Футерівка барабанного млина

Реферат: Футерівка барабанного млина містить плоскі еластомерні плити та ліфтери з робочою та неробочою поверхнями, які чергуються між собою, робоча поверхня еластомерних плит виконана комбінованою і включає в себе виступаючу поверхню зносостійких кульових вставок, а ліфтери виконані у вигляді прямих брусів, робоча поверхня яких включає верхню і бічні поверхні. При цьому бічна робоча поверхня ліфтера назустріч мелючій масі виконана зі скосом. Еластомерні плити виконані з нішами, у які запресовуються кулі і утримуються в них за рахунок пружних характеристик матеріалу плит і ребер жорсткості, які виконані по поперечному контуру на рівні нижче верхнього краю ніші, а робоча поверхня ліфтерів виконана гладкою. UA 115986 U (12) UA 115986 U UA 115986 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обладнання для подрібнення твердих матеріалів і може бути використана в гірничо-збагачувальній промисловості на заключних стадіях подрібнення руд, хімічної та енергетичної промисловості, у виробництві керамічних виробів, при подрібненні нерудних матеріалів. Застосування барабанних млинів, зокрема у керамічній промисловості та на заключній стадії подрібнення руди є особливим тим, що необхідно отримати тонкорозмолотий високодисперсний матеріал чи гомогенну суміш матеріалів. Цього можна досягти лише методом стирання матеріалу у щільній рухомій масі молольних тіл, наприклад куль. При цьому перетирається не лише матеріал, що знаходиться в барабані млина, а зношується і футерівка барабана, молольні тела… Конструкція і матеріал футерівки, стійкість футерівки до зношення, властивість футерівки зберігати форму робочої поверхні протягом всього періоду експлуатації визначають продуктивність барабанного млина. Для виготовлення футерівок барабанних млинів використовують такі еластичні матеріали як гума, поліуретан, інші полімери, що дозволяє підвищити продуктивність барабанних млинів, збільшити тривалість експлуатації футерівок. При цьому робоча поверхня футерівок повинна бути стійкою до абразивного стирання і корозії в результаті впливу на неї молольної маси, що складається з куль, що мелють, і пульпи, що подрібнюється. Для подальшого підвищення стійкості до абразивного зносу футерівок з еластомерних матеріалів пропонуються різні способи захисту робочої поверхні футерівок методом розміщенням на ній окремих твердих тіл, твердість і зносостійкість яких дорівнює або вище твердості і зносостійкості тіл, що мелють. Відомі різні конструкції еластомерних футерівок, на робочій поверхні яких розміщені тверді тіла різної форми, з різними способами закріплення в еластичному матеріалі футерівок. Такі футерівки поєднують високу зносостійкість твердих елементів та властивість поглинати енергію ударних навантажень еластомеру. Тверді елементи комбінованих футерівок виготовляють з чавуну, спеціальних сталей, зносостійкої кераміки. При цьому необхідно забезпечити надійне кріплення твердих елементів в еластомерному матеріалі. Відома футерівка кульового млина, що містить виконані з еластичного матеріалу секції із набору вкладишів різної висоти, що утворюють ступінчату робочу поверхню. Вкладиші виготовлені з еластичного матеріалу - гуми, на робочій поверхні кожного вкладиша є поздовжні поглиблення, розташовані під кутом 35-45° до осі обертання млина з розмірами поглиблень по висоті рівними 2-3 максимальним діаметрами куль, що мелють, і шириною 0,8-0,9 діаметра молольних куль. Кулі при обертанні млина застряють в поглибленнях, частини поверхні куль виступають над робочою поверхнею вкладишів, що підвищує стійкість вкладишів до стирання (патент на винахід RU 2038146, МПК В02С17/22, опубл. 