ФУТЕРОВКА БАРАБАННОЙ МЕЛЬНИЦЫ Российский патент 2008 года по МПК B02C17/22 

Изобретение относится к измельчительному оборудованию, в частности к футеровкам барабанных мельниц, выполненным в виде плит из эластомерного материала с завулканизированными шипами, и может быть использовано в металлургической, горной, строительной, химической и других отраслях промышленности при измельчении кусковых материалов.

Из уровня техники известна наиболее близкая к заявляемой по технической сущности, количеству общих признаков и достигаемому результату футеровка барабанной мельницы, содержащая соединенные вдоль барабана плиты, выполненные из эластомерного материала, у которых верхние части образуют волновую рабочую поверхность футеровки и снабжены частично завулканизированными металлическими шипами, а нижние части имеют установочную арматуру и соединены с помощью крепежных элементов с барабаном мельницы /SU 948439 (Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский технологический институт механизации труда в черной металлургии) 07.08.1982, наиболее близкий аналог - прототип/.

Плиты в поперечном сечении имеют форму четырехгранника, верхняя грань которого наклонена в сторону вращения барабана.

Металлические шипы выполнены в виде цилиндров с конической боковой поверхностью выступающей части и гладкой цилиндрической поверхностью завулканизированной части.

В такой футеровке волновая рабочая поверхность плит имеет пилообразную форму.

Хотя это несколько и улучшает динамику и интенсивность измельчения материала в барабане в целом, но фактически исключает из процесса измельчения передние шипы меньшей высоты, которые по компоновке находятся "в тени" за задними шипами большей высоты.

В результате такого расположения шипы большей высоты подвергаются более интенсивному ударному и абразивному воздействию шаров и измельчаемого материала и поэтому разрушаются значительно быстрее, чем остальные шипы.

А наличие не участвующих в процессе измельчения шипов меньшей высоты увеличивает массу футеровки.

В связи с тем, что в процессе работы мельницы на шипы футеровки действуют значительные ударные нагрузки от падения на них шаров и кусков измельчаемого материала, а завулканизированные части шипов имеют гладкую поверхность, то последние расшатываются и выпадают из плит, что снижает надежность их соединения с эластомерным материалом плит и снижает срок службы футеровки.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение эффективности измельчения кускового материала, уменьшение количества шипов и повышение надежности соединения завулканизированной части шипов с эластомерным материалом плит футеровки.

Технический результат, который достигается при использовании изобретения, является повышение производительности, снижение массы футеровки, а также повышение срока службы барабанной мельницы.

Техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в футеровке барабанной мельницы, содержащей соединенные вдоль барабана плиты, выполненные из эластомерного материала, у которых верхние части образуют волновую рабочую поверхность футеровки и снабжены частично завулканизированными металлическими шипами, а нижние части имеют установочную арматуру и соединены с помощью крепежных элементов с барабаном мельницы, согласно изобретению верхние части каждой плиты имеет форму трапеции, передняя, средняя и задняя грани которой образуют синусоидальную волновую рабочую поверхность футеровки, при этом металлические шипы выполнены в виде параллелепипедов, завулканизированы в упомянутые передние и верхние грани плит и расположены под острым углом к оси барабана, причем по периметру завулканизированной части шипов выполнены пазы, заполненные эластомерным материалом плит, а в основании шипов выполнены по два цилиндрических пальца, пропущенных в отверстия установочной арматуры так, что пространство между основаниями шипов и установочной арматурой заполнено эластомерным материалом плит.

Эта совокупность общих и основных отличительных существенных признаков, которыми характеризуется заявляемая футеровка барабанной мельницы, не известна из уровня техники, является новой и достаточной во всех случаях, на которые распространяется объем правовой защиты.

Причинно-следственная связь отличительных признаков при их взаимодействии с известными признаками в достижении ожидаемого технического результата, обусловленного поставленной технической задачей, заключается в следующем.

Так, выполнение верхних частей каждой плиты в форме трапеции, передняя, средняя и задняя грани которой образуют синусоидальную волновую рабочую поверхность футеровки, позволяет обеспечить активное участие всех граней плит в процессе измельчения, более равномерное распределение ударных нагрузок на плиты от падающих шаров и кусков измельчаемого материала, что существенно повышает эффективность измельчения материала и срок службы футеровки.

Выполнение металлических шипов в виде параллелепипедов и их вулканизация в упомянутых только передних и верхних гранях плит существенно увеличивает площадь поперечного сечения шипов, а следовательно, и контактную площадь измельчения по сравнению с цилиндрическими шипами (прототип), повышает эффективность измельчения и снижает общую массу шипов и футеровки в целом.

