БРОНЕФУТЕРОВКА БАРАБАННОЙ МЕЛЬНИЦЫ Российский патент 1995 года по МПК B02C17/22 

Изобретение относится к горному машиностроению, а именно, к измельчительному оборудованию минерального сырья, и может быть использовано в барабанных и шаровых мельницах для защиты рабочих поверхностей, контактирующих с измельчаемым материалом, применяемым на предприятиях черной и цветной металлургии, в промышленности горно-химического сырья и строительных материалов.

Известна бронефутеровка трубной мельницы, состоящая из бронеплит с синусоидальной рабочей и нерабочей поверхностями, при этом последние имеют одинаковую характеристику синусоид и смещены одна относительно другой на 1/16-1/12 их периода, образуя утолщения в выступах плит [1].

Однако известная бронефутеровка имеет небольшой срок службы, так как по мере износа рабочей поверхности бронеплит в процессе эксплуатации последние теряют свой первоначальный профиль и, следовательно, утрачивают способность эффективно противостоять износам и хрупкому разрушению.

Наиболее близкой к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является бронефутеровка барабанной мельницы, содержащая полые бронеплиты, внутри которых смонтированы постоянные магниты, полюсы последних примыкают к внутренней поверхности бронеплиты и соответственно внутренней поверхности барабана мельницы, причем магниты соседних бронеплит имеют противоположную полярность [2].

В известной конструкции бронефутеровки повышается срок службы бронеплит за счет удержания на их поверхности силами магнетизма слоя из частиц перерабатываемого материала.

Однако конструкция не обладает достаточной эффективностью защитных свойств от динамических нагрузок, а срок службы бронеплит резко снижается при переработке немагнитных материалов.

Указанные недостатки являются следствием ограниченных возможностей конструкции демпфировать ударные нагрузки и удерживать на поверхности бронеплит дополнительный защитный слой при переработке немагнитных материалов.

Так, конструкция бронефутеровки обеспечивает защиту поверхности барабана мельницы от ударных воздействий шаровой загрузки и частиц материала крупностью не более 40 мм. При применении шаров большего диаметра или увеличении крупности исходного питания выше указанных пределов динамические воздействия на бронеплиты возрастают в такой степени, что совокупность защиты бронеплита - защитный слой из перерабатываемого материала, удерживаемый на рабочей поверхности силами магнетизма, оказывается недостаточной для поглощения всей энергии удара. В результате этого не только быстро изнашиваются бронеплиты, но и подвергается усталостному износу защищаемая поверхность.

Эффективность защитных свойств бронефутеровки ограничена также и тем, что профиль рабочей поверхности бронеплит не позволяет надежно и равномерно фиксировать и удерживать отдельные элементы мельничной загрузки, а следовательно, равномерно распределять и рассеивать динамические нагрузки.

Таким образом, ограниченные возможности демпфирования ударных нагрузок ведут к накоплению в элементах конструкции усталостных повреждений, обусловленных энергией динамических импульсов напряжений, возбуждаемых при вращении мельницы. В результате недостаточной эффективности защитных свойств бронефутеровки снижаются сроки службы не только элементов конструкции футеровки, но и защищаемой поверхности.

В мельницах самоизмельчения эффективность защитных свойств бронефутеровки данной конструкции резко снижается при измельчении немагнитных материалов, так как защитный слой из частиц перерабатываемого материала не будет удерживаться на рабочей поверхности бронеплит магнитным полем. В этом случае к упомянутым выше износам добавляются абразивные износы. В итоге снижаются сроки службы бронеплит.

Цель изобретения - повышение эффективности защитных свойств и срока службы футеровки.

Указанная цель достигается тем, что в футеровке, состоящей из бронеплит и постоянных магнитов, каждые четыре смежные бронеплиты оснащены промежуточным эластичным элементом, выполненным с углублениями на его поверхности, примыкающей к нерабочей поверхности бронеплиты, и внутренними каналами, кроме того, каждая бронеплита выполнена с полусферическими углублениями на рабочей поверхности и узлами крепления на нерабочей, при этом в углублениях эластичного элемента размещаются постоянные магниты, а в каналах - узлы крепления эластичного элемента к бронеплитам и защищаемой поверхности.