27.06.1995). Недоліком такої футерівки є велика глибина поглиблень і висота вкладишів, що призводить до значної товщини вкладиша і великому об'єму комплекту футерівки в цілому. В результаті зменшується робочий об'єм млина і знижується його продуктивність. Відома гумово-керамічна композиція, що містить гумовий шар з нішами, в яких зафіксовані близько один відносно одного керамічні тіла. Форма керамічних тіл вибирається переважно чотирикутного чи трикутного профілю, хоча можуть бути використані і шестигранного профілю чи навіть кулі. Керамічні тіла отримують шляхом спікання матеріалу на основі оксиду алюмінію. Для забезпечення міцності з'єднання, між внутрішньою поверхнею ніш та керамічними тілами забезпечують тонкий з'єднувальний шар, наприклад, з епоксидної смоли. При цьому сумарна площа керамічної поверхні забезпечується максимальною і може наближатися до 100 відсотків (патент на винахід US 3607606, МПК В32В5/16, В32В25/02, В32В15/06, опубл. 21.09.1971р.). Недоліком такої композиції є складна технологія виготовлення, яка не забезпечує достатньої надійності кріплення. У разі відриву хоча б одного керамічного тіла від гумової основи, увесь елемент швидко виходить з ладу, так як утворена раковина в гумовому масиві є центром прискореного зносу футерівки під дією молольної маси млина. Крім того, плоскі вироби, отримані методом пресування та спікання з оксиду алюмінію, мають неоднорідними властивостями та недостатньою стійкістю до напружень згину, що знижує надійність футерівки. Відома зносостійка футерівка для кульових млинів, що містить еластичні сегменти геометрично правильної форми з поглибленнями для розміщення твердих тіл в них, у кожному поглибленні поміщається щонайменше одне тверде тіло, при цьому форма поглиблення визначається сферичною частиною сферичного сегмента і має профіль півкулі чи циліндра, а його глибина становить не менше, ніж радіус відповідної кулі. Як тверді тіла використовують зокрема керамічні та металеві елементи (європейська заявка на винахід, публікація №ЕР2674220, МПК В02С17/22, опубл. 18,12,2013р.). Недоліком такої футерівки є те, що гладкі стінки невеликого поглиблення не можуть забезпечити надійну фіксацію твердого тіла чи твердих тіл у поглибленні, особливо в умовах 1 UA 115986 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ударних навантажень. Круглі тверді тіла, які є найпоширенішими молольними тілами, "викручуються" зі своїх позицій під дією молольної маси, яка по них ковзає, покидають поглиблення, в результаті чого робоча поверхня футерівки втрачає свою цілісність. Крім того, така конструкція футерівки, що містить виключно плити однієї висоти, понижує продуктивність млина, так як в близьких до поверхні футерівки шарах кульового завантаження відсутні вертикальні переміщення. Відома футерівка для кульових млинів, що містить плити однієї висоти, в поверхні яких закріплені кулі, які частково виступають над робочою поверхнею плит. Тверді кулі кріпляться в полімерній пластиці за допомогою заглиблень, виступів, канавок на поверхні куль. При цьому кулі плит футерівки мають різні діаметри, кулі з меншим діаметром розмішені між кулями з більшим діаметром (патент на винахід №DE 19847920, МПК В02С 17/22, опубл. 20.04.2000р.). Як і в попередньому випадку, при такій конструкції футерівки відсутні вертикальні переміщення кульового завантаження. Крім того, використання куль нестандартної конфігурації робить використання таких футерівок більш затратним. Відома зносостійка футерівка для кульових млинів, що містить плити однієї висоти з поглибленнями, розташованими у певному геометричному порядку для розміщення твердих тіл. У кожному поглибленні поміщається щонайменше одне тверде тіло, при цьому форма поглиблення визначається формою твердого тіла. Поглиблення по верхньому контуру оснащені гребенями чи ребрами, які забезпечують закріплення твердих тіл в поглибленнях. Тверде тіло фіксується у матриці з'єднувальними матеріалами, зокрема