Расположение шипов под острым углом к оси барабана позволяет сформировать спиральное поступательное движение измельченного материала к разгрузочному патрубку барабанной мельницы, что повышает ее производительность.

Выполнение по периметру завулканизированной части шипов пазов, заполненных эластомерным материалом плит, обеспечивает прочное и надежное соединение шипов с плитами.

А в связи с тем, что в основании шипов выполнены по два цилиндрических пальца, пропущенных в отверстия установочной арматуры так, что пространство между основаниями шипов и установочной арматурой заполнено эластомерным материалом плит, обеспечивается технологическая посадка шипов в определенное проектное положение без контакта с установочной арматурой плит.

За счет этого достигается гарантированная амортизация шипов эластомерным материалом при падении на них шаров и кускового материала, что снижает ударные нагрузки и повышает срок службы барабанной мельницы.

Кроме того, заявляемая футеровка барабанной мельницы имеет и другие отличные от прототипа признаки, которые развивают, дополняют и характеризуют изобретение в отдельных случаях его выполнения и используются в зависимости от конкретных условий изготовления и эксплуатации.

Так, в заявляемой футеровке барабанной мельницы согласно изобретению шипы завулканизированы в передних и средних гранях плит под острым углом α=30-45° к оси барабана.

Такое расположение шипов в передних и средних гранях плит обеспечивает оптимальное спиральное поступательное движение измельченного материала к разгрузочному патрубку барабанной мельницы, что повышает ее производительность.

Указанный острый угол α расположения шипов к оси барабана определен опытным путем и является оптимальным для данной конструкции футеровки и обеспечивает наилучшее сочетание качества измельчения материала и производительности барабанной мельницы.

Выбор этого угла меньше нижнего предела (α=30°) нецелесообразен, так как в этом случае увеличивается длина пути материала по спирали, в результате чего снижается производительность барабанной мельницы

Выбор этого угла больше верхнего предела (α=45°) также нецелесообразен, так как в этом случае уменьшается длина пути материала по спирали, в результате чего снижается качество измельчения.

В заявляемой футеровке барабанной мельницы согласно изобретению шипы, завулканизированные в передних гранях плит, выполнены со скосом под углом β=20-30° в сторону вращения барабана.

Выполнение упомянутого скоса обеспечивает разложение сил реакций от падения шаров и кусков материала на эти шипы на вертикальные и горизонтальные составляющие.

При этом вертикальные составляющие этих реакций направлены на эффективное измельчение кускового материала, а горизонтальные составляющие этих реакций направлены по касательной к винтовой спирали и способствуют перемещению измельченного материала к разгрузочному патрубку барабанной мельницы, что повышает ее производительность.

Выбранный угол скоса шипов, завулканизированных в передних гранях плит, определен опытным путем, является оптимальным для данной конструкции шипов и обеспечивает наилучшее сочетание качества измельчения материала и производительности барабанной мельницы.

Выбор этого угла меньше нижнего предела (β=20°) нецелесообразен, так как в этом случае уменьшается горизонтальные составляющие этих реакций, в результате чего снижается производительность барабанной мельницы.

Выбор этого угла больше верхнего предела (β-30°) также нецелесообразен, гак как в этом случае уменьшаются вертикальные составляющие этих реакций, в результате чего снижается интенсивность и качество измельчения материала.

В заявляемой футеровке барабанной мельницы согласно изобретению шипы завулканизированы в передних и средних гранях плит так, что их выступающие части над поверхностями граней плит по высоте составляют h=30-50 мм.

Такая высота выступающих частей шипов определена опытным путем и является оптимальной в заданном диапазоне для бронирования эластомерного материала плит и повышения срока службы футеровки.

Выбор высоты выступающих частей шипов меньше нижнего предела (h=30 мм) нецелесообразен, так как в этом случае происходит быстрый износ выступающих частей шипов, в результате чего снижается срок службы футеровки.

Выбор высоты выступающих частей шипов больше верхнего предела (h=50 мм) также не целесообразен, так как в этом случае увеличивается масса шипов и футеровки в целом.

В заявляемой футеровке барабанной мельницы согласно изобретению шипы в передних и средних гранях плит завулканизированы с одинаковым интервалом, равным t=30-60 мм.

Такой интервал расположения шипов в передних и средних гранях плит определен опытным путем и является оптимальным в заданном диапазоне для бронирования эластомерного материала плит и повышения срока службы футеровки.

Выбор интервала расположения шипов в передних и средних гранях плит меньше нижнего предела (t=30 мм) нецелесообразен, так как в этом случае увеличивается масса шипов и футеровки в целом.