Оснащение каждых четырех смежных бронеплит промежуточным эластичным элементом, выполненным с углублениями на его поверхности, примыкающей к нерабочей поверхности бронеплиты, и внутренними каналами, в которых размещены узлы крепления этого элемента к бронеплитам и защищаемой поверхности, позволяет повысить эффективность защитных свойств и срок службы футеровки за счет расширения возможностей демпфирования ударных нагрузок, которые возникают в процессе вращения мельницы от массы мельничной загрузки.

Так, при каскадном режиме работы мельницы и крупности перерабатываемого материала (или шаровой загрузки) более 40 мм динамические нагрузки на бронеплиты возрастают до максимальных значений. В этом случае последние воспринимаются не только массой бронеплит и слоем из частиц перерабатываемого материала, удерживаемых на рабочей поверхности магнитным полем, но и промежуточным эластичным элементом, который расположен между бронеплитами и защищаемой поверхностью. Наличие эластичного элемента позволяет большую часть энергии ударов с высоким коэффициентом поглощения гасить в его массе. Следовательно, динамические импульсы напряжений в элементах конструкции футеровки (в бронеплитах), а также в защищаемой конструкции значительно снижаются, сводятся к минимуму и усталостные износы.

Выполнение промежуточного эластичного элемента единым на четыре смежные бронеплиты с углублениями на его поверхности, примыкаемой к нерабочей поверхности бронеплиты, обеспечивает условия для изменения взаимного расположения постоянных магнитов, помещаемых в углубления эластичных элементов, и на этой основе позволяет изменять силовое действие магнитов на элементы мельничной загрузки, а также обеспечивает сменность и многократное использование магнитов в процессе эксплуатации. Единый эластичный элемент на четыре смежные бронеплиты позволяет также более рационально разместить узлы и элементы крепления в массе эластичного элемента и на этой основе более равномерно и безударно распределять динамические нагрузки.

Выполнение каждой бронеплиты с полусферическими углублениями на рабочей поверхности и узлами крепления на нерабочей также способствует повышению эффективности защитных свойств и увеличению срока службы футеровки.

Достигается это за счет того, что в полусферических углублениях при вращении мельницы заклиниваются крупные куски перерабатываемого материала или мелющие шары и удерживаются в них, с одной стороны, за счет сил деформации материала бронеплиты, а с другой, магнитным полем постоянных магнитов. Заклиненные шары в сочетании с защитным слоем из частиц перерабатываемого материала, удерживаемого на рабочей поверхности бронеплит магнитным полем, повышают защиту последних от износов.

Во-первых, предотвращаются прямые удары кусков материала о рабочую поверхность, чем достигается снижение контактных напряжений в материала бронеплиты вследствие увеличения площади контакта. При этом сферическая форма углублений сводит к минимуму местные напряжения в материале бронеплит как при заклинивании кусков материала, так и при восприятии динамической нагрузки.

Кроме того, наличие полусферических углублений на рабочей поверхности бронеплит влияет на величину площади поперечного сечения магнитного поля, которое образуется постоянными магнитами, расположенными под бронеплитами. В предлагаемой конструкции поперечное сечение магнитного поля, замыкающееся через рабочую поверхность бронеплиты, уменьшается, так как уменьшается площадь поперечного сечения рабочей поверхности бронеплиты. Но, как известно, магнитный поток прямо пропорционален магнитной индукции (плотности магнитного потока) и площади поперечного сечения поля, следовательно, при неизменном магнитном потоке уменьшение поперечного сечения поля ведет к увеличению плотности магнитного потока. В результате этого силовое действие магнитов по удержанию мелющих шаров или кусков перерабатываемого материала в полусферических углублениях увеличивается, значит увеличиваются эффективность защитных свойств футеровки и срок ее службы.

Во-вторых, шары, заклиненные в полусферических углублениях, препятствуют перемещению защитного слоя из частиц перерабатываемого материала по рабочей поверхности бронеплит (в дополнение к силам магнитного поля), которое неизбежно возникает при вращении мельницы. За счет этого снижается скольжение мельничной загрузки по рабочей поверхности, а следовательно, уменьшаются абразивные износы.

