ФУТЕРОВКА БАРАБАНА МЕЛЬНИЦЫ

Полезная модель относится к износостойким элементам, которые используются для облицовки внутренних поверхностей шаровых, рудно-галечных мельниц и мельниц самоизмельчения, и может быть использована в горно-обогатительной, энергетической, химической и других отраслях промышленности для переработки и подготовки сырья.
Известны средства для измельчения твердых материалов, которые выпускаются отечественной промышленностью и за рубежом, в частности шаровые барабанные мельницы с футеровкой барабана, которая содержит плиты, изготовленные из высокомарганцовистых марок сталей. Недостатком таких известных средств является повышенный износ и большая масса футеровки, загрязнение исходного продукта материалами износа футеровки, повышенная звуковая нагрузка при эксплуатации таких средств, высокая вибронагруженность материала барабана и мельницы в целом, трудоемкость монтажных и демонтажных работ, что обусловило поиск альтернативных материалов для футеровки.
На данный момент широкое распространение получила футеровка барабана мельницы, которая содержит плиты, изготовленные из эластомерного материала, в частности высокопрочной резины. В связи с трудностью теоретической оценки разнообразных факторов, что влияют на движение дробящей загрузки, при проектировании профиля рабочей поверхности футеровки за основу принимают экспериментальные данные и определяют условия, что удовлетворяют следующим требованиям:
- максимальная износостойкость футеровки;
- интенсивный процесс измельчения материала. Первое требование, относительно шаровых мельниц, выполняется при надежном захвате шаров, минимальном пути их скольжения по плитам футеровки после падения, отсутствии скольжения на подъеме и отсутствии забрасывания шаров на противоположную стенку барабана.
Второе требование выполняется при минимальном скольжении дробящих тел по футеровке, подъему шаров на необходимую по технологическим параметрам высоту.
Профиль футеровки, по мере износа за время эксплуатации, не должен изменять характер своего влияния на измельчающую среду мельницы. Это способствует стабилизации выбранного оптимального режима измельчения за весь срок эксплуатации футеровки.
В последнее время широко используется схема крепления плит футеровки барабана с помощью лифтеров из еластомерного материала, которые имеют металлическую арматуру, соединенную методом вулканизации с брусом лифтера. Длительная практика эксплуатации футеровок по схеме «плита-лифтер» показала, что большое значение для долговечности футеровки и экономических показателей измельчения имеют форма и размеры лифтеров. В связи с этим рабочие поверхности лифтеров, в зависимости от условий эксплуатации и, следовательно, от механизма их разрушения, представляют разной геометрической формы. По этой же причине поверхности резиновой футеровочной плиты так же представляют разной геометрической формы.
Известна футеровка барабана мельницы, которая содержит плиты из эластичного материала, расположенные на внутренней поверхности барабана мельницы, что имеют продольные боковые углубления, в которых установлены лифтеры в виде бруса из эластичного материала, который имеет ровную и скошенную боковые поверхности и металлическую арматуру, соединенную с материалом бруса с помощью вулканизации, и крепежные элементы для соединения металлической арматуры лифтера с корпусом барабана с одновременным прижатием плит к внутренней поверхности барабана мельницы (патент Украины №54557, опубликованный 10.11.2010р.), выбрана за прототип.
Особенностью такой конструкции является то, что лифтеры установлены боковой поверхностью со скосом в сторону восприятия нагрузок от измельчаемого материала и шаровой загрузки.
При вращении мельницы технологическая загрузка вместе с измельчающей средой поднимается на определенную высоту, после чего падает вниз. Процесс измельчения материала осуществляется за счет ударных нагрузок и трений между слоями технологической загрузки. Резиновая футеровка в зоне контакта технологической загрузки подвергается интенсивному износу, при этом рабочая поверхность футеровки приобретает вид волнообразного профиля.
Так как в футеровке по схеме «плита-лифтер» основную нагрузку от перерабатываемого материала принимает лифтер, срок его службы в два раза ниже срока службы футеровочных плит. Объясняется это тем, что при одностороннем вращении мельницы основная нагрузка воспринимается боковой рабочей поверхностью лифтера.
По прототипу боковая рабочая поверхность лифтера уже имеет скос, поэтому, учитывая волнообразный характер износа футеровки, профиль лифтера быстрее изменяет свою форму, уменьшается в размерах и сокращает срок своей службы, что в конечном итоге отражается на длительности эксплуатации всей футеровки в целом.
В основу полезной модели поставлена задача увеличения срока эксплуатации футеровки барабана мельницы и увеличения его производительности путем изменения конструкции плит футеровки, изменения взаимного расположения плит и лифтеров и применения материала лифтеров и плит с оптимальными физико-технологическими характеристиками.