Выбор интервала расположения шипов в передних и средних гранях плит больше верхнего предела (t=60 мм) также нецелесообразен, так как в этом случае увеличивается расстояние между шипами, уменьшается количество шипов и снижается качество измельчения материала.

В заявляемой футеровке барабанной мельницы согласно изобретению по периметру завулканизированной части шипов выполнены трапециевидные пазы с шириной большего основания, расположенного на боковой поверхности шипа, равной s=10-20 мм и глубиной, равной b=10-20 мм.

Выполнение по периметру завулканизированной части шипов трапециевидных пазов с упомянутой шириной и глубиной обеспечивает надежное и гарантированное заполнение пазов эластомерным материалом при изготовлении плит с шипами в пресс-форме, а также прочное и надежное соединение шипов с плитами.

Выбранная ширина и высота трапециевидных пазов завулканизированных частей шипов определена опытным путем и является оптимальной для обеспечения прочного и надежного соединения шипов с плитами.

Выбор ширины и высоты трапециевидных пазов завулканизированных частей шипов меньше нижнего предела (s=20 мм и b=20 мм) нецелесообразен, так как в этом случае снижаются технологическая возможность заполнения их эластомерным материалом и прочность сцепления завулканизированной части шипов с эластомерным материалом плит.

Выбор ширины и высоты трапециевидных пазов завулканизированных частей шипов больше верхнего предела (s=20 мм и b=20 мм) также не целесообразен, так как в этом случае снижаются амортизационная возможность; а также масса и прочность шипов, в результате чего снижается срок службы футеровки.

В заявляемой футеровке барабанной мельницы, согласно изобретению, расстояние между основаниями шипов и установочной арматурой составляет δ=10-15 мм.

Выбор расстояния между основаниями шипов и установочной арматурой в указанных пределах обеспечивает надежную и гарантированную амортизацию шипов эластомерным материалом при падении на них шаров и кускового материала барабанной мельницы.

Выбранное расстояние между основаниями шипов и установочной арматурой определено опытным путем и является оптимальным для эффективного демпфирования ударных нагрузок на шипы.

Выбор расстояния между основаниями шипов и установочной арматурой меньше нижнего предела (δ=10 мм) нецелесообазен в связи с тем, что уменьшается высота амортизирующего слоя эластомерного материала между основаниями шипов и установочной арматурой, что будет влиять на повышение внутренних напряжений в материале и его досрочное разрушение.

Выбор расстояния между основаниями шипов и установочной арматурой больше верхнего предела (δ=15 мм) также нецелесообразен в связи с тем, что увеличиваются толщина плиты, масса футеровки, а также колебания шипов, что приведет к повышению напряжений сжатия и растяжения.

Из уровня техники заявигель не выявил технические решения, совпадающие с общими и отличительными признаками заявляемой футеровки барабанной мельницы, что свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение не является частью уровня техники и соответствует критерию изобретения «новизна».

Из уровня техники заявитель не выявил технические решения, совпадающие с отличительными признаками заявляемой футеровки барабанной мельницы, что свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не является очевидным, не выплывает явно из уровня техники и соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».

В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием лучшего варианта осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 изображена футеровка барабанной мельницы, поперечный разрез.

На фиг.2 изображено крепление плиты к барабану барабанной мельницы, вид сбоку.

На фиг.3 изображена плита футеровки барабанной мельницы, вид сбоку.

На фиг.4 изображена плита футеровки барабанной мельницы, вид сверху.

На фиг.5 изображена плита футеровки барабанной мельницы, аксонометрия.

На фиг.6 изображен шип, модификация 1, вид сбоку.

На фиг.7 изображен шип, модификация 2, вид сбоку.

На фиг.8 изображен разрез А-А на фиг.3.

Футеровка 1 барабанной мельницы монтируется внутри барабана 2 /фиг.1/ и содержит (фиг.1-8) соединенные вдоль барабана 2 (фиг.1) плиты 3, выполненные из эластомерного материала.

Плиты 3 с передней стороны имеют выступы 4, а с задней стороны, соответствующие им пазы 5, и соединены между собой внахлестку.

Верхние части плит 3 образуют волновую рабочую поверхность 6 футеровки 1 и снабжены частично завулканизированными металлическими шипами 7, 8.

Нижние части плит 3 имеют установочную арматуру 9 (фиг.8) и соединены с помощью крепежных элементов с барабаном 2 мельницы (фиг.2).

Крепежные элементы включают болты 10, демпфирующие втулки 11, шайбы 12 и гайки 13.

