ФУТЕРОВКА БАРАБАННЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ МЕЛЬНИЦ Российский патент 2013 года по МПК B02C17/22 

Изобретение относится к области горного машиностроения и может быть использовано при создании измельчительного оборудования, в частности шаровых мельниц и мельниц самоизмельчения, внутреннюю поверхность которых защищают профильной футеровкой. В качестве материалов, из которых изготовлены футеровки мельниц, применяются легированные стали, резина, полиуретановые эластомеры.

В условиях высоких динамических и абразивных нагрузок футеровки в барабанах вращающихся мельниц подвергаются интенсивному износу, в связи с чем расход футеровок всех известных профилей остается высоким, что связано с большими экономическими затратами.

При использовании резины и полиуретановых эластомеров наибольшее применение получили футеровки, представляющие собой комбинацию лифтеров и плит, называемую «лифтер-плита».

Наиболее близкой к изобретению является резиновая футеровка внутренней поверхности барабана, состоящая из рядов лифтеров, устанавливаемых параллельно оси барабана, и располагаемых между ними плит. (Справочник по обогащению полезных ископаемых, Подготовительные процессы, М.: Недра, 1982).

Недостатком этого вида футеровок являются высокие динамические нагрузки на лифтеры в нижней зоне барабана. При одинаковой высоте лифтера на всей его протяженности создаются условия для одновременного отрыва в верхней зоне барабана и падения под одним углом рядов шаров на рабочую поверхность набегающих на шары лифтеров в нижней зоне барабана. Имеет место высокая концентрация шаров, одновременно падающих на лифтер, в связи с чем лифтеры максимально нагружаются падающими на них одновременно по всей их длине шарами, что создает высокое напряжение материала лифтера и, соответственно, увеличивает его износ и разрушение.

Известна также футеровка с чередующейся высотой лифтеров, располагаемых на внутренней поверхности барабана параллельно его оси послевательно: высокий лифтер - низкий лифтер и т.д. (Развитие систем мельничных футеровок, Гребенщиков А.Л., Фищев В.Ю. и др. Горная промышленность №1, 2003).

Недостатком этой конструкции футеровки является то, что при высоких и низких лифтерах, чередующихся по периметру поперечного сечения барабана, также имеет место высокая концентрация шаров, одновременно падающих на лифтер в нижней зоне барабана, т.к. шары поочередно отрываются то от высокого, то от низкого лифтера в верхней зоне барабана и падают рядами одновременно на всю длину набегающего на них внизу барабана лифтера, создавая высокие динамические нагрузки в его объеме, снижающие износостойкость образующего лифтер материала.

Технический результат заключается в повышении срока службы футеровки, изготовленной из эластичного материала (полиуретана или резины), и, соответственно, в уменьшении расхода сырья на футеровку и увеличении межремонтного периода эксплуатации мельницы.

Указанный технический результат достигается тем, что в футеровке барабанных вращающихся мельниц, состоящей из установленных на внутренней поверхности барабана продольных лифтеров и примыкающих к ним плит, изготовленных из эластичного материла в виде полиуретанового эластомера или резины, согласно изобретению лифтеры в продольном направлении состоят из чередующихся по высоте участков - ступеней высокого и низкого уровней, при этом соотношение высот ступеней высокого и низкого уровней относительно поверхности примыкающих к лифтерам плит h_в/h_н находится в пределах 2/1÷4/1, а длины ступеней высокого и низкого уровней ℓ_в, ℓ_н составляют, соответственно, 250÷500 мм, 250÷500 мм, при этом расстояние ℓ между осями равновысоких ступеней смежных лифтеров, перпендикулярными оси барабана, принимается равным (0÷1)ℓ_н.

Профиль ступени высокого уровня лифтера имеет вид прямоугольника со срезанными углами с рабочей и тыльной сторон.

Профиль рабочей поверхности лифтера, включающий верх ступени высокого уровня и его возвышающуюся над плитой сторону, образован отрезком цепной линии.

Лифтер выполнен с шириной, увеличивающейся в направлении от разгрузки к загрузке барабана мельницы за счет увеличения ширины выступа ΔS над поверхностью плиты по следующей зависимости:

$$\Delta S=\Delta S_o+\left(\mathrm{0,01}÷\mathrm{0,02}\right)L$$ , где

ΔS_o - начальная ширина выступа в узком конце лифтера, примыкающем к разгрузочному торцу барабана;

L - длина лифтера, м.

Согласно изобретению в футеровке, состоящей из лифтеров и плит, лифтеры в продольном направлении состоят из чередующихся по высоте участков-ступеней прямоугольной формы, обозначаемых далее как ступени высокого и низкого уровней.

