МЕЛЮЩЕЕ ТЕЛО Российский патент 1995 года по МПК B02C17/20 

Изобретение относится к технике измельчения минерального сырья, а именно к мелющим телам для барабанных мельниц и может быть использовано в горнорудной, цементной и других отраслях промышленности при переработке рудных и нерудных ископаемых.

Известно мелющее тело для барабанной мельницы, имеющее шарообразную форму со сферическими выступами на его поверхности, при этом шар выполнен с плоскими симметричными поверхностями, образованными отсечением от него по трем осям координат равновеликих сегментов, сферические выступы расположены на плоских поверхностях и имеют высоту, не превышающую высоту отсекаемого шарового сегмента, а основания выступов сопряжены между собой [1]
В известном мелющем теле в процессе эксплуатации интенсивно изнашиваются сферические выступы. Причина износов жесткое (монолитное) соединение шара и сферических выступов, исключающее демпфирование ударных нагрузок на последние. Под действием знакопеременных ударно-истирающих нагрузок при неупругом соударении поверхность сферических выступов интенсивно изнашивается. При этом износы идут и за счет накопления (аккумулирования) усталостных повреждений по глубине тела выступов, обусловленных энергией динамических импульсов напряжений, возбуждаемых при вращении мельницы, а также за счет боковых скалывающих воздействий мелющей загрузки.

Конструкция мелющего тела обеспечивает эффективное демпфирование ударных нагрузок и снижение внутренних напряжений в элементах конструкции за счет конструкционного демпфирования и использования несогласованности акустических импедансов контактирующих слоев упругих материалов базового шара. В результате этого снижаются износы элементов конструкции.

Однако в известном мелющем теле возможности надежного крепления дополнительных шаров в материале базового шара использованы не в полной мере.

Причины, препятствующие получению требуемого технического результата, заключается в следующем.

Поскольку крепление каждого дополнительного шара, выполненного из чугуна, в теле материала основного шара, выполненного из термоэластопласта, осуществляется за счет адгезии материалов, то, следовательно, взаимное удержание этих элементов конструкции осуществляется только слоями материала, прилегающего к контактирующим поверхностям. Глубинные (внутренние) слои материала в этом процессе не участвуют. Сказанное в большей мере относится к материалу базового шара.

В процессе эксплуатации идет, с одной стороны, естественное старение материала базового шара, а с другой накопление (суммирование) усталостных напряжений и соответствующих им износов в этих слоях.

Следует иметь в виду, что колебания температуры и разница в коэффициентах линейного расширения чугуна и термоэластопласта способствуют активизации этих процессов.

Сочетание знакопеременного характера нагрузок и упомянутых выше причин способствует ослаблению крепления дополнительных шаров в теле базового шара.

Изобретение направлено на решение задачи, связанной с достижением следующих технических результатов:
обеспечить снижение и равномерное распределение нагрузок в материале базового шара, связанных с удержанием (креплением) дополнительных шаров в процессе демпфирования ударно-динамических нагрузок;
обеспечить надежное удержание (крепление) дополнительных шаров в материале базового шара без снижения степени демпфирования ударно-динамических нагрузок.

Для этого в мелющем теле, содержащем базовый шар, выполненный с плоскими симметричными поверхностями, образованными отсечением от него по трем осям координат равновеликих сегментов, и имеющий на плоских поверхностях сферические выступы, не превышающие высоту шарового сегмента, при этом базовый шар выполнен из эластичного материала с внутренней плоскостью, равной 1/4 1/3 его диаметра и заполненной упругопористым материалом, а сферические выступы образованы частью дополнительных шаров, выполненных из износостойкого материала, уплотненных и закрепленных в базовом шаре, согласно изобретению крепление дополнительных шаров выполнено посредством гибкой связи, которая соединяет их между собой и с массой базового шара. В качестве гибкой связи использован полимерный трос.

Упомянутое выше крепление элементов конструкции посредством гибкой связи, которая соединяет (крепит) дополнительные шары между собой и с массой материала базового шара, является дополнительным к уже существующему (за счет адгезии материалов).

Конструкция крепления обеспечивает участие в процессе удержания дополнительных шаров в массе базового шара глубинных слоев материала последнего, поскольку гибкая связь расположена и достаточно равномерно распределена по всей массе базового шара. При этом за счет площадей поверхности гибкой связи увеличиваются площади взаимных контактов поверхностей, что при неизменных нагрузках обеспечивает снижение удельных нагрузок на единицу площади контактов базового шара. В результате этого снижаются контактные напряжения и вызываемые ими усталостные износы материала.

