ФУТЕРОВКА БАРАБАННОЙ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ МЕЛЬНИЦЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК B02C17/22 

Изобретение относится к области горного машиностроения и может быть использовано при создании шаровых мельниц и мельниц самоизмельчения, внутренняя поверхность которых защищается профильной футеровкой. В качестве материалов, из которых изготовляется футеровка мельниц, применяются легированные стали, резина, полиуретановые эластомеры.

Одним из направлений повышения износоустойчивости футеровок, изготовляемых из резины и полиуретановых эластомеров, является включение в тело элементов футеровки стальных компонентов в виде пластин, стержней с целью перераспределения динамических нагрузок падающих шаров между эластичным полотном и стальными вставками.

Известна комбинированная футеровка, лифтеры которой состоят из резинового полотна с привулканизированными к ним стальными пластинами, обозначаемые в литературе как футеровки Poly-Met (Развитие систем мельничных футеровок. Гребенщиков А.Л., Фишев В.Ю. и др. Горная промышленность. №1, 2003 г.).

Недостатком этой конструкции является то, что стальные пластины опираются на эластичное полотно футеровки, при этом динамическая нагрузка от падающих шаров полностью передается пластиной на полотно, деформируя его и создавая в нем пульсирующие при вращении барабана напряжения, которые приводят эластомеры к усталостному разрушению.

Наиболее близким к данному изобретению является футеровка из эластичного материала, на рабочей поверхности каждого элемента которой выполнены углубления, в углубления размещены износостойкие вставки в виде стержней (Чижик Е.Ф., Коротышев Е.В. Футеровка барабанной мельницы. Патент РФ №2075346, 03.02.1992).

Недостатком данного изобретения является то, что вставки упираются нижним торцом в слой эластичного полотна футеровки, передавая таким образом динамические нагрузки от шаров на этот слой, создавая в полотне высокие пульсирующие динамические нагрузки и соответственно напряжения, приводящие к разрушению полотна футеровки.

Таким образом в известных случаях комбинация эластичного полотна футеровки и износостойких стальных вставок не приводит к снижению нагрузок на эластичные элементы футеровка, а также сопровождается увеличением нагрузок, как в рассмотренном выше патенте №2075346.

Задачей настоящего изобретения является повышение износоустойчивости футеровки, выполненной из эластичного материала в виде лифтер-плита, за счет уменьшения динамических нагрузок падающих шаров на эластичные элементы футеровки.

Технический результат достигается за счет того, что плита футеровки вращающейся мельницы, состоящей из продольных лифтеров и примыкающих к ним плит, изготовленных из эластомеров, армирована стальными стержнями, размещенными в теле плиты перпендикулярно к нижней ее поверхности, при этом высота стержней равна толщине плиты, а нижние их торцы расположены на уровне нижней поверхности плиты, расстояние между стержнями l находится в пределах l=d÷3d, где d - диаметр наибольших шаров в мельнице, что обеспечивает высокую вероятность падения шаров на стержни.

Технический результат достигается также тем, что лифтеры футеровки барабанной вращающейся мельницы, состоящей из продольных лифтеров и примыкающих к ним плит, изготовленных из эластомеров, по второму варианту изобретения армированы стальными стержнями, размещенными в теле лифтера параллельно продольной верхней поверхности лифтера в виде ряда и закрепленными на установленных по торцам лифтера стальных пластинах, нижние кромки (срезы) которых выступают под нижней поверхностью лифтера на высоту слоя плиты, защемляемого лифтером при установке футеровки в барабане мельницы. Выступ позволяет пластине опираться торцом на внутреннюю поверхность барабана, проходя между смежными плитами до уровня их нижней поверхности. Футеровка, изготовленная из эластомера, может состоять одновременно из армированных лифтеров и плит.

Стержни в лифтере могут быть расположены в 2-3 ряда по высоте лифтера, при этом смежные стержни располагаются в шахматном порядке.

Основное отличие предлагаемой конструкции футеровки заключается в том, что стальные стержни, армирующие полотно футеровки, опираются при установке футеровки в барабане мельницы на внутреннюю поверхность стального барабана непосредственно, как в плите, или посредством стальных пластин, прикрепленных к торцам лифтера, как в лифтере. При такой установке стержни в лифтере работают как балки, защемленные в жестких опорах. В обоих случаях при жесткой опоре стержней динамическая нагрузка от падающих на них шаров передается на полотно футеровки посредством деформации стержней, зависящей от модуля упругости стали стержней: с увеличением модуля упругости применяемой стали деформация снижается и соответственно уменьшается нагрузка и напряжение в полотне футеровки. Таким образом жесткая опора армирующих полотно футеровки стержней на внутреннюю поверхность барабана позволяет регулировать нагрузку на полотно футеровки и напряжение в нем при работе барабанной мельницы.