Ступенчатая форма лифтера позволяет уменьшить концентрацию одновременно падающих на лифтер в нижней зоне барабана шаров, рассредоточив их во времени и в местах падения. Это обусловлено тем, что углы падения шаров, отрывающихся от ступеней лифтеров высокого уровня и от ступеней низкого уровня, отличаются между собой: угол падения шаров со ступеней низкого уровня в среднем больше, чем с высокого уровня, в связи с чем ряд падающих под данным углом шаров прерывается при переходе от ступени высокого уровня к ступени низкого уровня и, наоборот, при переходе от ступени низкого уровня к ступени высокого уровня, поэтому одновременно на поверхность лифтера в нижней зоне барабана может упасть только часть шаров с одной из ступеней, но не со всего лифтера, что существенно снижает напряжение в полотне нагружаемого лифтера. Увеличивается также вероятность падения шаров со ступени низкого уровня на поверхность подстилающего слоя шаров, образующегося в нижней части барабана при его вращении.

При установке футеровки на внутренней поверхности барабана лифтеры согласно изобретению компануются таким образом, что в развертке барабана ступени низкого и высокого уровней располагаются по осям, перпендикулярным оси барабана, со смещением осей одна относительно другой в смежных рядах лифтеров в пределах (0÷1)ℓ_н, где ℓ_н - длина ступени низкого уровня.

При максимальном относительном смещении осей ступеней низкого и высокого уровней смежных лифтеров угол падения шаров в данном сечении барабана попеременно меняется.

Увеличение срока службы ступенчатых лифтеров достигается также приданием их поперечному профилю очертаний, минимизирующих абразивный износ. Профиль ступеней лифтеров может иметь форму прямоугольников со срезанными углами с рабочей и тыльной сторон. Профиль ступени высокого уровня может быть образован цепной линией.

Продление срока службы может быть достигнуто увеличением ширины лифтера, наращиваемой в направлении от выгрузки к загрузке барабана, пропорционально росту износа футеровки вдоль барабана, наблюдаемого на практике.

На фиг.1 изображен фронтальный вид лифтера предложенной конструкции.

На фиг.2 - схема расположения ступеней низкого и высокого уровней одна относительно другой в смежных лифтерах футеровки при совпадении осей ступеней равного уровня.

На фиг.3 - схема расположения ступеней низкого и высокого уровней одна относительно другой в смежных лифтерах футеровки при смещении осей ступеней равного уровня на длину ступени низкого уровня ℓ_н.

На фиг.4 - разрез А-А на фиг.1

На фиг.5 - вид сверху лифтера.

На фиг.6 - разрез А-А на фиг.1 с образующей поверхности участка лифтера в виде отрезка цепной линии.

На фиг.7 - разрез Б-Б на фиг.1 при увеличении ширины лифтера.

На фиг.1 приведен фронтальный вид ступенчатого лифтера, состоящего из повторяющихся в продольном направлении ступеней высокого уровня 1 и низкого уровня 2 относительно начальной поверхности плит 3 футеровки, которая крепится к стенке 4 барабана.

Соотношение высот ступеней h_в/h_н находится в пределах 2/1÷4/1, а длины ступеней ℓ_в, ℓ_н составляют, соответственно, 250÷500 мм, 250÷500 мм.

Ступенчатый лифтер осуществляет функции подъема шаров и их сброса, дифференцирование в зависимости от высоты ступеней лифтеров. Отрыв шаров с высоких и низких ступеней происходит при разных углах отрыва и разных линейных скоростях в точках отрыва, в связи с этим углы одновременного падения шаров на поверхность футеровки в нижней зоне барабана отличаются между собой, в случаях равных углов имеет место разрыв во времени падения. Таким образом, резко уменьшается возможная одновременная нагрузка на лифтер.

На фиг.2 показана схема расположения ступеней лифтера высокого уровня 1 и низкого уровня 2 при совпадении осей ступеней одного уровня. В этом случае сниженная нагрузка на лифтеры в нижней зоне барабана за счет несовпадения по времени и углам падения шаров со ступеней высокого и низкого уровней остается постоянной на участках лифтеров, расположенных напротив ступеней высокого или низкого уровней.

На фиг.3 приведена схема расположения ступеней лифтера высокого уровня 1 и низкого 2 при несовпадении осей ступеней одного уровня. Расстояние между осями ступеней равного уровня принимаются в пределах 0÷ℓ_н, где ℓ_н - длина ступени низкого уровня. В этом случае нагрузки на узкие участки лифтера варьируют согласно сменам при вращении барабана высоты ступеней, с которых шары падают на данный участок.