Поставленная задача решается тем, что в футеровке барабана мельницы, которая содержит плиты из эластичного материала, расположенные на внутренней поверхности барабана мельницы, что имеют продольные боковые углубления, в которых установлены лифтеры в виде бруса из эластичного материала, который содержит ровную и скошенную боковые поверхности и металлическую арматуру, соединенную с материалом бруса с помощью вулканизации, и крепежные элементы для соединения металлической арматуры лифтера с корпусом барабана с одновременным прижатием плит к внутренней поверхности барабана мельницы, в соответствии с полезной моделью, плиты имеют рабочую поверхность, которая содержит два участка, расположенные под углом α в пределах 0°…15° к горизонтальной плоскости, при этом длина наклонного участка b равна 0,5…0,9 L, где L - ширина рабочей поверхности плиты, причем лифтер устанавлен таким образом, что угол β между наклонным участком рабочей поверхности плиты и боковой поверхностью лифтера составляет не менее 90°.
По аналогии с законами гидродинамики, в силу турбулентности потока, плоское русло футеровки превращается в волнообразное. Если рассматривать резиновую футеровку как гидродинамическую форму, то для водослива с острыми ребрами максимум скорости будет наблюдаться у самого ребра. В этом случае направление потока будет идти от дна и сгибаться к верху, донная скорость уменьшится, а восходящий поток пульпы резко увеличиться и достигнет своего максимального значения на валу переката, то есть на торцевой поверхности лифтера.
Изобретателями, путем многочисленных промышленных испытаний мельниц с футеровкой с плитами из эластичного материала, установлено, что между структурной формой турбулентности потока и особенностями рельефа рабочей поверхности футеровки существует тесная связь, в которой поток измельчаемого материала руководит рельефом футеровки, а футеровка в свою очередь управляет этим потоком. Таким образом, осуществляется формирование оптимальных геометрических параметров рабочей поверхности футеровки для обеспечения оптимальных режимов работы мельницы.
Поэтому для уменьшения турбулентности потока материала, а, соответственно, и величины его скорости, при плоской рабочей поверхности плит, боковая поверхность лифтеров выполнялась наклонной под углом α в пределах 15°…45°, при этом угол β между рабочей поверхностью плиты и скошенной боковой поверхностью лифтера составлял не менее 90°.
В существующих конструкциях боковая рабочая поверхность лифтера уже имела скос, поэтому, учитывая волнообразный характер износа футеровки, профиль лифтера быстрее изменял свою форму, уменьшался в размерах и сокращал срок своей службы, что в итоге отражалось на длительности эксплуатации всей футеровки в целом.
Для увеличения срока службы лифтера и увеличения срока службы всей футеровки, в соответствии с полезной моделью, лифтер выполнен из эластичного материала, который имеет условную прочность на разрыв на 2…7 единиц выше, чем материал плит.
Разные физико-механические свойства материала плит и лифтеров обеспечивают их равномерный износ.
Рабочая поверхность плит имеет два участка с наклоном под углом α к горизонтальной плоскости в пределах 0°…15°, при этом длина наклонного участка b равняется 0,5…0,9 L, где L - ширина рабочей поверхности плиты. Лифтеры установлены таким образом, что угол β между наклонным участком рабочей поверхности плиты и боковой поверхностью лифтера должен составлять не менее 90°.
Профиль, ширина B которого равняется 0,4…0,5 A, где A - ширина лифтера, выступает за пределы нижней поверхности лифтера на величину F, которая находится в пределах 15…25 мм
Металлическая арматура лифтера включает профиль U-образного сечения и полосу, причем профиль изготовлен из листового проката толщиной 5…8 мм или швеллера, например №6, 5, и расположен ниже полосы. Высота профиля d находится в пределах 20…30 мм, при этом профиль имеет продольные глухие вырезы на горизонтальной поверхности с обоих концов, а полоса изготовлена из листового проката толщиной 5…10 мм и имеет края, которые подогнуты в плоскости поперечного сечения металлической арматуры под углом 0°…15°, при этом расстояние h между нижней поверхностью полосы и ребром двугранных углов основания находится в пределах 5…12 мм, а ширина G полосы составляет 0,5…0,9 A, где A - ширина лифтера, которая выполнена в пределах 100…140 мм При этом высота H лифтера выполнена также в пределах 100…140 мм
Такое размещение арматуры увеличивает высоту полезного слоя резины над арматурой, которая увеличивает срок службы лифтера к полному изнашиванию резины относительно уровня арматуры, а также обеспечивает постоянное плотное прижатие плит лифтерами, исключая при этом, образование зазоров, а также служит для уплотнения пространства, которое возникает между боковыми поверхностями лапок футеровочних плит.
Профиль металлической арматуры такой формы позволяет обеспечить жесткость конструкции лифтера и более плотное прижатие лифтерами плит к внутренней поверхности барабана мельницы.
Металлическая арматура соединена с брусом лифтера, преимущественно, способом вулканизации.
Соединение металлической арматуры с брусом лифтера способом вулканизации повышает технологичность изготовления, а также обеспечивает монолитность конструкции, которая исключает появление напряженного состояния резины в местах соединения с металлической арматурой и делает невозможным обрыв резины лифтера в процессе эксплуатации мельницы.
Профиль металлической арматуры может быть изготовлен и другими способами, например способом литья или штампования.
