Футеровка шаровой мельницы Советский патент 1993 года по МПК B02C17/22 

Изобретение относится к горному машиностроению, а именно к измельчительно- му оборудованию минерального сырья, и может быть использовано в шаровых мельницах для защиты их рабочей поверхности, контактирующей при ударном характере нагрузок с перерабатываемым материалом, используемым на предприятиях металлургии, горно-химического сырья, строительных материалов и в других отраслях промышленности.

Известна футеровка мельницы, содержащая броневые плиты и прикрепленные к барабану продольные брусья, которые выполнены квадратного сечения и закреплены ребром, а торцы броневых плит выполнены с охватывающими брус угловыми пазами, при этом один из углов броневой плиты выполнен со скосом,

Известная футеровка имеет недостаточную надежность. Обусловлено это наличием на каждой броневой плите углового скоса, а следовательно, и щели. Эта конструктивная особенность футеровки не обеспечивает полную защиту поверхности барабана от прямого контакта с мельничной загрузкой. При этом величина этой поверхности тем больше, чем больше ширина каждой броневой плиты, В результате этого происходит интенсивный износ этой части барабана, а следовательно, и преждевременный выход из строя всей конструкции мельницы.

В упомянутую выше щель в процессе эксплуатации набиваются мелкие частицы материала, а также проникают в пространство между футеровкой и барабаном. В результате вибрации элементов конструкции они уплотняются там, что со временем может привести к обрыву элементов крепления футеровки. Это затрудняет также демонтаж элементов конструкции при перефутеровке из-за расклинивания плит и брусьев мелким материалом. Продольные брусья футеровки изнашиваются быстрее броневых плит, так как более интенсивно контактируют с мельничной загрузкой. Все изложенное выше подтверждает недостаточную надежность.элементов конструкции рассматриваемой футеровки мельниц.

Наиболее близкой к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является футеровка шаровой мельницы, содержащая эластичные плиты с пазами на рабочей поверхности, плоские постоянные магниты, закрепленные в плитах со стороны нерабочей поверхности, при этом продольные оси магнитов перпендикулярны рабочей поверхности плит, а каждые два соседних ряда магнитов имеют противоположную полярность.

В рассматриваемой конструкции футеровки надежность повышается за счет следующих конструктивных решений. Во-первых, полностью закрыта защищаемая поверхность, что исключает ее износы, в том числе и неравномерные. Во-вторых, материал футеровки - резина более эффективно гасит динамические нагрузки от перерабатываемого материала и мелющих шаров и

этим снижает усталостиые и абразивные износы как футеровки, так и защищаемой поверхности. В-третьих, постоянные магниты помимо удержания футеровки на защищаемой поверхности при переработке

5 ферромагнитного материала обеспечивают дополнительное футерование рабочей поверхности за счет удержания на ней части мельничной загрузки магнитным полем. Вместе с тем рассматриваемая конструкция

0 футеровки не обладает достаточной экономичностью, а возможности повышения ее надежности используются не полностью.

Подтверждается это следующими соображениями.

5Постоянные магниты - одни из самых дорогостоящих элементов конструкции, не могут повторно использоваться, так как за- вулканизированы в резиновые плиты. Этим снижаются экономические показатели кон0 струкции футеровки.

Продольные прямоугольные пазы на рабочей поверхности плит не обеспечивают надежную фиксацию и удержание мелющих шаров, так как их ширина и глубина не со5 гласованы с диаметром шаров. При переработке неферромагнитного материала дополнительная защита рабочей поверхности за счет удержания слоя перерабатываемого материала магнитным полем магнитов

0 вообще будет отсутствовать, что приведет к ускоренным абразивным и усталостным из- носам футеровки.

Расположение пазов не согласовано с размещением рядов магнитов, что ослабля5 ет усилия удержания мелющих шаров на рабочей поверхности или для этого требуется использовать магниты с другими более высокими магнитными характеристиками. Этим ослабляется надежность и снижаются

0 экономические показатели футеровки.

Прямоугольное сечение продольных пазов способствует (в момент заклинивания шаров) концентрации напряжений в их углах, что при знакопеременных ударных на5 грузках ведет к усталостным износам резиновых плит к преждевременному их выходу из строя.