В-третьих, наличие полусферических углублений обеспечивает самофутерование бронеплит при переработке немагнитных материалов, что снижает износы, а также расширяет функциональные возможности оборудования.

Наличие узлов крепления на нерабочей поверхности бронеплит обеспечивает надежную связь элементов конструкции футеровки с защищаемой поверхностью при безударной передаче динамических нагрузок. Этим также повышается эффективность защитных свойств футеровки.

Таким образом, профиль рабочей поверхности бронеплит с наличием полусферических углублений позволяет надежно и равномерно фиксировать и удерживать на себе элементы мельничной загрузки, а следовательно, равномерно распределять и рассеивать динамические нагрузки, а также исключать абразивный износ рабочей поверхности бронеплиты.

Размещение постоянных магнитов в углублениях эластичных элементов, а в каналах последних узлов их крепления к бронеплитам и защищаемой поверхности также способствует повышению эффективности защитных свойств и срока службы футеровки.

Достигается это за счет следующего.

Указанное выше размещение постоянных магнитов позволяет в зависимости от свойств перерабатываемого материала изменять плотность магнитного потока по сечению магнитного поля за счет изменения взаимного расположения смежных магнитов или изменения магнитного потока каждого из них (или части). Этим будет поддерживаться оптимальное силовое действие магнитов по удержанию элементов мельничной загрузки на рабочей поверхности бронеплит.

Размещение в каналах эластичного элемента узлов крепления обеспечивает безударную передачу усилий от бронеплиты к защищаемой поверхности. При этом масса эластичного элемента более равномерно воспринимает эти усилия по своему сечению.

Кроме того, конструкция обладает достаточно высокой ремонтопригодностью. При выходе из строя любой элемент может быть заменен, а постоянные магниты и эластичные элементы могут использоваться многократно.

Для доказательства соответствия заявляемого технического решения критерию "существенные отличия" сравним свойства заявляемого технического решения с другими известными техническими решениями.

Известно устройство для защиты от износа внутренней поверхности барабанов мельниц, содержащее эластичные элементы, постоянные магниты и средства их крепления на внутренней поверхности барабана. При этом магниты выполнены в виде брусков и расположены между эластичными элементами с чередующейся полярностью (патент СССР N 1120918, кл. В 02 С 17/22, заявл. 13.07.79, опубл. 09.07.80).

Известна также магнитная футеровка "ОРЕВЕД", содержащая резиновые элементы с выступами и пазами на нерабочей поверхности, постоянные магниты, выполненные в форме плит. При этом магниты завулканизированы в пазах резиновых элементов, их оси перпендикулярны рабочей поверхности последних, а каждые два соседних ряда магнитов имеют противоположную полярность (проспект фирмы Trelleborg (Швеция) - "Магнитная футеровка "ОРЕВЕД". Международная выставка "Химия-87", г. Москва, 1987).

Из анализа существенных признаков рассматриваемых и заявляемого технического решения следует, что заявляемое решение имеет три отличительных признака. Все они существенны и неделимы.

При анализе рассматриваемых технических решений выявлено, что по крайней мере один из отличительных признаков заявляемого решения вообще отсутствует. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", поскольку оно характеризуется новой совокупностью признаков.

При изменении любого из признаков, приведенных в формуле изобретения, достижение положительного эффекта, обусловленного целью изобретения, не обеспечивается.

Так, действительно, отсутствие под каждой бронеплитой промежуточного эластичного элемента, выполненного с углублениями на его поверхности, примыкающей к нерабочей поверхности бронеплиты, и внутренними каналами, или иная его форма не обеспечивает повышения эффективности защитных свойств и срока службы футеровки за счет расширения возможностей демпфирования ударных нагрузок.

Иное размещение постоянных магнитов и узлов крепления конструктивных элементов футеровки не обеспечивает повышения срока службы футеровки, так как не будет обеспечена безударная передача усилий от бронеплит на защищаемую поверхность и не будет обеспечена высокая ремонтопригодность.

Отсутствие на каждой бронеплите полусферических углублений на ее рабочей поверхности и узлов крепления на нерабочей не позволит повысить эффективность защитных свойств и срок службы футеровки, так как не будут обеспечены равномерное и надежное фиксирование и удержание на рабочей поверхности бронеплит элементов мельничной загрузки, а следовательно, равномерное распределение и рассеивание динамической нагрузки.