за допомогою клею та/або вулканізації. Глибина поглиблення обирається такою, щоб принаймні частина твердого тіла виступала над робочою поверхнею футерівки (європейська заявка на винахід, публікація №ЕР2674221, МПК В02С17/22, опубл.18.12.2013р.). Недоліком такої футерівки є те, що по робочій поверхні футерівки відбувається лише горизонтальне переміщення молольної маси. Розміщення виступів по верхньому контуру поглиблення, на його грані з робочою поверхнею плити дає недовготривалий ефект закріплення твердих тіл у поглибленні, так як такі виступи швидко стираються і тверді тіла "вискакують" з поглиблень. За найближчий аналог прийнята футерівка барабанного млина, що містить виключно плити чи комбінацію з плит та ліфтерів, при цьому ліфтери можуть бути автономними елементами чи їх роль може виконувати частина плити. У робочу поверхню плит і ліфтерів вбудовані тверді тіла, виготовлені зі сталі або чавуну, твердість яких дорівнює або більша, ніж твердість куль завантаження і які мають форму кулі і виступають назовні відносно поверхні футерівки на висоту менше половини діаметра кулі. Тверді тіла, закріплені в масиві футерівки методом вулканізації на стадії виготовлення плит, перешкоджають ковзанню завантаження млина по поверхні футерівки, захищають від ударів куль і підвищують стійкість футерівки до зносу, збільшують термін її експлуатації (міжнародна заявка на винахід, міжнародна публікація WO 93/25310, МПК В02С 17/22, опуб. 23.12.1993р.). Недоліком зазначеної конструкції футерівки є складний процес її виготовлення, який включає підготовку поверхні куль для кріплення до пружної підкладки, розміщення і фіксацію їх в прес-формі складної поверхні. Плити футерування з закріпленими в них кулями мають велику масу, що ускладнює їх монтаж. Виступаючі з ліфтерів сферичні частини куль гальмують початок руху куль вниз, підвищують точку їх відриву від футерівки. В результаті зменшується щільність потоку падаючих куль, знижується інтенсивність процесу подрібнення Крім того, у процесі подрібнення ряду матеріалів, наприклад, при виготовленні кераміки, неприпустимо використання металевих куль, тому сліди зносу металу забруднюють готовий продукт. Задача корисної моделі є створення комбінованої футерівки з самовідновлюваною робочою поверхнею із одночасним забезпеченням помелу у стабільному каскадному режимі, що би забезпечило підвищення продуктивності барабанного млина на заключних стадіях подрібнення руд, у хімічній та енергетичній промисловості, у виробництві керамічних виробів, при подрібненні і приготуванні сумішей нерудних матеріалів. Поставлена задача вирішується тим, що футерівка містить плоскі еластомерні плити та ліфтери з робочою та неробочою поверхнею, які чергуються між собою, робоча поверхня еластомерних плит виконана комбінованою і включає в себе виступаючу поверхню зносостійких кульових вставок, а ліфтери виконані у вигляді прямих брусів, робоча поверхня яких включає верхню і бічні поверхні, при цьому бічна робоча поверхня ліфтера назустріч молольній масі виконана зі скосом, згідно з корисною моделлю, еластомерні плити виконані з нішами, у які запресовуються кулі і утримуються в них за рахунок пружних характеристик матеріалу плит і ребер жорсткості, які виконані по поперечному контуру на рівні нижче верхнього краю ніші, а робоча поверхня ліфтерів виконана гладкою. 