Резиновые плиты с завулканизирован- ными в них на нерабочей поверхности плоскими постоянными магнитами не

фиксируются от сдвигов по защищаемой поверхности, что не исключается при максимальной загрузке мельницы или при увеличении оборотов ее вращения. Этим снижается надежность. Замена же магнитов на более мощные не экономична.

Продольное направление пазов не обеспечивает должной эффективности перемешивания мельничной загрузки в процессе вращения мельницы, а следовательно требует более продолжительного времени для размола, что ведет к снижению экономичности,

Данная конструкция футеровки обеспечивает надежную защиту барабана мельницы от ударных воздействий шаров или частиц руды крупностью не более 30 мм, так как при применении шаров большего диаметра или увеличении крупности исходного питания выше 30 мм динамические воздействия на футеровку возрастают в такой степени, что защитный слой оказывается недостаточным для поглощения всей энергии удара. Это приводит к быстрому износу футеровки и преждевременному выходу ее из строя. Так как в мельницах обычно для качественного измельчения применяют смесь шаров различной крупности (25-125 мм), то видно, что надежность такой футеровки недостаточна.

Этим не только снижается надежность, но и ограничивается область использования футеровки, что несомненно влияет на снижение экономических показателей оборудования .с использованием данной футеровки.

Изложенное выше достаточно полно подтверждает недостаточную экономичность и надежность рассматриваемой конструкции футеровки.

Указанная цель достигается тем, что в футеровке шаровой мельницы, содержащей эластичные плиты с пазами на рабочей поверхности, плоские постоянные магниты, закрепленные в плитах со стороны нерабочей поверхности, при этом продольные оси магнитов перпендикулярны рабочей поверхности плит, а каждые два соседних ряда магнитов имеют противоположную полярность, каждая плита оснащена держателями магнитов, образованными двумя Г-образными ферромагнитными пластинами, и металлическим клином, закрепленным на ее боковой продольной стороне, а пазы выполнены цилиндрическими с диаметром и глубиной соответственно равной 0,6-0,8 и 0,4-0,8 максимального диаметра мелющего шара, причем указанные размеры в поперечном сечении плиты убывают от загрузочного к разгрузочному концу мельницы, при этом держатели магнитов размещены под

углом 40-60° к продольной оси плиты, а пазы - между соседними рядами магнитов.

Оснащение каждой плиты держателями магнитов, образованными двумя Г-образными ферромагнитными пластинами и металлическим клином, закрепленным на ее боковой продольной стороне, обеспечивает повышение экономичности и надежности конструкции футеровки за счет повторного

0 (многократного) использования дорогостоящих постоянных магнитов, а также за счет дополнительного упора каждой плиты в выступ на защищаемой поверхности.

Так, действительно, Г-образные ферро5 магнитные пластины завулканизированы в тело плиты таким образом, что образуют незамкнутый прямоугольник с зазорами между примыкающими концами пластин и повторяют форму магнита. При этом зазоры

0 выбираются равными величине естественной усадки материала плиты, дополнительно уменьшенной на 10-20%. Этим обеспечивается надежный контакт магнитов с пластинами, а следовательно, и надеж5 ное их удержание пластинами за счет магнитного поля и механических сил сжатия. После демонтажа изношенных плит магниты могут быть извлечены и повторно использованы в новых плитах.

0 Кроме того, для обеспечения прямого контакта магнитов с защищаемой поверхностью, а следовательно, и для повышения надежности удержания ими плит, высота Г- образных пластин принимается на 1-2 мм

5 меньше высоты магнитов.

Наличие металлического клина, завул- канизированного на боковой продольной стороне плиты, в сочетании с упором на защищаемой поверхности образует допол0 нительный узел крепления плит от их сдвига по защищаемой поверхности под действием динамических нагрузок. Этим повышается надежность крепления конструкции футеровки к защищаемой поверхности.

5 При этом в зависимости от направления вращения мельницы клин устанавливается на стороне плиты, противоположной направлению вращения.

Упомянутый выше упор представляет

0 собой уголок со скосом на внутренней части полки, равным скосу на клине футеровки. Клин и уголок образуют узел крепления, который позволяет осуществлять безболтовое крепление плит не только к барабану мель5 ницы, но и между собой.