Технологический эффект предлагаемой согласно изобретению футеровки заключается в том, что с повышением модуля упругости и соответственно прочности стержней арматуры уменьшается нагрузка на полотно футеровки, в связи с чем увеличивается износоустойчивость футеровки за счет применения стержней из прочной износостойкой стали с высоким модулем упругости и сопутствующему ему снижению нагрузки на полотно.

Таким образом, в устройство футеровки барабанной вращающейся мельницы внесены новые конструктивные элементы: стальные стержни, армирующие полотно футеровки, опираются на жесткие опоры и снижают благодаря этому динамическую нагрузку на полотно, в связи с чем повышается износоустойчивость футеровки.

На фиг.1-5 приведены разрезы элементов футеровки лифтер-плита, предложенных авторами конструкций.

На фиг.1 приведен разрез полотна футеровки поперек лифтера с расположенными в теле плиты стержнями.

На фиг.2 вид сверху на полотно футеровки по фиг.1.

На фиг.3 показан разрез полотна футеровки поперек лифтера с расположенным в теле лифтера ряда стержней.

На фиг.4 разрез А-А на фиг.3

На фиг.5 приведен разрез полотна футеровки поперек лифтера со стержнями, расположенными в теле лифтера и в плите.

На фиг.6 дан разрез лифтера с тремя рядами стержней.

На фиг.1 приведен разрез установленного в барабане мельницы полотна футеровки, состоящего из лифтера 1, плиты 2, стальных стержней 3, армирующих плиту. При установке футеровки в мельнице стержни опираются на внутреннюю поверхность стенки барабана 4 своими нижними торцами 5.

При вращении мельницы большая часть шаров падает на открытые верхние торцы стержней. При опоре стержней на внутреннюю поверхность барабана в соответствии с фиг.1 динамическая нагрузка от падающих на стержни шаров в виде ударов и давления воспринимается и гасится стержнями. На полотно плиты передается лишь небольшая часть нагрузки, пропорциональная величине деформации стержней, зависящей от размеров стержней и модуля упругости применяемой стали. При высоком модуле упругости деформация стержней минимальна, следовательно, минимальна деформация плиты, осуществляемая под давлением шаров, погружающихся в тело плиты на величину деформации стержней.

При принятой высоте стержней, равной толщине плиты, стержни работают до полного износа футеровки.

На фиг.2 показана схема расположения стержней в плите рядами, где l допустимое расстояние между шарами, обеспечивающее высокую степень попадания падающих шаров в верхние торцы стержней. l=d÷3d, где d - диаметр шара наибольшего размера в загрузке мельницы.

На фиг.3 приведен разрез установленного в барабане мельницы полотна футеровки с расположенными в теле лифтера 1 продольных, на всю его длину, параллельно верхней поверхности лифтера армирующих лифтер стержней 6.

На фиг.4 показано продольное расположение под тонким слоем эластомера ряда стержней 6 в теле лифтера. Стержни опираются концами на стальные пластины 7 с отверстиями для стержней 8. Пластины установлены по торцам лифтера 1 и опираются нижним торцом (срезом) 9 на внутреннюю поверхность стенки барабана 4 в промежутках между смежными лифтерами и плитами. Пластины 7 имеют конфигурацию торцов лифтера. Нижняя кромка пластины выступает под нижней поверхностью лифтера на величину и находится на уровне нижней поверхности плиты в установленном в барабане положении,

h - толщина слоя плиты 10, защемляемого лифтером при установке футеровки в барабане мельницы.

При вращении барабана шары падают на поверхность лифтера. При небольшом расстоянии между продольными стержнями динамическая нагрузка от шаров воспринимается стержнями и частично воспринимается полотном лифтера посредством деформации стержней, которая зависит от прочностных свойств стержней и способов их крепления. При опоре стержней на стальные пластины создается конфигурация балки, защемленной на жестких опорах. Величина прогиба такой балки от динамической нагрузки в барабане мельницы, приводящего к деформации и напряжению эластомерного полотна лифтера, обратно пропорциональна модулю упругости стали стержней.