Достижение упомянутого выше технического результата является только частью позитивного результата, так как гибкая связь, выполненная из полимерного троса, воспринимает механически часть нагрузок, вызывающих нарушение крепления дополнительных шаров непосредственно на себя, так как она связывает последние между собой. При этом уровень демпфирования динамических нагрузок не снижается, так как при восприятии нагрузки и соответствующей ей деформации материала базового шара полимерный трос имеет возможность демпфироваться (изгибаться) без нарушения связи с материалом, а при снятии нагрузки восстанавливать свои линейные размеры, препятствуя при этом возникновению чрезмерных нагрузок на отрыв дополнительного шара, завулканизированного в массу базового шара.

Таким образом, предлагаемая конструкция обеспечивает снижение и более равномерное распределение нагрузок по массе базового шара, что ведет к снижению удельных напряжений в слоях контакта материала и связанных с ними усталостных износов, а также обеспечивает надежное удержание (крепление) дополнительных шаров в массе базового шара за счет механической связи полимерным тросом дополнительных шаров между собой и с массой базового шара.

Изложенным выше подтверждается наличие причинно-следственных связей между совокупностью существенных признаков предлагаемого изобретения и достигаемыми техническими результатами.

Данная совокупность существенных признаков позволяет, по сравнению с прототипом, получить следующие технические результаты:
обеспечивает снижение и равномерное распределение нагрузок в материале базового шара, связанных с удержанием (креплением) дополнительных шаров в процессе демпфирования ударно-динамических нагрузок;
обеспечивает надежное удержание (крепление) дополнительных шаров в материале базового шара без снижения степени демпфирования ударно-динамических нагрузок.

На чертеже показано мелющее тело, разрез по вертикальной плоскости.

Мелющее тело содержит базовый шар 1, выполненный из термопласта, в котором за счет сил адгезии и полимерного троса 2 закреплены дополнительные шары 3, выполненные из легированного чугуна. Выступающая часть шаров 3 образует сферические выступы 4, которые являются рабочей поверхностью мелющего тела. В шаре 1 выполнена полость 5, заполненная упругопористой резиной. При этом показатели акустического импеданса материала шара 1 (термопласт) и упругопористой резины не совпадают. Полимерный трос 2 связывает соседние шары 3 между собой и с материалом шара 1, в который завулканизирован.

Использование (работа) мелющего тела в процессе измельчения материала в барабанной мельнице осуществляется следующим образом.

При вращении барабана мельницы мелющие тела поднимаются по концентрическим круговым траекториям на некоторую высоту, откуда падают водопадом вниз по параболическим траекториям, измельчая материал, в основном ударом, либо скатываются параллельными слоями каскадом вниз, измельчая материал, в основном раздавливанием и истиранием. Возможен также и смешанный каскадно-водопадный режим работы мельницы.

Возникающие при этом циклические ударно-динамические и истирающие нагрузки воспринимаются сферическими выступами 4 шаров 3 и передаются на теле материала шара 1. При этом эти нагрузки воспринимаются и передаются как за счет сил адгезии материала шара 1 и шаров 3, так и за счет сил адгезии материалов полимерного троса и материала 1, в котором они завулканизированы. Так как трос 2 связывает между собой все шары 3, то нагрузки распределяются равномерно по всей массе шара 1.

Таким образом, конструкция мелющего тела обеспечивает, с одной стороны, надежное удержание дополнительных шаров 3 в теле шаров 1, снижение и более равномерное распределение нагрузок по массе шара 1. За счет этого обеспечивается повышение надежности элементов конструкции мелющего тела.

Использование: измельчение минерального сырья в горнорудной, цементной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: в молющем теле, содержащем корпус шарообразной формы, выполненный с плоскими симметричными поверхностями, образованными отсечением от него по трем осям координат равновеликих сегментов, и имеющий на плоских поверхностях сферические выступы, не превышающие высоту шарового сегмента, при этом корпус выполнен из эластичного материала с внутренней полостью, равной 1/4 - 1/3 его диаметра и заполненной упругопористым материалом, а сферические выступы образованы частью дополнительных шаров, выполненных из износостойкого материала, утопленных и закрепленных в корпусе, дополнительные шары посредством гибкой связи соединены между собой и с массой корпуса. В качестве гибкой сзязи использован полимерный трос. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. МЕЛЮЩЕЕ ТЕЛО, содержащее корпус шарообразной формы, выполненный с плоскими симметричными поверхностями, образованными отсечением от него по трем осям координат равновеликих сегментов, и имеющий на плоских поверхностях сферические выступы, не превышающие высоту шарового сегмента, при этом корпус выполнен из эластичного материала с внутренней полостью, равной 1/4-1/3 его диаметра и заполненной упругопористым материалом, а сферические выступы образованы частью дополнительных шаров, выполненных из износостойкого материала, утопленных и закрепленных в корпусе, отличающееся тем, что дополнительные шары посредством гибкой связи соединены между собой и с массой корпуса. 2. Тело по п.1, отличающееся тем, что в качестве гибкой связи использован полимерный трос.