ФУТЕРОВКА БАРАБАННОЙ МЕЛЬНИЦЫ

Полезная модель относится к износоустойчивым элементам, которые используются для облицовки внутренних поверхностей шаровых мельниц, которые работают в первой стадии измельчения с шарами 80-120 мм и мельниц самоизмельчения, и может быть использована в горно-обогатительной, энергетической, химической и других областях промышленности для переработки и подготовки сырья.
На мельницах первой стадии измельчения применение футеровки полностью из резины нецелесообразно. Через высокие ударные нагрузки происходит интенсивное изнашивание резины в зоне атаки футеровки. Поэтому применяют комбинированную конструкцию футеровки в комбинации резина-металл. Такая комбинация позволяет максимально использовать преимущества каждого из материалов - эластичности и абразивной стойкости резины и ударной износоустойчивости стали в зоне атаки футеровки.
По технической сущности наиболее близким аналогом к заявленной полезной модели есть футеровка мельницы с износоустойчивым лифтером для облицовки внутренней поверхности барабанных мельниц (патент СССР №1829962, В02С 17/22, публ. 23.07.93, прототип), что включает установленные на внутренней поверхности барабана плиты из эластичного материала, преимущественно резины, которые имеют продольные боковые углубления, в которые установлены лифтеры в виде брусов из эластичного материала и привулканизированным металлическим брусом и крепежной пластиной, с помощью которой лифтеры крепятся к корпусу барабана крепежными элементами.
Однако футеровка такой конструкции имеет ряд недостатков:
- твердая износоустойчивая пластина крепится к резиновой основе лифтера химическим или механическим образом. В процессе эксплуатации, вследствие ударных нагрузок, действующих как на пластину, так и на резину, происходит интенсивное изнашивание резины вокруг металлической пластины, которая приводит к образованию углублений в местах соединения металла и резины, которые в дальнейшем приводят к отрыву металлической пластины и, как следствие, к преждевременному изнашиванию футеровки;
- металлические пластины имеют определенные размеры по высоте и толщине, и по мере изнашивания лифтера, эти размеры уменьшаются, что в дальнейшем, при эксплуатации также приводит к отрыву пластины. Резиновая основа, потерявши свой защитный износоустойчивый слой, преждевременно изнашивается.
В основу полезной модели поставлена задача за счет оптимизации конструкции футеровочных плит и усовершенствования конструкции лифтера в комбинации резина - износоустойчивый материал повысить надежность и эффективность работы футеровки в барабанных мельницах первой стадии, избежать вышеуказанных недостатков, увеличить срок службы футеровки мельницы, увеличить производительность и уменьшить сроки простоя мельницы при проведении ремонтных работ.
Поставленная задача решается тем, что футеровка барабанной мельницы, включающая установленные на внутренней поверхности барабана плиты из эластичного материала, преимущественно резины, с продольными боковыми углублениями, в которые установлены лифтеры в виде брусов из эластичного материала, соединенных с броней, согласно полезной модели, броня лифтера выполнена из износоустойчивого материала и установлена по высоте лифтера со стороны влияния нагрузки на лифтер, при этом лифтер соединен с внутренней поверхностью барабана мельницы с помощью средств крепления, выполненных непосредственно в броне.
Износоустойчивая часть лифтера (броня) выполняет две функции:
- защита лифтера от ударных нагрузок, как от массы, которая измельчается, так и от шаровой загрузки;
- надежное и постоянное крепление лифтера на весь период эксплуатации мельницы.
Поверхность брони, которая соединена с поверхностью бруса из эластичного материала, может содержать от двух до восьми выступов, которые имеют в поперечном сечении, трапециевидную или другую форму.
Наличие выступов позволяет перераспределить нагрузку при контакте поверхности брони лифтера, которая воспринимает ударную нагрузку, и поверхностью бруса лифтера, которая осуществляет демпфирование брони, которая повышает прочность соединения этих поверхностей и срок службы футеровки. Это позволит защитить нерабочую поверхность лифтера, выполненную из резины, от ударных нагрузок и повысить срок его службы. Количество и величина выступов определяется технологически, исходя из условий эксплуатации мельницы, диаметра шаров и размеров лифтера.
Форма выступов на нерабочей поверхности брони позволяет оптимизировать распределение нагрузки сдвига при работе лифтера.
Броня лифтера в поперечном сечении может иметь профиль клинообразной формы.
Профиль брони такой формы позволит продлить срок ее эксплуатации при постепенном износе материала брони, вызванной ударными нагрузками на лифтер.
Лифтер может быть соединен с внутренней поверхностью барабана мельницы с помощью крепежных элементов, которые вставлены в отверстия конусообразного профиля.