При заданных размерах стержней с увеличением модуля упругости стержня его прогиб и следовательно деформация полотна лифтера и напряжение в нем уменьшаются. Повышение износостойкости стержней за счет их модуля упругости в данном случае сопровождается снижением нагрузок на полотно лифтера, что обеспечивает в совокупности повышение износоустойчивости эластомерной армированной футеровки в целом.

На фиг.5 показано сочетание армированных лифтера и плиты, обеспечивающее повышение износоустойчивости обоих составляющих элементов футеровки.

На фиг.6 приведен поперечный разрез лифтера 1 с размещением в теле лифтера стержнями в трех параллельных плоскостях. В процессе работы мельницы верхний ряд стержней вместе с верхним тонким слоем футеровки изнашивается. При многорядном расположении стержней в теле лифтера функции восприятия динамических нагрузок от падающих шаров переходят к следующему по высоте ряду.

Стержни в рядах могут располагаться в шахматном порядке.

Предлагаемые варианты футеровки барабанной вращающейся мельницы могут быть применены на всех моделях подобных мельниц. Армированная футеровка проста в изготовлении. Сначала изготовляется форма для отливки элементов футеровки: лифтеров и плит, в формы вставляются стержни, после чего формы заполняются расплавленным эластомером, например полиуретаном, и проходит стадия отверждения.

Экономический эффект от данного изобретения заключается в продлении срока службы футеровки и соответствующее снижение затрат, связанных с частыми остановками мельниц для их перефутеровки.

Изобретение предназначено для использования в горном машиностроении при разработке и изготовлении шаровых мельниц и мельниц самоизмельчения, внутренняя поверхность которых футеруется эластичными материалами. Футеровка по первому варианту выполнения состоит из продольных лифтеров (1) и изготовленных из эластомеров плит (2), примыкающих к лифтерам (1). Плиты (2) армированы стальными стержнями. Стержни размещены в теле плиты (2) перпендикулярно к нижней ее поверхности. Высота стержней равна толщине плиты. Нижние торцы стержней расположены на уровне нижней поверхности плиты (2). Расстояние l между стержнями находится в пределах l=d÷3d, где d - диаметр наибольших шаров в мельнице. Футеровка по второму варианту выполнения характеризуется тем, что лифтеры (1) армированы стальными стержнями (6). Стержни (6) размещены в теле лифтера (1) в виде ряда параллельно продольной верхней поверхности лифтера (1). Стержни (6) закреплены на стальных пластинах, установленных по торцам лифтера (1). Стержни (6) могут быть установлены в теле лифтера (1) в 2-3 ряда по высоте и располагаться в шахматном порядке. Согласно второму варианту в футеровке может быть армирована и плита (2). В заявленном изобретении обеспечивается уменьшение динамических нагрузок на полотно футеровки из эластомеров и увеличение срока службы футеровок. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Футеровка барабанной вращающейся мельницы, состоящая из продольных лифтеров и примыкающих к ним плит, изготовленных из эластомеров, отличающаяся тем, что плиты армированы стальными стержнями, размещенными в теле плиты перпендикулярно к нижней ее поверхности, при этом высота стержней равна толщине плиты, нижние их торцы расположены на уровне нижней поверхности плиты, а расстояние между стержнями находится в пределах l=d÷3d, где d - диаметр наибольших шаров в мельнице.

2. Футеровка барабанной вращающейся мельницы, состоящая из продольных лифтеров и примыкающих к ним плит, изготовленных из эластомеров, отличающаяся тем, что лифтеры армированы стальными стержнями, размещенными в теле лифтера параллельно продольной верхней поверхности лифтера в виде ряда, закрепленными на установленных по торцам лифтера стальных пластинах, нижние кромки-срезы которых выступают под нижней поверхностью лифтера на высоту слоя плиты, защемляемого лифтером при установке футеровки в барабане мельницы.

3. Футеровка по п.2, отличающаяся тем, что стержни установлены в теле лифтера в 2-3 ряда по высоте, при этом смежные стержни располагаются в шахматном порядке.

4. Футеровка по п.2, отличающаяся тем, что примыкающие к армированным лифтерам плиты армированы стальными стержнями, размещенными в теле плиты перпендикулярно к нижней ее поверхности, при этом высота стержней равна толщине плиты, нижние их торцы расположены на уровне нижней поверхности плиты, а расстояние между стержнями находится в пределах l=d÷3d, где d - диаметр наибольших шаров в мельнице.