Верхние части каждой плиты 3 имеет форму трапеции, передняя, средняя и задняя грани 14, 15, 16 которой образуют синусоидальную волновую рабочую поверхность 6 футеровки 1 (фиг.1-3).

Металлические шипы 7 (модификация 1) (фиг.6) и 8 (модификация 2) (фиг.7) выполнены в виде параллелепипедов, завулканизированы в упомянутые передние и верхние грани 14, 15 плит 3 и расположены под острым углом α к оси барабана 2.

По периметру завулканизированной части шипов 7, 8 выполнены трапециевидные пазы 17, заполненные эластомерным материалом плит 3 (фиг.8).

В основании шипов 7, 8 (фиг.6, 7) выполнены по два цилиндрических пальца 18, пропущенных в отверстия 19 установочной арматуры 9 так, что пространство между основаниями шипов 7, 8 и установочной арматурой 9 заполнено эластомерным материалом плит 3 (фиг.8).

Шипы 7, 8 завулканизированы в передних и средних гранях 14, 15 плит 3 под острым углом α=30-45° к оси барабана 2 (фиг.4).

Шипы 7 (фиг.6), завулканизированные в передних гранях 14 плит 3, выполнены со скосом под углом β=20-30° в сторону вращения барабана 2.

Шипы 7, 8 завулканизированы в передних и средних гранях 14, 15 плит 3 так, что их выступающие части над поверхностями граней 14, 15 плит 3 по высоте составляют h=30-50 мм.

Шипы 7, 8 в передних и средних гранях 14, 15 плит 3 завулканизированы с одинаковым интервалом, равным t=30-60 мм.

По периметру завулканизированной части шипов 7, 8 выполнены трапециевидные пазы 17 с шириной большего основания, расположенного на боковой поверхности шипа 7, 8, равной s=10-20 мм, и глубиной, равной b=10-20 мм.

Расстояние между основаниями шипов 7, 8 и установочной арматурой 9 (фиг.8) составляет δ=10-15 мм.

Футеровка 1 барабанной мельницы работает следующим образом.

В процессе вращения барабана 2 /фиг.1/, например, по ходу часовой стрелки мельничная загрузка (шары и кусковый материал) падает на плиты 3 и на частично завулканизированные в их передних и средних гранях 14, 15 металлические шипы 7, 8 футеровки 1 и увлекается ее волновой рабочей поверхностью 6.

При этом металлические шипы 7, 8 плиты 3 футеровки 1, находящиеся в нижнем положении, захватывают мельничную загрузку и поднимают их на некоторую высоту.

Поднятая мельничная загрузка на определенной высоте соскальзывают с металлических шипов 7, 8 плит 3, падает вниз и дробит кусковый материал, находящийся в нижней части барабана 2.

При этом верхние части каждой плиты 3, выполненные в форме трапеции, передняя, средняя и задняя грани 14, 15, 16 которых образуют синусоидальную волновую рабочую поверхность 6 футеровки 1, обеспечивают активное участие всех граней 14, 15, 16 плит 3 в процессе измельчения.

За счет этого происходит более равномерное распределение ударных нагрузок на плиты 3 от падающих шаров и кусков измельчаемого материала, что существенно повышает эффективность измельчения материала и срок службы футеровки 1.

Причем металлические шипы 7, 8, выполненные в виде параллелепипедов и завулканизированные только в передних и верхних гранях 14, 15 плит 3, обеспечивают существенное увеличение площади поперечного сечения шипов 7, 8, а следовательно, и контактную площадь измельчения.

Это повышает эффективность измельчения и снижает общую массу шипов 7, 8 и футеровки 1 в целом.

В связи с тем, что шипы 7, 8 раположены под острым углом α=30-45° к оси барабана 1, это позволяет сформировать спиральное поступательное движение измельченного материала к разгрузочному патрубку барабанной мельницы, что повышает ее производительность.

За счет выполнения скоса на металлических шипах 7, под углом β=20-30° в сторону вращения барабана 2 обеспечивается разложение сил реакций от падения шаров и кусков материала на эти шипы 7 на вертикальные и горизонтальные составляющие.

При этом вертикальные составляющие этих реакций обеспечивают эффективное измельчение кускового материала.

А горизонтальные составляющие этих реакций направлены по касательной к винтовой спирали и способствуют перемещению измельченного материала к разгрузочному патрубку барабанной мельницы, что повышает ее производительность.

Выполненные по периметру завулканизированной части шипы 7, 8, трапециевидные пазы 16, заполненные эластомерным материалом плит 3, обеспечивают прочное и надежное соединение шипов 7, 8 с плитами 3.

