ФУТЕРОВКА БАРАБАННЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ МЕЛЬНИЦ
DRUM-TYPE ROTARY MILL LINING

Изобретение относится к области горного машиностроения и может быть использовано при создании измельчительного оборудования, в частности шаровых мельниц и мельниц самоизмельчения, внутреннюю поверхность которых защищают профильной футеровкой. В качестве материалов, из которых изготовлены футеровки мельниц, применяются легированные стали, резина, полиуретановые эластомеры.
В условиях высоких динамических и абразивных нагрузок футеровки в барабанах вращающихся мельниц подвергаются интенсивному износу, в связи с чем расход футеровок всех известных профилей остается высоким, что связано с большими экономическими затратами.
При использовании резины и полиуретановых эластомеров наибольшее применение получили футеровки, представляющие собой комбинацию лифтеров и плит, называемую «лифтер-плита».
Наиболее близкой к изобретению является резиновая футеровка внутренней поверхности барабана, состоящая из рядов лифтеров, устанавливаемых параллельно оси барабана, и располагаемых между ними плит. (Справочник по обогащению полезных ископаемых, Подготовительные процессы, М.: Недра, 1982).
Недостатком этого вида футеровок являются высокие динамические нагрузки на лифтеры в нижней зоне барабана. При одинаковой высоте лифтера на всей его протяженности создаются условия для одновременного отрыва в верхней зоне барабана и падения под одним углом рядов шаров на рабочую поверхность набегающих на шары лифтеров в нижней зоне барабана. Имеет место высокая концентрация шаров, одновременно падающих на лифтер, в связи с чем лифтеры максимально нагружаются падающими на них одновременно по всей их длине шарами, что создает высокое напряжение материала лифтера и, соответственно, увеличивает его износ и разрушение.
Известна также футеровка с чередующейся высотой лифтеров, располагаемых на внутренней поверхности барабана параллельно его оси послевательно: высокий лифтер - низкий лифтер и т.д. (Развитие систем мельничных футеровок, Гребенщиков А.Л., Фищев В.Ю. и др. Горная промышленность №1, 2003).
Недостатком этой конструкции футеровки является то, что при высоких и низких лифтерах, чередующихся по периметру поперечного сечения барабана, также имеет место высокая концентрация шаров, одновременно падающих на лифтер в нижней зоне барабана, т.к. шары поочередно отрываются то от высокого, то от низкого лифтера в верхней зоне барабана и падают рядами одновременно на всю длину набегающего на них внизу барабана лифтера, создавая высокие динамические нагрузки в его объеме, снижающие износостойкость образующего лифтер материала.
Технический результат заключается в повышении срока службы футеровки, изготовленной из эластичного материала (полиуретана или резины), и, соответственно, в уменьшении расхода сырья на футеровку и увеличении межремонтного периода эксплуатации мельницы.
в
н
в
н
н
Указанный технический результат достигается тем, что в футеровке барабанных вращающихся мельниц, состоящей из установленных на внутренней поверхности барабана продольных лифтеров и примыкающих к ним плит, изготовленных из эластичного материла в виде полиуретанового эластомера или резины, согласно изобретению лифтеры в продольном направлении состоят из чередующихся по высоте участков - ступеней высокого и низкого уровней, при этом соотношение высот ступеней высокого и низкого уровней относительно поверхности примыкающих к лифтерам плит h/h находится в пределах 2/1÷4/1, а длины ступеней высокого и низкого уровней ℓ, ℓ составляют, соответственно, 250÷500 мм, 250÷500 мм, при этом расстояние ℓ между осями равновысоких ступеней смежных лифтеров, перпендикулярными оси барабана, принимается равным (0÷1)ℓ.
Профиль ступени высокого уровня лифтера имеет вид прямоугольника со срезанными углами с рабочей и тыльной сторон.
Профиль рабочей поверхности лифтера, включающий верх ступени высокого уровня и его возвышающуюся над плитой сторону, образован отрезком цепной линии.
Лифтер выполнен с шириной, увеличивающейся в направлении от разгрузки к загрузке барабана мельницы за счет увеличения ширины выступа ΔS над поверхностью плиты по следующей зависимости:
<mrow><mi>Δ</mi><mi>S</mi><mo>=</mo><mi>Δ</mi><msub><mi>S</mi><mi>o</mi></msub><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>0,01</mn><mo>÷</mo><mn>0,02</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>L</mi></mrow>
, где
o
ΔS - начальная ширина выступа в узком конце лифтера, примыкающем к разгрузочному торцу барабана;
L - длина лифтера, м.
Согласно изобретению в футеровке, состоящей из лифтеров и плит, лифтеры в продольном направлении состоят из чередующихся по высоте участков-ступеней прямоугольной формы, обозначаемых далее как ступени высокого и низкого уровней.
Ступенчатая форма лифтера позволяет уменьшить концентрацию одновременно падающих на лифтер в нижней зоне барабана шаров, рассредоточив их во времени и в местах падения. Это обусловлено тем, что углы падения шаров, отрывающихся от ступеней лифтеров высокого уровня и от ступеней низкого уровня, отличаются между собой: угол падения шаров со ступеней низкого уровня в среднем больше, чем с высокого уровня, в связи с чем ряд падающих под данным углом шаров прерывается при переходе от ступени высокого уровня к ступени низкого уровня и, наоборот, при переходе от ступени низкого уровня к ступени высокого уровня, поэтому одновременно на поверхность лифтера в нижней зоне барабана может упасть только часть шаров с одной из ступеней, но не со всего лифтера, что существенно снижает напряжение в полотне нагружаемого лифтера. Увеличивается также вероятность падения шаров со ступени низкого уровня на поверхность подстилающего слоя шаров, образующегося в нижней части барабана при его вращении.