На фиг.4 показаны контуры ступеней лифтера высокого уровня 1 и низкого уровня 2, представляющие собой прямоугольники со срезанными с рабочей и тыльной сторон углами. Углы наклона плоскости скольжения шаров и руды по лифтеру к плоскости верха лифтера с рабочей и тыльной сторон составляют 30-35°.

На фиг.5 приведен вид сверху на ступенчатый лифтер футеровки, где 1 - ступень высокого уровня, 2 - ступень низкого уровня.

На фиг.6 показан вертикальный разрез лифтера А-А на фиг.1, в качестве образующей рабочей поверхности которого, включающей верх лифтера и возвышающуюся над плитой боковую стенку, служит отрезок цепной линии.

На фиг.7 приведен разрез Б-Б на фиг.1, где 1, 2 - ступени лифтера, соответственно, высокого и низкого уровней, 3 - плита футеровки барабана, 4 - стенка барабана. Ширина лифтера S увеличивается за счет увеличения ширины выступа ΔS над поверхностью плиты в направлении от разгрузки к загрузке барабана мельницы в следующей пропорции:

$$\Delta S=\Delta So+\left(\mathrm{0,01}÷\mathrm{0,02}\right)L$$ ,

где ΔS_o - начальная ширина выступа в узком конце лифтера;

L - длина лифтера, м.

Изобретение предназначено для использования в горном машиностроении для защиты рабочей поверхности рудоразмольных барабанных вращающихся мельниц. Футеровка барабанных вращающихся мельниц состоит из установленных на внутренней поверхности барабана продольных лифтеров и примыкающих к ним плит. Плиты изготовлены из эластичного материла в виде полиуретанового эластомера или резины. Лифтеры в продольном направлении состоят из чередующихся по высоте участков - ступеней высокого и низкого уровней. Соотношение высот ступеней высокого и низкого уровней относительно поверхности примыкающих к лифтерам плит h_в/h_н находится в пределах 2/1÷4/1. Длины ступеней высокого и низкого уровней ℓ_в, ℓ_н составляют, соответственно, 250÷500 мм, 250÷500 мм. Расстояние ℓ между осями равновысоких ступеней смежных лифтеров, перпендикулярными оси барабана, принимается равным (0÷1)ℓ_н. Профиль ступеней высокого уровня может иметь вид прямоугольника со срезанными углами или отрезка цепной линии. Ширина лифтера увеличивается в направлении от разгрузки к загрузке барабана мельницы за счет выступа над поверхностью плиты. Технический результат заключается в снижении динамической нагрузки от падающих на лифтеры шаров при вращении мельницы и в увеличении срока службы лифтеров. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Футеровка барабанных вращающихся мельниц, состоящая из установленных на внутренней поверхности барабана продольных лифтеров и примыкающих к ним плит, изготовленных из эластичного материла в виде полиуретанового эластомера или резины, отличающаяся тем, что лифтеры в продольном направлении состоят из чередующихся по высоте участков - ступеней высокого и низкого уровней, при этом соотношение высот ступеней высокого и низкого уровней относительно поверхности примыкающих к лифтерам плит h_в/h_н находится в пределах 2/1÷4/1, а длины ступеней высокого и низкого уровней ℓ_в, ℓ_н составляют соответственно 250÷500 мм, 250÷500 мм, при этом расстояние ℓ между осями равновысоких ступеней смежных лифтеров, перпендикулярными оси барабана, принимается равным (0÷1)ℓ_н.

2. Футеровка барабанных вращающихся мельниц по п.1, отличающаяся тем, что профиль ступени высокого уровня лифтера имеет вид прямоугольника со срезанными углами с рабочей и тыльной сторон.

3. Футеровка барабанных вращающихся мельниц по п.1, отличающаяся тем, что профиль рабочей поверхности лифтера, включающий верх ступени высокого уровня и его возвышающуюся над плитой сторону, образован отрезком цепной линии.

4. Футеровка барабанных вращающихся мельниц по п.1, отличающаяся тем, что лифтер выполнен с шириной, увеличивающейся в направлении от разгрузки к загрузке барабана за счет увеличения ширины выступа ΔS над поверхностью плиты по следующей зависимости:
ΔS=ΔS_o+(0,01÷0,02)L,
где ΔS_o - начальная ширина выступа в узком конце лифтера, примыкающем к разгрузочному торцу барабана;
L - длина лифтера, м.