Цилиндрические пальцы 18 в основании шипов 7, 8, пропущенные в отверстия 19 установочной арматуры 9 так, что пространство между основаниями шипов 7, 8 и установочной арматурой 9 заполнено эластомерным материалом плит 3, обеспечивают технологическую посадку шипов 7, 8 в определенном проектном положении без контакта с установочной арматурой 9 плит 3.

За счет этого достигается хорошая амортизация шипов 7, 8 эластомерным материалом при падении на них шаров и кускового материала, что снижает ударные нагрузки и повышает срок службы барабанной мельницы.

В результате этого происходит эффективное измельчение кускового материала.

При этом достигается повышение производительности, снижение массы футеровки 1, а также повышение срока службы барабанной мельницы.

Предлагаемая футеровка барабанной мельницы соответствует критерию изобретения «промышленная применимость», так как может быть многократно изготовлена в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии на любом предприятии полимерного производства.

Перечень обозначений

1. Футеровка

2. Барабан

3. Плита

4. Выступ плиты 3

5. Паз плиты 3

6. Волновая рабочая поверхность футеровки барабанной мельницы

7. Металлический шип (модификация 1)

8. Металлический шип (модификация 2)

9. Установочная арматура плиты 3

10. Болт

11. Втулка

12. Шайба

13. Гайка

14. Передняя грань плиты 3

15. Средняя грань плиты 3

16. Задняя грань плиты 3

17. Трапециевидный паз шипа 7, 8

18. Цилиндрический палец шипа 7, 8

19. Отверстие установочной арматуры 9 плиты 3

Изобретение относится к измельчительному оборудованию. Футеровка содержит соединенные вдоль барабана плиты, выполненные из эластомерного материала. Нижние части плит имеют установочную арматуру и соединены с помощью крепежных элементов с барабаном мельницы. Верхние части каждой плиты имеют форму трапеции, передняя, средняя и задняя грани которой образуют синусоидальную волновую рабочую поверхность футеровки. Плиты снабжены металлическими шипами в виде параллелепипедов, частично завулканизированных в передние и средние грани плит и расположенных под острым углом к оси барабана. По периметру завулканированной части шипов выполнены пазы, заполняемые эластомерным материалом плит, а в основании шипов выполнены по два цилиндрических пальца, пропущенных в отверстия установочной арматуры так, что пространство между основаниями шипов и установочной арматурой заполнено эластомерным материалом плит. Техническим результатом является повышение производительности и срока службы мельницы, а также снижение массы футеровки. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Футеровка барабанной мельницы, содержащая соединенные вдоль барабана плиты, выполненные из эластомерного материала, у которых верхние части образуют волновую рабочую поверхность футеровки и снабжены частично завулканизированными металлическими шипами, а нижние части имеют установочную арматуру и соединены с помощью крепежных элементов с барабаном мельницы, отличающаяся тем, что верхние части каждой плиты имеет форму трапеции, передняя, средняя и задняя грани которой образуют синусоидальную волновую рабочую поверхность футеровки, при этом металлические шипы выполнены в виде параллелепипедов, завулканизированы в упомянутые передние и верхние грани плит и расположены под острым углом к оси барабана, причем по периметру завулканизированной части шипов выполнены пазы, заполненные эластомерным материалом плит, а в основании шипов выполнены по два цилиндрических пальца, пропущенных в отверстия установочной арматуры так, что пространство между основаниями шипов и установочной арматурой заполнено эластомерным материалом плит.2. Футеровка барабанной мельницы по п.1, отличающаяся тем, что шипы завулканизированы в передних и средних гранях плит под острым углом α=30-45° к оси барабана.3. Футеровка барабанной мельницы по п.1, отличающаяся тем, что шипы, завулканизированные в передних гранях плит, выполнены со скосом под углом β=20-30° в сторону вращения барабана.4. Футеровка барабанной мельницы по п.1, отличающаяся тем, что шипы завулканизированы в передних и средних гранях плит так, что их выступающие части над поверхностями граней плит по высоте составляют h=30-50 мм.5. Футеровка барабанной мельницы по п.1, отличающаяся тем, что шипы в передних и средних гранях плит завулканизированы с одинаковым интервалом, равным t=30-60 мм.6. Футеровка барабанной мельницы по п.1, отличающаяся тем, что по периметру завулканизированной части шипов выполнены трапециевидные пазы с шириной большего основания, расположенного на боковой поверхности шипа, равной s=10-20 мм и глубиной, равной b=10-20 мм.7. Футеровка барабанной мельницы по п.1, отличающаяся тем, что расстояние между основаниями шипов и установочной арматурой составляет δ=10-15 мм.