2 UA 115986 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На відміну від найближчого аналога у корисній моделі відсутнє нероз'ємне з'єднання кульових вставок з плитою. Перед початком роботи млина барабан оснащується еластомерними плитами з нішами та еластомерними ліфтерами. Зносостійкі кулі запресовуються у ніші плити в процесі обертання барабана млина з тілами, що мелють без подачі матеріалу, що подрібнюється. Виступаючі частини сферичної поверхні куль створюють перешкоду руху потоку пульпи, збільшують щільність частинок матеріалу, що подрібнюється біля поверхні футерівки, в просторі між виступами куль, що так само перешкоджає ковзанню куль, що мелють, маси завантаження по поверхні футерівки. Усунення ковзання завантаження по поверхні футерівки збільшує зчеплення куль з поверхнею футерівки, уповільнює її знос, збільшує термін експлуатації футерівки. Крім сил пружності еластомерного елемента, утримуючу силу для куль в нішах забезпечують ребра жорсткості. Оскільки ребра жорсткості розташовані нижче робочої поверхні плити, вони довше зберігаються в процесі експлуатації футерівки й дозоляють у міру стирання куль, стертим кулям заміняться на нові із завантаження млина в процесі подрібнення без зупинки роботи млина. Самовідновлювана робоча поверхня максимально збільшує строк служби футерівки. Запропонована конструкція футерівки створює умови для руху куль, що мелють, та завантаження млина в стабільному каскадному режимі, який забезпечує порівняно нижче розташування точки відриву куль, що мелють, та змінену траєкторію руху куль, що мелють, та завантаження в барабані. Похила гладка робоча поверхня ліфтерів перешкоджає вільному польоту верхнього шару куль молольної маси при досягнення ними точки відриву від поверхні футерівки. При відриві від поверхні футерівки в точці максимального підйому, кулі верхнього шару молольної маси не летять до п'яти відкату нещільним потоком окремих куль без контакту між собою, а ковзають по похилій робочої поверхні ліфтера і по похилій поверхні маси завантаження вниз щільним потоком. Згідно з корисною моделлю, кут скосу бічної робочої поверхні ліфтера становить 35-60°. В результаті забезпечується стабільний каскадний режим руху куль, що мелють. Це збільшує щільність куль в завантаженні млина, збільшує площу контакту між кулями, що в свою чергу підвищує ефективність подрібнення і перемішування матеріалу тертям між кулями та продуктивність млина в цілому. Згідно з корисною моделлю, може містити ніші різної довжини, наприклад, щоб завершити ряд ніш на два та більше діаметра кулі, в якому повна ніша не поміщується, а підходить лише нішана одну кулю. Згідно з корисною моделлю, довжина ніш становить 1-4 діаметра кулі. Згідно з корисною моделлю, глибина ширини ніш становить 0,85-0,95 діаметра кулі. Згідно з корисною моделлю, ширина ніш становить 0,85-0,95 діаметра кулі. Виконання ніш з глибиною менше 0,85 діаметра кулі не забезпечить можливість тривалого перебування кулі в ніші. Виконання ніш з глибиною понад 0,95 діаметра кулі не забезпечить достатнього рельєфу робочої поверхні плити. Згідно з корисною моделлю, для можливості забезпечення максимальної щільності розміщення куль у плиті в одній ніші може міститися декілька (у переважному варіанті до чотирьох) куль. При цьому ширина ніші забезпечується 0,75-0,9 діаметра кулі. Ніші розташовуються на плиті упорядкованими рядами. Ряди з нішами під одну кулю розташовуються під кутом 45° до осі барабана млина, ряди з нішами під декілька куль розташовуються під кутом 30-45°. Кутом розміщення рядів ніш на два та більше діаметрів можна регулювати поперечне переміщення молольної маси відносно поздовжньої осі млина. Згідно з корисною моделлю, ніші оснащені ребрами жорсткості, які у переважному варіанті виконані на рівні 0,7-0,8 діаметра кулі від дна ніші. Розташування ребер жорсткості нижче рівня 0,7 діаметра кулі ускладнить запресування кулі чи куль у нішу, виконання вище рівня 0,8 діаметра кулі не забезпечить бажаного часового запасу перебування кулі у ніші, так як ребро швидко зітреться. Ребра жорсткості можуть бути виконані суцільними та несу цільними, залежно від розміру молольних куль. В переважному варіанті для куль невеликих розмірів виконують суцільні ребра. Ніші можуть бути виконані з плоским