Выполнение пазов цилиндрической формы с диаметром и глубиной, соответственно, равной 0,6-0.8 и 0,4-0,6 максимального диаметра мелющего шара, и уменьшением этих размеров в поперечном

сечении плиты от загрузочного к разгрузочному концу мельницы позволяет повысить надежность и экономичность футеровки.

Подтверждается это следующими соображениями.

Как известно, при цилиндрической форме паза по сравнению с прямоугольной снижается концентрация напряжений в материале плиты как при защемлении шаров в момент заполнения паза, так и при восприятии ими динамических нагрузок в процессе переработки материала. Снижение напряжений снижает усталости ыеизно- сы плиты, а следовательно, и повышает ее надежность.

Согласование параметров пазов по диаметру и глубине с диаметром мелющих шаров позволяет надежно фиксировать и удерживать за счет деформации материала плиты как новые, так и частично изношен- ные мелющие шары; снизить явление сегрегации шаров по длине мельницы; располагать мелющие шары в пазах в соответствии со стадией переработки материала; обеспечить необходимую и достаточную величину выступающей части шара над рабочей поверхностью плиты и на этой основе не только защитить ее от износов, но и эффективно перемешивать мельничную загрузку с минимальным ее проскальзыванием по рабо- чей поверхности плиты.

Уменьшение геометрических размеров пазов в поперечном сечении плиты от загрузочного к разгрузочному концу мельницы исключает сегрегацию шаров по длине мельницы и обеспечивает их размещение в пазах в соответствии со стадией переработки материала. Этим создаются оптимальные условия для размола, сокращается время процесса, следовательно и повыша- ются экономические показатели.

Изложенное выше подтверждает, что форма паза, а также согласование его параметров с параметрами мелющих шаров способствуют повышению экономичности и надежности футеровки.

При выборе диаметра и глубины паза на рабочей поверхности плит исходили из следующих соображений.

Диаметр паза в пределах 0,6-0,8 максимального диаметра мелющего тела выбирается исходя из расчета, с одной стороны, надежного удержания мелющих шаров силами упругой деформации материала плиты и магнитным полем, а с другой - исключить явление пробоя слоя плиты между мелющими шарами и магнитами и тем самым не ослабить эффект обратно-упругой деформации футеровки. Значение диаметра менее

0,6 максимального значения диаметра мелющего шара и обеспечивает надежного захвата мелющего шара пазом, так как для новых и частично изношенных шаров материал плиты должен значительно деформироваться при внедрении шара в паз. В итоге не будет обеспечиваться самофутерование плит.

Значение диаметра более 0,8 с одной стороны будет сводить к минимуму силы удержания шара в пазе за счет упругой деформации материала плиты, а с другой - может ослаблять амортизирующие свойства тела плиты над магнитами. В итоге не будет обеспечиваться эффект обратно-упругой деформации.

Глубина паза в пределах 0,4-0,8 максимального диаметра мелющего шара выбирается, исходя из расчета, с одной стороны, обеспечить надежное удержание шара в пазу и обеспечить при этом использование эффекта обратно-упругой деформации, а с другой - обеспечить оптимальные условия для эффективного перемешивания мельничной загрузки, так как выступающие из пазов части шаров выполняют роль лифтеров.

Значение глубины паза менее 0,4 не будет обеспечивать достаточной надежности крепления шара силами упругой деформации и магнитного поля в теле плиты. При ударных нагрузках шары могут вырываться из пазов. А с другой стороны - увеличение выступающей части шара над рабочей поверхностью не увеличивает эффективность перемешивания мельничной загрузки, так как процесс стабилизируется.

Значение глубины паза более 0,8 сводит к минимуму защитные свойства тела плиты и не обеспечивает использование эффекта обратно-упругой деформации. С другой стороны, уменьшение выступающей части шара над рабочей поверхностью ухудшает эффект перемешивания мельничной загрузки.

Таким образом, указанные выше пределы диаметра и глубины паза обеспечивают повышение надежности и экономических показателей.

