ФУТЕРОВКА

Полезная модель относится к конструкции футеровок, предназначенных для защиты элементов машин и оборудования, например трубных шаровых мельниц, от интенсивного износа и может быть использована в промышленности строительных материалов, в горной, химической и других отраслях промышленности.
Известен аналог заявленной полезной модели - «Футеровка» (SU №1636048 В02С 17/22 Б.И. №11 1991 г.). Устройство представляет собой футеровку, используемую в размольном оборудовании, обладающую повышенным сроком службы. Футеровка содержит износостойкий сплав, расположенный с ее рабочей стороны и пластичную стальную основу, толщина которой в 4÷6 раз превышает толщину износостойкого сплава. Недостатками такой футеровки являются ограниченные срок эксплуатации, область применения и эксплуатационная надежность.
Известен ближайший аналог (прототип) заявленной полезной модели, как наиболее близкий по совокупности существенных признаков - «Футеровка» (RU №62343 U1 B02C 17/22 Бюл. №10 2007). Устройство представляет собой футеровку, используемую в размольном оборудовании, обладающую расширенными возможностями применения, повышенными эксплуатационной надежностью и сроком службы.
Недостатком такой футеровки является то, что она может быть изготовлена только путем заливки металла пластичной основы в форму, с расположенным в ее нижней полуформе рабочим слоем. Это ограничивает возможности ее изготовления. Изготовление футеровки возможно только в условиях специализированных литейно-механических предприятий.
После заливки металла пластичной основы в форму с расположенным в ней рабочем слоем, футеровка должна подвергнуться термической обработке для придания требуемых свойств пластичной металлической основе и рабочему
слою. Разносплавные пластичная металлическая основа и рабочий слой должны иметь индивидуальные свойства, обеспечиваемые индивидуальными режимами термической обработки. При условии их биметаллического соединения режим термической обработки должен назначаться общим, что приведет к частичной потере их свойств пластичности и износостойкости.
При выработке износостойкого сплава в процессе эксплуатации футеровки исключена возможность повторного применения пластичной металлической основы для соединения с новым износостойким сплавом. Это снижает ремонтопригодность футеровки. Применение только металла для пластичной основы сужает характеристики футеровки. Это приведет к увеличению ее массы, повышенному уровню шума возле машины, вибрации конструкции.
Создание полезной модели направлено на расширение возможности изготовления футеровки, повышение ее ремонтопригодности, улучшение свойств пластичности пластичной основы и износостойкости рабочего слоя, расширение характеристик футеровки, таких как повышенные шумо- и виброизоляция, уменьшенная масса.
1
2
1
2
Это достигается тем, что в футеровке, содержащей рабочий слой из износостойкого сплава с изнашиваемой и противоположной ей неизнашиваемой сторонами, имеющего сквозные отверстия, проходящие через его изнашиваемую и неизнашиваемую стороны и расширяющиеся в направлении изнашиваемой стороны, пластичную металлическую основу, неподвижно соединенную одной из своих сторон с неизнашиваемой стороной рабочего слоя с полным прилеганием их поверхностей, согласно предлагаемому решению пластичная металлическая основа, кроме металлического может быть выполнена из неметаллического, прочного, пластичного материала, имеет сквозные ступенчатые отверстия с диаметрами ступеней d и d, расположенные соосно сквозным отверстиям рабочего слоя. Отверстия с диаметром d расположены со стороны, соединенной с неизнашиваемой стороной рабочего слоя, их диаметр меньше диаметра отверстий d. Неподвижное соединение рабочего слоя и пластичной основы обеспечивается резьбовыми или заклепочными соединительными
элементами, размещенными в расположенных соосно друг другу сквозных отверстиях рабочего слоя и пластичной основы. Соединительные элементы имеют головки, размещенные в сквозных отверстиях рабочего слоя, форма и размеры головок повторяют форму и размеры сквозных отверстий рабочего слоя, в которых они размещены.
Пластичная основа может быть выполнена из неметаллического, прочного, пластичного материала.
На фиг.1 изображен общий вид футеровки с ее рабочей стороны. На фиг.2 изображен поперечный разрез футеровки, повернутый относительно общего вида футеровки, на фиг.3 и фиг.4 изображены увеличенные выносные элементы поперечного разреза футеровки с фрагментами соединений.