Перечисленным выше подтверждается то обстоятельство, что изменение совокупности существенных признаков приведет к изменению технических свойств заявляемого объекта.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена футеровка, разрез по продольной оси.

Футеровка содержит бронеплиты 1, выполненные с полусферическими углублениями 2 на рабочей поверхности и узлами крепления 3 на нерабочей. Каждые четыре смежные бронеплиты 1 оснащены промежуточным эластичным элементом 4, выполненным с углублениями 5 на его поверхности, примыкаемой к нерабочей поверхности бронеплиты 1, и внутренними каналами 6. В углублениях 5 размещаются постоянные магниты 7, а в каналах 6 - узлы крепления 3 эластичного элемента 4 к бронеплите 1 и защищаемой поверхности 8.

Футеровка работает следующим образом.

При вращении мельницы мельничная загрузка в виде мелющих шаров и частиц материала перемещается по рабочей поверхности бронеплит 1. При этом шары заклиниваются в полусферических углублениях 2, а частицы материала занимают пространство между ними и вместе с шарами удерживаются магнитным полем магнитов 7.

Шары и слой из частиц перерабатываемого материала обеспечивают защиту бронеплит 1 от энергоемких кусков перерабатываемого материала, способных вызывать ускоренные износы их рабочей поверхности. При этом воздействие силы удара воспринимается большей площадью бронеплит 1, что снижает контактные напряжения в материале бронеплит. Кроме того, заклиненные шары обеспечивают равномерное распределение и надежное удержание на рабочей поверхности бронеплит 1 защитного слоя. При этом исключается скольжение материала по рабочей поверхности, т.е. снижаются абразивные износы.

При увеличении динамической нагрузки на бронеплиты 1 она посредством узлов крепления и площадью нерабочей поверхности бронеплиты передается на эластичные элементы 4, где с высоким коэффициентом поглощения гасится. Незначительная ее часть через узлы крепления передается на защищаемую поверхность 8, при этом передача осуществляется безударно, так как между узлом крепления бронеплиты 1, эластичным элементом 4 и поверхностью 8 нет жесткой связи.

Предложенная конструкция позволяет повысить эффективность защитных свойств и срок службы футеровки.

По сравнению с прототипом предложенная конструкция футеровки позволяет повысить эффективность ее защитных свойств и срок службы элементов конструкции за счет расширения возможности демпфирования динамических нагрузок, а также повышения равномерности и надежности удержания на рабочей поверхности бронеплит элементов мельничной загрузки.

Изобретение относится к горному машиностроению, а именно: к измельчительному оборудованию минерального сырья, и может быть использовано в барабанных и шаровых мельницах для защиты рабочих поверхностей, контактирующих с измельченным материалом, применяемым на предприятиях черной и цветной металлургии, в промышленности горно-химического сырья и строительных материалов. Цель изобретения - повышение эффективности защитных свойств и срока службы футеровки. Футеровка содержит бронеплиты 1 с полусферическими углублениями 2 и узлами крепления 3. Каждые четыре смежные бронеплиты 1 оснащены промежуточным эластичным элементом 4, выполненным с углублениями 5 и внутренними каналами 6. В углублениях размещаются постоянные магниты 7, а в каналах 6 - узлы крепления 3 элемента 4 к бронеплите 1 и защищаемой поверхности 8. 1 ил.

БРОНЕФУТЕРОВКА БАРАБАННОЙ МЕЛЬНИЦЫ, состоящая из бронеплит и постоянных магнитов, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности защитных свойств и срока службы, каждые четыре смежных бронеплиты снабжены промежуточным эластичным элементом, выполненным с углублениями на его поверхности, примыкающей к нерабочей поверхности бронеплиты, и внутренними каналами, кроме того, каждая бронеплита выполнена с полусферическими углублениями на рабочей поверхности и узлами крепления на нерабочей, при этом в углублениях эластичного элемента размещены постоянные магниты, а в каналах - узлы крепления эластичного элемента к бронеплитам и защищаемой поверхности.