і з увігнутим дном. Ліфтери виконані як прямі бруски і кріпляться до еластомерних плит кріпильними шпильками, що рухаються всередині металевого коробчатого профілю, виконаного вздовж усього ліфтера. При цьому металевий профіль може бути повністю чи частково занурений в масу ліфтера. Для забезпечення надійного кріплення еластомерні елементи оснащені поздовжніми поглибленнями по краях для розміщення ліфтерів. Форма еластомерних елементів 3 UA 115986 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 може бути прямокутна чи у вигляді трапеції. Як зносостійкі кульові вставки використовують керамічні, або металеві чи чавунні кулі. Конструкція футерівки, що заявляється, пояснюється кресленнями, на яких Фіг. 1 - футерівка барабанного млина, Фіг. 2 - плити комбінованої самофутерівки, Фіг. 3а, 3б - ніші плити, поперечний розріз. Фіг. 4а, 4б - траєкторії руху куль завантаження всередині барабанного млина. На Фіг.1 показана футерівка барабанного млина 1, що містить плити 2 та ліфтери 3, що притискають плити футерівки 2 до барабана млина 1. На робочій поверхні плит є ніші 4, в яких розміщуються кулі 5. Як результат робоча поверхня плит є комбінованою і включає в себе еластомерну основу плит 2 і виступаючі поверхні кульових вставок 5. Верхня і бічні робочі поверхні ліфтера виконані гладкими, причому бічна робоча поверхня ліфтера 6 назустріч руху молольної маси розташована під кутом α=45° до вертикалі. Ліфтер 3 має вузол кріплення до барабана млина 1, що складається з металевого коробчатого профілю 7, що проходить уздовж усього ліфтера 3 з отвором в нижній частині, по якому рухається кріпильна шпилька 8 з головкою 9. Металевий профіль 7 повністю занурений в масу ліфтера 3. За допомогою гайки 10, металевої шайби 11 і гумової прокладки 12 ліфтер 3 кріпиться до барабана млина 1. Уздовж плит футерівки 2 по їх краях є поглиблення, під якими утворені полиці 13, що заходять під ліфтер 3. За їх допомогою плити 2 притискаються ліфтером 3 до барабана млина 1. На Фіг. 2 показані різні варіанти розташування ніш у плитах 2 футерівки для однієї кулі 14 і декількох куль 15. Можливі варіанти розташування ніш не обмежуються показаними на кресленнях. Діаметр або ширина ніш вибираються з урахуванням діаметра куль і пружності матеріалу плити 2 так, щоб забезпечити розміщення і надійну фіксацію кулі в ніші. На Фіг. 3а, 3б показані ніші для куль в розрізі, з суцільним 16 і переривчастим 17 ребром жорсткості на внутрішній боковій поверхні ніші. Ребра жорсткості розташовані на рівні 0,7-0,8 діаметра кулі від дна ніші і служать для додаткової фіксації кулі або куль після розміщення їх в нішах. Ніші розташовані рядами під кутом В=40° до осі барабана млина. Таке розташування рядів сприяє переміщенню куль молольної маси вздовж барабана млина, інтенсифікує її перемішування і подрібнення. На фіг.4а, 46 показано рух куль в барабані млина з різною конструкцією футерівки. На фіг 4а показано рух куль в барабані млина з футерівкою плита-ліфтер в змішаному режимі, коли еластомерна плита футерівки гладка і бічна робоча поверхня еластомерного ліфтера має кут нахилу менше 30° При обертанні барабана кулі лежать на ліфтері і піднімаються ним до точки відриву і починають падати вниз у змішаному режимі (траєкторії А-А1, В-В1, С-С1, D-D1). При цьому, потік падаючих куль нещільний, контакт між кулями в потоці незначний, подрібнення в області польоту куль не відбувається. На Фіг. 4б показано рух куль в барабані млина з футерівкою, що пропонується, в каскадному режимі (траєкторія E-E1,G-G1, H-H1). При обертанні барабана млина кулі під дією відцентрової сили притискуються до барабану млина і піднімаються на певну висоту. При цьому шар куль, дотичний до поверхні футерівки між ліфтерами, залишається нерухомим, тому що утримується відцентровою силою і силою тертя об робочу