1
2
1
2
Футеровка состоит из рабочего слоя 1 и пластичной металлической или неметаллической прочной основы 2. Рабочий слой имеет изнашиваемую 3 и противоположную ей неизнашиваемую 4 стороны. Рабочий слой 1 и пластичная основа 2 неподвижно соединены соединительными элементами с полным прилеганием поверхностей контактирующих сторон. Соединительные элементы могут быть резьбовыми, например болтовыми, в виде болтов 5, шайб 6, гаек 7, или заклепочными - заклепками 8 и образовать, соответственно, разъемные или неразъемные соединения. Рабочий слой имеет сквозные отверстия 9, проходящие через его неизнашиваемую 4 и изнашиваемую 3 стороны, которые расширяются в направлении изнашиваемой стороны. Поперечный профиль сквозных отверстий 9 может быть различным и иметь форму квадрата 10, прямоугольника 11, круга 12, эллипса 13 или другой формы. Пластичная основа 2 имеет сквозные ступенчатые отверстия 14 с диаметрами d и d, расположенные соосно сквозным отверстиям 9 рабочего слоя 1. Отверстия с диаметрами d расположены со стороны, соединенной с неизнашиваемой стороной 4 рабочего слоя 1, их диаметр меньше диаметра отверстий d. В сквозных ступенчатых отверстиях 14 пластичной основы 2 и соосных им сквозных отверстиях 9 рабочего слоя 1 размещены резьбовые или заклепочные соединительные элементы разъемных или неразъемных соединений.
1
2
1
2
Головки 15 болтов 5 или головки 16 заклепок 8 размещены в сквозных отверстиях 9 рабочего слоя 1, повторяют их форму и размеры, могут быть в сечении квадратными, прямоугольными, круглыми, эллипсными или другой формы и являются нестандартными. В случае применения разъемных резьбовых соединений соединительными элементами в виде болтовых в отверстиях с диаметром d пластичной основы 2 размещаются стержни 17 болтов 5, а в отверстиях с диаметром d - шайбы 6 и гайки 7 соединений. В случае применения неразъемных заклепочных соединений с соединительными элементами в виде заклепок 8 в отверстиях с диаметром d пластичной основы 2 размещаются их стержни 18, а в отверстиях с диаметром d - их головки 19, например стандартных форм и размеров. Головки 19 заклепок 8 расположены на стержнях 18 со сторон, противоположных расположению головок 16.
При установке, например в корпусе трубной шаровой мельницы, футеровка работает следующим образом. При вращении футерованного корпуса (на фиг. не показан) находящиеся в нем мелющие тела (на фиг. не показаны), взаимодействуют с изнашиваемой стороной 3 рабочего слоя 1. Как правило, для обеспечения необходимого режима движения мелющих тел изнашиваемая сторона 3 рабочего слоя выполняется с неровностями различного профиля и размеров. Взаимодействие рабочего слоя с мелющими телами и измельчаемым материалом уменьшает размеры технологических неровностей. Наличие в рабочем слое 1 расширяющихся сквозных отверстий 7, заполненных головками 15 болтов 5 или головками 16 заклепок 8 позволяет восстанавливать уменьшающуюся в процессе эксплуатации футеровки величину коэффициента ее сцепления с мелющей загрузкой. Рабочий слой 1 более износостоек по сравнению с материалом болтов или заклепок, выполненных, например из стали, поэтому в процессе эксплуатации футеровки в рабочем слое будут образовываться углубления с изнашиваемой стороны 3 в местах расположения сквозных расширяющихся отверстий 9, заполненных головками 15 болтов 5 или головками 16 заклепок 8. Образующиеся углубления будут
компенсировать уменьшение технологических неровностей, обусловленное эксплуатацией футеровки. Сечение сквозных расширяющихся отверстий 9 может быть квадратным - 10, прямоугольным - 11, круглым - 12, эллипсным - 13 или иным, их размеры, расположение на рабочем слое назначаются исходя из технологических условий изготовления и эксплуатации футеровки.
Наличие сквозных ступенчатых отверстий пластичной основы, соосных сквозным отверстиям рабочего слоя обеспечивает размещение в них стержней 17 болтов 5, шайб 6 и гаек 7 или стрежней 18 заклепок 8 и их головок 19.
Выполнение сквозных отверстий 9 расширяющимися в направлении изнашиваемой стороны рабочего слоя, форм и размеров головок 15 болтов 5 или головок 16 заклепок 8 повторяющими форму и размеры сквозных отверстий 9 позволяет обеспечить полное прилегание сопрягающихся боковых поверхностей указанных отверстий и головок болтов или заклепок. Это позволяет исключить смещение осей сквозных отверстий 9 рабочего слоя и осей сквозных ступенчатых отверстий 14, обеспечить взаимное расположение износостойкого сплава и пластичной основы в соответствии с разработанной конструкцией футеровки и их надежное неподвижное соединение как при выполнении неподвижного соединения рабочего слоя 1 и пластичной основы 2, так и в процессе эксплуатации футеровки при уменьшающихся в результате износа толщине рабочего слоя и длине головок 15 болтов 5 или головок 16 заклепок 8.