Следует также иметь в виду, что увеличение выступающей части шаров приводит к явлению забрасывания шаров, соответственному ухудшению процесса размола, а уменьшение высоты - к проскальзыванию шаров, что ведет к увеличению износов.

В итоге, в первом случае ухудшаются экономические показатели, а во втором снижается надежность.

Размещение держателей магнитов под углом 40-60° к продольной оси плиты, а пазов - между соседними рядами магнитов

также направлено на повышение экономичности и надежности футеровки.

Подтверждается это следующими соображениями.

Согласно направлению пазов с расположением магнитов, значит магнитное поле последних используется более эффективно.

При вращении мельницы материал и шары движутся в двух направлениях-вдоль мельницы и по окружности корпуса барабана.

При движении материала и шаров вдоль мельницы, а следовательно, и вдоль продольной оси плиты материал и шары переваливаются как на порогах, задерживаясь у шаров, заклиненных (или зафиксированных) и удерживаемых магнитным полем в пазах, что способствует перемешиванию материала. Размещение пазов под углом 40- 60° к продольной оси плиты способствует активизации процесса перемешивания, а следовательно, и процесса измельчения. Время переработки сокращается, следовательно, экономичность повышается.

При движении материала и шаров по окружности корпуса барабана последние, задерживаясь пазами и магнитным полем, самофунтируют плиты. При этом расположение пазов под углом к направлению воздействия массы материала и шаров уменьшает вероятность выбивания шаров из пазов, уменьшает путь скольжения материала и шаров по поверхности плит, а следовательно, уменьшает их износы. В результате этого надежность повышается.

Таким образом, размещение держателей магнитов, а следовательно, и магнитов в пазах создает повышенную эффективность измельчения за счет вовлечения в по- лезную работу внутренних слоев мельничной загрузки, их периодического уплотнения и разрыхления и придания траекториям мелющих шаров сложного зигзагообразного вида. Это сокращает время процесса, а следовательно, влияет на повышение экономичности. При выборе углов размещения держателей магнитов в пределах 40-60° к продольной оси плиты исходили из следующих соображений. Угол наклона в пределах 40-60° определяется в зависимости от величины внутреннего трения (угла естественного откоса) загрузки мельницы. При загрузке крупных шаров на начальных стадиях измельчения угол принимается 40-45°. В случае измельчения с мелкими шарами на конечной стадии измельчения угол принимается 50-60°. При углах в диапазоне 0-40 и 60-90° упомянутый по тексту выше положительный эффект не обеспечивается.

Размещение пазов между рядами соседних магнитов также способствует повышению надежности и экономичности.

Мелющие шары надежнее удерживаются в пазах магнитным полем. При этом последнее используется более эффективно по следующим причинам: увеличивается напряженность магнитного поля у поверхности плит при достаточной толщине

0 защитного слоя, так как заклиненные в пазах ферромагнитные мелющие шары служат как бы полюсными наконечниками магнитов; сводится к минимуму рассеивание магнитного потока (известно, что биполярные

5 магнитные системы характеризуются повышенным рассеиванием потока), так как последний в данной системе замыкается с одной стороны корпусом мельницы, а с другой - мелющими шарами.

0

Таким образом, шары надежнее удерживаются в пазах, повышается эффективность процесса переработки (сокращается время), а магниты используются с мини5 мальными для данных условий переработки показателями магнитного потока. В результате этого повышаются экономические показатели футеровки.

Таким образом, конструкция футеровки

0 обеспечивает надежную защиту барабана мельницы от динамических нагрузок. При этом плиты футеровки работают в условиях поглощения энергии ударов мельничной загрузки с мелющими шарами диаметром до

5 80мм.

На фиг. 1 изображена футеровка шаровой мельницы, вид сверху: на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1: на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 4 - футеровка, вид снизу.