н
н
При установке футеровки на внутренней поверхности барабана лифтеры согласно изобретению компануются таким образом, что в развертке барабана ступени низкого и высокого уровней располагаются по осям, перпендикулярным оси барабана, со смещением осей одна относительно другой в смежных рядах лифтеров в пределах (0÷1)ℓ, где ℓ - длина ступени низкого уровня.
При максимальном относительном смещении осей ступеней низкого и высокого уровней смежных лифтеров угол падения шаров в данном сечении барабана попеременно меняется.
Увеличение срока службы ступенчатых лифтеров достигается также приданием их поперечному профилю очертаний, минимизирующих абразивный износ. Профиль ступеней лифтеров может иметь форму прямоугольников со срезанными углами с рабочей и тыльной сторон. Профиль ступени высокого уровня может быть образован цепной линией.
Продление срока службы может быть достигнуто увеличением ширины лифтера, наращиваемой в направлении от выгрузки к загрузке барабана, пропорционально росту износа футеровки вдоль барабана, наблюдаемого на практике.
На фиг.1 изображен фронтальный вид лифтера предложенной конструкции.
На фиг.2 - схема расположения ступеней низкого и высокого уровней одна относительно другой в смежных лифтерах футеровки при совпадении осей ступеней равного уровня.
н
На фиг.3 - схема расположения ступеней низкого и высокого уровней одна относительно другой в смежных лифтерах футеровки при смещении осей ступеней равного уровня на длину ступени низкого уровня ℓ.
На фиг.4 - разрез А-А на фиг.1
На фиг.5 - вид сверху лифтера.
На фиг.6 - разрез А-А на фиг.1 с образующей поверхности участка лифтера в виде отрезка цепной линии.
На фиг.7 - разрез Б-Б на фиг.1 при увеличении ширины лифтера.
На фиг.1 приведен фронтальный вид ступенчатого лифтера, состоящего из повторяющихся в продольном направлении ступеней высокого уровня 1 и низкого уровня 2 относительно начальной поверхности плит 3 футеровки, которая крепится к стенке 4 барабана.
в
н
в
н
Соотношение высот ступеней h/h находится в пределах 2/1÷4/1, а длины ступеней ℓ, ℓ составляют, соответственно, 250÷500 мм, 250÷500 мм.
Ступенчатый лифтер осуществляет функции подъема шаров и их сброса, дифференцирование в зависимости от высоты ступеней лифтеров. Отрыв шаров с высоких и низких ступеней происходит при разных углах отрыва и разных линейных скоростях в точках отрыва, в связи с этим углы одновременного падения шаров на поверхность футеровки в нижней зоне барабана отличаются между собой, в случаях равных углов имеет место разрыв во времени падения. Таким образом, резко уменьшается возможная одновременная нагрузка на лифтер.
На фиг.2 показана схема расположения ступеней лифтера высокого уровня 1 и низкого уровня 2 при совпадении осей ступеней одного уровня. В этом случае сниженная нагрузка на лифтеры в нижней зоне барабана за счет несовпадения по времени и углам падения шаров со ступеней высокого и низкого уровней остается постоянной на участках лифтеров, расположенных напротив ступеней высокого или низкого уровней.
н
н
На фиг.3 приведена схема расположения ступеней лифтера высокого уровня 1 и низкого 2 при несовпадении осей ступеней одного уровня. Расстояние между осями ступеней равного уровня принимаются в пределах 0÷ℓ, где ℓ - длина ступени низкого уровня. В этом случае нагрузки на узкие участки лифтера варьируют согласно сменам при вращении барабана высоты ступеней, с которых шары падают на данный участок.
На фиг.4 показаны контуры ступеней лифтера высокого уровня 1 и низкого уровня 2, представляющие собой прямоугольники со срезанными с рабочей и тыльной сторон углами. Углы наклона плоскости скольжения шаров и руды по лифтеру к плоскости верха лифтера с рабочей и тыльной сторон составляют 30-35°.
На фиг.5 приведен вид сверху на ступенчатый лифтер футеровки, где 1 - ступень высокого уровня, 2 - ступень низкого уровня.
На фиг.6 показан вертикальный разрез лифтера А-А на фиг.1, в качестве образующей рабочей поверхности которого, включающей верх лифтера и возвышающуюся над плитой боковую стенку, служит отрезок цепной линии.
На фиг.7 приведен разрез Б-Б на фиг.1, где 1, 2 - ступени лифтера, соответственно, высокого и низкого уровней, 3 - плита футеровки барабана, 4 - стенка барабана. Ширина лифтера S увеличивается за счет увеличения ширины выступа ΔS над поверхностью плиты в направлении от разгрузки к загрузке барабана мельницы в следующей пропорции:
<mrow><mi>Δ</mi><mi>S</mi><mo>=</mo><mi>Δ</mi><mi>S</mi><mi>o</mi><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>0,01</mn><mo>÷</mo><mn>0,02</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>L</mi></mrow>
,
o
где ΔS - начальная ширина выступа в узком конце лифтера;
L - длина лифтера, м.