельчения.
Руда и мелющие шары, выгружаемые из загрузочного устройства, установленного в цапфу барабанной мельницы, попадают в рабочую зону 22 футеровки, далее руда и мелющие шары под собственной тяжестью спускаются вниз по наклонной поверхности футеровки и за счет вращения барабана 13 мельницы подхватываются выступами 11 плит, которые останавливают циркуляцию руды и мелющих шаров в конической втулке 1 загрузочной воронки цапфы, толкая их в барабан мельницы, передавая инерцию от вращения барабана 13  мельницы, тем самым отталкивая от верхнего ряда футеровки загрузочной стенки 14.
Предлагаемое изобретение долговечно в эксплуатации, оно позволяет значительно продлить срок полезной эксплуатации футеровки, значительно продлить срок эксплуатации загрузочной воронки цапфы барабанной мельницы, снизить трудозатраты на обслуживание цапфы барабанной мельницы до нуля на период с момента установки до полной замены футеровки, уменьшает воздействие руды и мелющих шаров на верхнюю футеровку торцевой загрузочной стенки, что обеспечивает снижение простоев во время планово-предупредительных ремонтов.
Из опыта эксплуатации на мельницах мокрого полусамоизмельчения футеровка загрузочной воронки цапфы барабанной мельницы не требует обслуживания на всем сроке полезной эксплуатации, что сокращает простои во время текущего обслуживания мельницы, также долгий срок эксплуатации футеровки позволяет экономить на футеровке верхнего ряда загрузочной стенки за счет наличия изгиба, что позволяет уменьшить размер футеровки торцевой загрузочной стенки по высоте со стороны загрузки. Из опыта эксплуатации футеровка за счет наличия изгиба, пазов и выступов в виде ребра служит минимум в три раза дольше футеровки торцевой загрузочной стенки.