Такое соединение лифтера с барабаном повышает надежность фиксации всех элементов футеровки на поверхности барабана, а также обеспечивает постоянность крепежного соединения при постепенном износе материала брони и есть технологичным при изготовлении и сборке футеровки барабана мельницы.
Отверстия для крепежных элементов могут быть выполнены непосредственно в броне лифтера на всю его высоту.
Поэтому размещение крепежного элемента на уровне верхней поверхности лифтера обеспечит защиту этой поверхности в районе отверстий от преждевременного изнашивания.
Отверстия для крепежных элементов могут быть выполнены на расстоянии от края брони лифтера, которое равно расстоянию расположения выступа на нерабочей поверхности лифтера.
Это позволяет повысить прочность крепежных элементов, которые работают на излом под влиянием ударной нагрузки на броню лифтера.
Лифтер может быть соединен с внутренней поверхностью барабана мельницы с помощью крепежных элементов, которые вставлены в Т-образный паз.
Такое соединение лифтера с барабаном повышает надежность фиксации всех элементов футеровки на поверхности барабана, а также обеспечивает постоянность крепежного соединения при постепенном износе материала брони и есть технологичным при сборке футеровки барабана мельницы.
Т-образный паз для крепежных элементов может быть выполнен непосредственно в основании брони.
Это позволяет упростить выполнение соединения лифтера с внутренней поверхностью барабана мельницы с помощью крепежных элементов, которые вставлены в Т-образный паз.
Броня лифтера может быть выполнена из износоустойчивой высокомарганцовистой стали.
Это позволяет повысить восприятие ударных нагрузок на броню, что удлиняет срок ее эксплуатации и футеровки в целом.
Броня лифтера может быть соединена с брусами лифтера способом вулканизации.
Соединение брони лифтера с брусами лифтера способом вулканизации повышает технологичность изготовления и монтажа футеровки, а также дополнительно повысит прочность соединения рабочей и нерабочей частей лифтера для повышения срока его эксплуатации.
1
1
Ширина лифтера А может быть выполнена согласно соотношению A=K·D, где: D - внутренний диаметр барабана мельницы; K - коэффициент, который равен 0,03…0,1.
1
Изобретателями путем многочисленных исследований образцов барабанных мельниц было установлено, что коэффициент K зависит от внутреннего диаметра барабана мельницы, количества рядов крепежных отверстий, бокового зазора, который допускается между плитами по барабану, ширины плиты барабана, и выбирается из интервала значений 0,03…0,1.
2
2
Высота лифтера С может быть выполнена согласно соотношению C=K·D, где D - внутренний диаметр барабана мельницы, К - коэффициент, который равен 0,03…0,1.
2
Изобретателями исследовательским путем также установлено, что коэффициент K зависит от технологических параметров работы мельницы, от внутреннего диаметра барабана, диаметра мелющих тел, скорости вращения мельницы, уровня загрузки материала, который измельчается.
5
5
4
4
При этом установлено, что угол скоса α с рабочей стороны лифтера может быть выбран из диапазона α=25°…45°, а угол скоса α с нерабочей стороны лифтера может быть выбран из диапазона α=0°…15°.
2
2
3
3
В поперечном сечении броня имеет высоту F, которую можно выбрать из соотношения F=К·С, где Н - высота лифтера; К - коэффициент, который равен 0,65…1,0.
3
Установлено, что коэффициент К зависит от диаметра мелющих тел и уровня загрузки материала, который измельчается.
1
1
4
4
Ширина основания металлической брони E может быть определена соотношением E=K·A, где А - ширина лифтера, К - коэффициент, который равен 0,6…0,8.
4
Установлено, что коэффициент K зависит от технологических параметров работы мельницы, диаметра мелющих тел, уровня загрузки материала, который измельчается.
При этом угол β наклона поверхности металлической брони с нерабочей стороны лифтера может быть выбран из интервала 0°…15°.
Поверхность брони, которая соединена с эластичным материалом бруса, может быть выполнена волнообразного профиля. Установлено, что количество и величина гребней волны определяется технологически, исходя из условий эксплуатации мельницы, диаметра шаров и размеров лифтера и может быть в пределах от 2 до 8.
При установке крепежного элемента верхняя поверхность его утолщения может быть расположена на уровне верхней поверхности лифтера, а нижняя поверхность, которая имеет конусообразный профиль, удерживает лифтер от действий разных нагрузок, максимально близко к нижнему уровню брони. Сам крепежный элемент может иметь, как вариант, утолщенную часть с покрытием из резины, которая заполняет отверстие в броне до верхней поверхности лифтера.