1
1
2
Выполнение ступенчатых отверстий 14 соосными сквозным отверстиям 9 рабочего слоя 1, наличие болтов 5, шайб 6 и гаек 7 или заклепок 8 позволяют обеспечить надежное неподвижное соединение рабочего слоя 1 и пластичной основы 2. Величина диаметра отверстий d определяется диаметром расположенных в них стержней 17 болтов 5 или стержней 18 заклепок 8. Диаметр стержней 17 или стержней 18, их количество назначают исходя из конструктивных особенностей футеровки, условий ее изготовления и эксплуатации. Меньшая величина диаметра отверстий d по отношению к величине диаметра отверстий d назначается исходя из того, что диаметр
2
стержней 17, или стержней 18, расположенных в отверстиях с диаметрами, меньше диаметра шайб 6 или головок 19, расположенных в отверстиях с диаметром d.
1
Размеры сквозных отверстий 9 в месте их пересечения с неизнашиваемой стороной 4 рабочего слоя 1 назначаются исходя из конструктивных особенностей футеровки. Для осуществления правильной сборки-разборки конструкции футеровки профиль их поперечного сечения в указанном месте должен описываться окружностью с диаметром, равным диаметру d, или превышающим его.
Рабочий слой 1 и пластичная основа 2 могут быть изготовлены способами литья, штамповки или другими с последующими индивидуальными режимами их термической обработки, обеспечивающими требуемые свойства. Футеровка может быть изготовлена способом неразъемного неподвижного соединения (например заклепочного) и неподвижного разъемного (например болтового) соединения рабочего слоя и пластичной основы. Выбор способа неподвижного соединения определяется условиями эксплуатации футеровки: наличием вибрации, величиной ударных нагрузок и других. Указанные способы неподвижного соединения являются более простыми по сравнению со способом литья, их применение не приводит к ухудшению свойств пластичности пластичной основы 2 и износостойкости рабочего слоя 1, позволяет использовать пластичную основу из неметаллического материала. Их применение возможно для изготовления футеровки из рабочего слоя и пластичной основы в условиях предприятия, эксплуатирующего футеровку.
При длительной эксплуатации футеровки ее рабочий слой может быть изношен до состояния, не обеспечивающего необходимый режим движения мелющих тел. В этом случае она демонтируется из футерованного корпуса. В условиях предприятия, эксплуатирующего футеровку, соединения футеровки разъемные 5 или неразъемные 6, в зависимости от их применения, могут быть разъединены общеизвестными способами, изношенный рабочий слой отделен от пластичной основы и с ней неподвижно соединен новый рабочий
слой соединениями разъемными 5 или неразъемными 6. После выполнения ремонтных операций футеровка устанавливается в корпус мельницы для последующей эксплуатации.
Пластичная основа может быть изготовлена как металлической, так и из неметаллического прочного, пластичного материала, например резины или других материалов. Выбор вида материала для пластичной основы определяется условиями эксплуатации, характеристиками самой футеровки. Применение пластичной неметаллической основы футеровки для крупногабаритных мельниц обосновывается уменьшением веса и облегчением условий монтажа футеровки, необходимостью снижения уровня шума возле агрегата, вибрации корпуса. Резина имеет меньший удельный вес и большую шумо- и вибропоглощающую способность, чем металлы, широко применяемые для изготовления футеровок. Так, на цементных заводах широко применяется трубная мельница диаметром 3,2 м и длиной 15 м. Масса одной футеровки такой мельницы достигает 80 кг, а общая масса всей футеровки - несколько десятков тонн. В существующих условиях применяется большое количество ручного труда в корпусе мельницы. Шум, исходящий от работающей мельницы, в несколько раз превышает допустимые нормы.
Таким образом, рациональная конструкция футеровки обеспечивает надежное неподвижное соединение рабочего слоя и пластичной основы без ухудшения их свойств; изготовление пластичной основы и футеровки в целом, различными, более простыми, чем литье способами; повторное применение пластичной основы от изношенной футеровки для надежного неподвижного соединения с новым рабочим слоем и изготовление новой футеровки; изготовление футеровки в условиях предприятия, эксплуатирующего футеровку; уменьшение ее массы и повышение вибро- и шумопоглощения.
Это расширяет возможности изготовления футеровки, упрощает ее изготовление, улучшает пластичность пластичной основы и износостойкость рабочего слоя, повышает ремонтопригодность футеровки, позволяет уменьшить массу футеровки, повысить вибро- и шумопоглощение.