0Футеровка содержит мелющие шары 1, эластичные плиты 2 с цилиндрическими пазами 3. плоские постоянные магниты 4, рас- положенные в держателя 5, которые завулканизированы в тело плиты 2, а также

5 металлический клин 6, расположенный на боковой продольной стороне плиты 2. При этом диаметр и глубина паза соответственно равны 0,6-0.8 и 0.4-0,8 максимального диаметра мелющего шара, продольные оси

0 магнитов 4 перпендикулярны рабочей поверхности плиты 2. а каждые два соседних ряда магнитов имеют противоположную поверхность и расположены под углом 40-60° к продольной оси плиты, а пазы 3 располо5 жены между ними. Металлический клин 6 упирается в выступ 7, закрепленный на защищаемой поверхности барабана 8 мельницы и образует вместе с ним дополнительный узел крепления (в дополнение к постоянным магнитам, которые удерживают плиты).

Устанавливается футеровка на защищаемую поверхность следующим образом. К поверхности барабана 8 на расстоянии, равном ширине плиты 2, привариваются уголки 7. В держатели 5 устанавливаются магниты 4. Плита 2 клином 6 заводится под уголок 7, а нерабочая поверхность плиты опускается до контакта магнитов 4 с металлом барабана 8.

Футеровка работает следующим обра- зом.

При вращении барабана 8 шары 1 попадают в соответствующие им по диаметру пазы 3 и удерживаются там за счет сил деформации материала плиты 2 и магнитного поля магнитов 4, между рядами которых расположены пазы 3. Удерживаемые в пазах 3 шары 1 образуют на рабочей поверхности плит 2 неравномерный по толщине слой из шаров, скрапа и перерабатываемого материала. Этим обеспечивается защита плит 2 от динамических нагрузок и истирания.

При вращении барабана 8 мельничная загрузка активно перемешивается, переваливаясь через шары, удерживаемые в пазах. Поскольку последние расположены под углом 40-60° к продольной оси плиты, то траектория перемешиваемого материала будет зигзагообразной. Кроме того, материал будет периодически уплотняться при задержке у выступающих шаров и разрыхляться при отрыве от них. Этим интенсифицируется процесс размола, время сокращается, а следовательно, повышается экономичность.

Согласно изобретению футеровка шаровой мельницы позволяет повысить экономичность и надежность за счет возможности многократного использования постоянных магнитов, интенсификации процесса размола, изменения формы и направления пазов относительно продольной оси плит, а также за счет согласования параметров пазов с диаметром мелющих шаров и направлением соседних рядов постоянных магнитов.

Использование: в горном машиностроении, а именно в измельчительном оборудовании минерального сырья, и может быть использовано в шаровых мельницах для защиты их рабочей поверхности, контактируА-А ющей при ударном характере нагрузок с перерабатываемым материалом, используемым на предприятиях металлургии, горно- химического сырья, строительных материалов и в других отраслях промышленности. Сущность изобретения: футеровка содержит мелющие шары 1, эластичные плиты 2 с цилиндрическими пазами 3, магниты 4, расположенные в держателях 5, которые завулканизированы в плите 2, а также металлический клин, расположенный на боковой продольной стороне плиты 2. При этом диаметр и глубина паза 3 соответственно равны 0,6-0,8 и 0,4-0,8 диаметра шара 1, продольные оси магнитов 4 перпендикулярны рабочей поверхности плиты 2. Каждые два соседних ряда магнитов 4 имеют противоположную полярность и расположены под углом 40-60° к продольной оси плиты 2. Пазы 3 расположены между рядами магнитов. 4 ил. fe

Формула изобретения

Футеровка шаровой мельницы, содержащая эластичные плиты с пазами на рабочей поверхности, плоские постоянные магниты, закрепленные в плитах со стороны нерабочей поверхности, при этом продольные оси магнитов перпендикулярны рабочей поверхности плит, а каждые два соседних ряда магнитов имеют противоположную полярность, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности, каждая плита оснащена держателями магнитов, образованными двумя Г-образными ферромагнитными пластинами, и металлическим клином, закрепленным на ее боковой продольной стороне, а пазы выполнены цилиндрическими с диаметром

и глубиной соответственно 0,6-0,8 и 0,4-0,8 максимального диаметра мелющего шара, причем указанные размеры в поперечном сечении плиты убывают от загрузочного к разгрузочному концу мельницы, при этом

держатели магнитов размещены под углом 40-60° к продольной оси плиты, а пазы - между соседними рядами магнитов.

Y/////////////j7Z77%y7/7//////////

в

7

t-s

Фиг.З 8-3