1
1
6
6
Высота скоса с рабочей стороны лифтера F может быть определена соотношением F=К·С, где Н - высота лифтера; К - коэффициент, который может быть выбран из диапазона 0,25…0,4.
5
5
При этом высота скоса с нерабочей стороны лифтера F определяется соотношением F=K·C, где Н - высота лифтера; K - коэффициент, который выбран из диапазона 0…0,25.
5
6
Установлено, что коэффициенты К и К зависят от технологических параметров работы мельницы.
Плиты футеровки из эластичного материала могут быть выполнены согласно соотношениям:
7
7
- толщина плиты футеровки Н из соотношения Н=K·D, где: D - внутренний диаметр барабана мельницы; К - коэффициент, который может быть определен из диапазона 0,02…0,07.
7
Установлено, что коэффициент К может зависеть от технологических параметров работы мельницы и от внутреннего диаметра барабана мельницы.
1
1
8
8
- толщина плиты в средний H части из соотношения H=K·H, где Н - толщина плиты футеровки барабана, K - коэффициент, который может быть выбран из диапазона 0,65…1,0.
7
Установлено, что коэффициент К может зависеть от перепада высот плиты, уровня загрузки материала, который измельчается,
При этом угол наклона рабочей поверхности плиты аз может быть выбран из интервала 0°…25°.
3
Верхняя поверхность плит может быть выполнена плоской или вогнутой, причем вогнутость образована прямыми плоскостями под углом наклона α, или поверхностью с радиусом R, который определяется из диапазона 160…1500 мм.
9
9
Продольные боковые углубления в плите для установки лифтера выполнены с толщиной лапки h, которая может быть выбрана из соотношения h=К·Н, где Н - толщина плиты футеровки барабана мельницы; K - коэффициент, который может быть выбран из диапазона 0,1…0,3,
9
Установлено, что коэффициент K зависит от внутреннего диаметра барабана мельницы, количества рядов крепежных отверстий, бокового зазора, который допускается между плитами по барабану,
1
2
При этом угол α наклона внутренней поверхности лапки плиты может быть определен из диапазона 5°…10°, угол α наклона боковой поверхности углубления плиты может быть определен из диапазона 5°…10°, а угол α наклона внешней (нижней) поверхности лапки плиты определен из диапазона 0°…7°.
10
10
Высота установки лифтера над плитой G может быть определена из соотношения G=K·D, где D - внутренний диаметр барабана мельницы; К - коэффициент, который может быть определен из диапазона 0,007…0,02.
10
Установлено, что коэффициент К зависит от технологических параметров работы мельницы, от внутреннего диаметра барабана, диаметра мелющих тел, скорости вращения мельницы, уровня загрузки материала, который измельчается.
7
1
8
3
Выполнение конструкции плиты согласно заявленным соотношениям: толщины плиты Н=K·D, а также толщины плиты в средней ее части H=K·H и угла наклона рабочей поверхности плиты из интервала 0°…25°, обеспечит ее оптимальную конфигурацию и позволит вывести производительность мельницы на расчетные параметры в кратчайшие сроки, обеспечив, при этом, надежность футеровки. Рабочая поверхность плиты, в соответствии с указанными параметрами, может быть выполнена разного профиля, как указано на фиг.5, прямой, или, как указано на фиг.6, вогнутой, или, как указано на фиг.7, криволинейной. При этом вогнутость образуется прямыми плоскостями под углом наклона α. Криволинейность может быть образована поверхностью с радиусом R равным R=160…1500 мм.
Угол γ наклона рабочей поверхности лифтера относительно плоскости плиты может быть определен из интервала γ=90°…130°, что обеспечивает наиболее выгодные условия работы футеровки при увеличении производительности мельницы.
1
2
2
2
3
1
1
4
Выполнение лифтера в виде бруса с шириной А, которая может быть определена соотношением А=K·D и высотой С, которая может быть определена соотношением C=K·D, изготовленного из эластичного материала, с установленной в него броней высотой F, которая может быть определена соотношением F=К·С и шириной основания E которая может быть определена соотношением E=K·A, изготовленной из износостойкого материала, например, износостойкой высокомарганцовистой стали, при этом броня имеет отверстия для крепежных элементов конусообразного профиля, которые выполнены непосредственно в утолщении металлической брони на всю ее высоту и установлена по высоте лифтера, со стороны действия нагрузки на лифтер, позволит максимально использовать преимущества каждого из материалов: эластичности резины и износостойкости стали. Броня принимает ударные нагрузки, а резина выполняет роль демпфирующего элемента, который поглощает ударные нагрузки.. Учитывая расположение брони лифтера по его высоте и изменение ее ширины в поперечном сечении, в процессе эксплуатации мельницы происходит равномерный износ лифтера, сохраняя его работоспособность до полного истирания по высоте и, как следствие, увеличение срока эксплуатации футеровки.