В профиле U-образного сечения выполнены продольные глухие вырезы для установки крепежных элементов, что обеспечивает жесткость конструкции лифтера.
Крепежные элементы имеют возможность свободно перемещаться в глухом пазу и занимать положение, соответствующее расстоянию между осями отверстий в барабане мельницы. Это позволяет использовать лифтер для мельниц разных типоразмеров.
Боковые поверхности лифтера могут быть выполнены под углом, выбранным из диапазона 2°…5°, что обеспечивает более удобный монтаж лифтеров и равномерное прижатие боковой поверхности к плите барабана мельницы.
Расстояние G от края рабочей поверхности плиты к верхнему краю боковой поверхности лифтера должно находится в пределах 10…40 мм Такой параметр позволяет увеличить срок службы лифтера, не изменяя технологических показателей работы мельницы.
Футеровка барабана мельницы представлена на чертежах, а именно:
- на фиг.1 - общий вид установки плит с двумя наклонными участками и лифтеров с арматурой U -образного типа;
- на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, показан разрез лифтера с арматурой.
Футеровка барабана мельницы состоит из плит 1, изготовленных из эластичного материала, например резины, смонтированных на внутренней поверхности барабана мельницы 2 и закрепленных к корпусу барабана с помощью лифтеров 3, изготовленных из эластичного материала с металлическим армированием, соединенным с резиновым брусом лифтера 3 способом вулканизации. Лифтеры 3 прижаты к барабану мельницы 2 с помощью крепежных элементов 4.
Верхняя рабочая поверхность плит 1 в поперечном сечении имеет два участка, выполненных под углом α к горизонтальной плоскости в пределах 0°…15°, при этом длина участков b равняется 0,5…0,9 L, где L - ширина плиты.
Лифтеры 3 установлены таким образом, что угол β между наклонным участком рабочей поверхности плиты 1 и ровной боковой поверхностью лифтера 3 должен составлять не менее 90°.
При изготовлении лифтера металлическая арматура соединяется с резиновым брусом 3, например, способом вулканизации и расположена на расстоянии h между нижней поверхностью полосы и ребром двугранных углов основания, которое находится в пределах 5…12 мм
Такое размещение арматуры увеличивает высоту полезного слоя резины над арматурой, что увеличивает срок службы лифтера к полному изнашиванию резины относительно уровня арматуры.
Расположение нижней поверхности полосы 5 по отношению к ребру двугранных углов основания на расстоянии h приводит к наличию хода в пределах 5…12 мм между внутренней поверхностью барабана мельницы и профиля U-образного сечения 6.
Основание лифтера содержит участки, расположенные под углом в пределах 5°…10° к горизонтальной плоскости.
Это обеспечивает постоянное плотное прижатие плит лифтерами, исключая при этом, образование зазоров, а также служит для уплотнения пространства, которое возникает между боковыми поверхностями лапок плит.
Расстояние G от края рабочей поверхности плиты к верхнему краю боковой поверхности лифтера находится в пределах 10…40 мм
После монтажа футеровки параметры предложенной конструкции плит и лифтеров позволяют получить волнообразный профиль внутренней поверхности барабана.
Футеровка барабана мельницы работает следующим образом.
При вращении барабана мельницы 2, внутренняя поверхность которой футерована плитами 1, присоединенными к корпусу барабану с помощью лифтеров 3, шаровая загрузка и измельчаемый материал поднимаются рабочей поверхностью лифтера на высоту, обусловленную расстоянием G и углом β между наклонным участком рабочей поверхности плиты 1 и боковой поверхностью лифтера 3.
Отрываясь от боковой стенки барабана, измельчаемый материал и шаровая загрузка попадают на рабочую поверхность плит 1 и лифтеров 3.
При дальнейшем перемещении измельчаемого материала по круговой траектории происходит его скольжение по рабочей поверхности плиты 1 и лифтеров 3.
Так как в футеровке по схеме «плита-лифтер» основная нагрузка от перерабатываемого материала принимает лифтер, срок службы его в два раза ниже срока службы футеровочных плит. Для увеличения срока службы лифтера, и, как следствие, увеличения срока службы всей футеровки в целом, лифтер расположен таким образом, что расстояние G от края рабочей поверхности плиты к верхнему краю боковой поверхности лифтера находится в пределах 10…40 мм
При этом рабочая поверхность плит, имеет два наклонных участка, выполненных под углом α равным 0°…15° к горизонтальной плоскости, при этом длина наклона b равняется 0,5…0,9 L, где L - ширина плиты, а угол β между наклонным участком рабочей поверхности плиты и боковой поверхностью лифтера должен составлять не менее 90°.
После монтажа футеровки, параметры предложенной конструкции плит и лифтеров позволяют получить волнообразный профиль внутренней поверхности барабана, который улучшает эксплуатационные параметры работы мельницы.
Применение предложенной полезной модели позволит надежно защитить рабочую поверхность шаровых и рудно-галечных мельниц, повысить надежность и долговечность работы футеровки и увеличить производительность мельницы.