Выполнение продольных боковых углублений в плитах с заявленными параметрами боковой поверхности и лапки, и выполнение основания лифтера соответствующей конфигурации, то есть в центре основания ровный отрезок, а края выполнены со скосом, позволит образовывать плотное соединение между плитами и лифтером, и надежно прижать плиты к корпусу барабана мельницы, исключив попадание пульпы под плиты к корпусу мельницы.
Футеровка барабанной мельницы представлена на чертежах.
На фиг.1 - общий вид барабанной мельницы.
На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, показан фрагмент футеровки мельницы с коническими крепежными элементами и плитами, рабочая поверхность которых выполнена плоской;
На фиг.3 - разрез А-А на фиг.1, показан фрагмент футеровки мельницы с плитами, рабочая поверхность которых выполнена вогнутой по радиусу;
На фиг.4 - разрез А-А на фиг.1, показан фрагмент футеровки мельницы с Т-образными крепежным элементами;
На фиг.5 - поперечный разрез плиты с прямолинейной рабочей поверхностью;
3
На фиг.6 - поперечный разрез плиты с одним из вариантов профиля рабочей поверхности (криволинейно-вогнутая образованная с помощью прямых плоскостей под углом наклона α);
На фиг.7 - поперечный разрез плиты с одним из вариантов профиля рабочей поверхности (криволинейно-вогнутая образованная с помощью поверхности с радиусом R;
На фиг.8 - лифтер, показан вариант, который содержит выступы и конические крепежные элементы, вид сверху;
На фиг.9 - разрез Б-Б на фиг.8, поперечное сечение лифтера;
На фиг.10 - лифтер, показан вариант, который содержит Т-образные крепежные элементы, вид сверху;
На фиг.11 - разрез В-В на фиг.10, поперечное сечение лифтера.
Футеровка барабанной мельницы состоит из плит 1, изготовленных из эластичного материала, например резины, смонтированных на внутренней поверхности барабана мельницы 2 и закрепленных к корпусу с помощью лифтеров 3, изготовленных из эластичного материала 4 с броней 5. Лифтеры 3 прикреплены к барабану мельницы 2 с помощью крепежных элементов 6, которые установлены в отверстия 7 металлической брони 5. Металлическая броня 5, со стороны нерабочей поверхности лифтера, имеет выступы 8. Как вариант, лифтеры 3 могут быть прикреплены к барабану мельницы 2 с помощью крепежных элементов 9, которые установлены в Т-образные пазы 10 металлической брони 5 (фиг.4, фиг.10, 11).
5
При вращении барабана мельницы 2, внутренняя поверхность которого футерована плитами 1, прикрепленными к корпусу с помощью лифтеров 3, шаровая загрузка и материал, который измельчается, поднимаются рабочей поверхностью лифтера на высоту, обусловленную высотой G установки лифтера 3 над плитой 1 и углом скоса рабочей поверхности α. Отрываясь от боковой стенки барабана материал, который измельчается, и шаровая загрузка попадают на рабочую поверхность плит 1 и лифтеров 3. Ударная нагрузка воспринимается металлической броней 5 лифтеров, которая защищает резиновую часть 4 лифтеров и плиты 1 от преждевременного изнашивания. Металлическая броня 5 лифтера 3 имеет профиль, который расширяется в поперечном сечении, поэтому по мере изнашивания лифтера по высоте, ширина брони увеличивается, обеспечивая при этом, выполнение ним технологических функций. Крепежные элементы 6 установлены непосредственно в металлической броне и, по мере изнашивания лифтера по высоте, обеспечивают постоянное усилие прижатия плит лифтерами.
При дальнейшем перемещении материала, который измельчается, по круговой траектории, происходит его скольжения по рабочей поверхности плиты 1. Благодаря тому, что плиты выполнены из резины, которая лучше работает на истирание, чем металл, а ударные нагрузки исключены лифтерами 3, что имеют брони 5, то плиты в меньшей мере подвергаются износу.
Параметры предложенной конструкции плит и лифтеров позволяют придать внутренней поверхности барабана волнообразный профиль, который положительно влияет на эксплуатационные параметры работы мельницы.
При соблюдении в конструкции футеровки всех заявленных параметров плит и лифтеров, применение предлагаемой футеровки позволит надежно защитить рабочую поверхность рудоизмельчительных шаровых мельниц, повысить надежность и долговечность работы футеровки, увеличить производительность мельницы.