поверхню футерівки, сформовану сферичними виступами куль в плитах і еластомерною основою, покритою шаром пульпи з частками матеріалу між ними. При досягненні точки відриву від поверхні футерівки (точка Е) кулі верхнього шару завантаження, що були дотичними до футерівки і які не мають опори у вигляді комбінованої робочої поверхні ліфтерів, які перешкоджають їхньому падінню, скочуються вниз по траєкторії Е-Е1, або переміщуються по траєкторіях G-G1, H-H1. Початок руху верхнього шару куль вниз, при досягненні ними точки відриву, забезпечується кутом нахилу бічної робочої поверхні ліфтера а=45°. У цей момент кулі, що знаходяться в наступному шарі від поверхні футерівки, вже почали рух вниз. Відстань від центру куль наступного шару до центру барабана менше, отже, менша і відцентрова сила, що діє на наступний шар куль. В результаті, знижується точка відриву куль від поверхні футерівки, збільшується щільність потоку верхніх шарів куль мололььної маси, що рухаються по траєкторіях Е-Е1, G-G1, H-H1 вниз. Рух куль, молольної маси в центральних областях завантаження при цьому не змінюється, тому що він визначається в основному швидкістю обертання барабану млина. В області контакту завантаження млина від п'яти відкоту до точки відриву куль від барабана ліфтери з гладкою робочою поверхнею, що виступають над поверхнею плит футерівки, забезпечують вертикальні переміщення в шарах куль, які дещо віддалені від поверхні футерівки, заставляючи їх ковзати по виступаючій поверхні ліфтерів. В результаті збільшення щільності куль в масі завантаження і активізації вертикальних переміщень в шарах завантаження, прискорюється процес подрібнення матеріалу тертям в стабільному каскадному 4 UA 115986 U 5 режимі, прискорюється процес змішування, при цьому одночасно збільшується зносостійкість комбінованої футерівки і підвищується продуктивність кульового барабанного млина. Виконання футерівки по запропонованій конструкції забезпечує полегшену установку футерівки в барабан млина, а її властивість самовідновлювати свою робочу поверхню збільшує термін експлуатації футерівки, прискорює процес подрібнення і змішування композиції кількох матеріалів та підвищує продуктивність барабанного млина. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 35 1. Футерівка барабанного млина, що містить плоскі еластомерні плити та ліфтери з робочою та неробочою поверхнями, які чергуються між собою, робоча поверхня еластомерних плит виконана комбінованою і включає в себе виступаючу поверхню зносостійких кульових вставок, а ліфтери виконані у вигляді прямих брусів, робоча поверхня яких включає верхню і бічні поверхні, при цьому бічна робоча поверхня ліфтера назустріч мелючій масі виконана зі скосом, яка відрізняється тим, що еластомерні плити виконані з нішами, у які запресовуються кулі і утримуються в них за рахунок пружних характеристик матеріалу плит і ребер жорсткості, які виконані по поперечному контуру на рівні нижче верхнього краю ніші, а робоча поверхня ліфтерів виконана гладкою. 2. Футерівка барабанного млина за п. 1, яка відрізняється тим, що глибина ніш становить 0,850,95 діаметра кулі. 3. Футерівка барабанного млина за п. 1, яка відрізняється тим, що довжина ніш становить 1-4 діаметра кулі. 4. Футерівка барабанного млина за пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що діаметр ніші для однієї кулі становить 0,8-0,95 діаметра кулі. 5. Футерівка барабанного млина за пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що ширина ніші для 2-4 куль становить 0,75-0,9 діаметра кулі. 6. Футерівка барабанного млина за п. 1, яка відрізняється тим, що ніші розташовані упорядкованими рядами, які нахилені під кутом 30-45° до осі барабана млина. 7. Футерівка барабанного млина за пп. 1, 3, яка відрізняється тим, що плита може містити ніші різної довжини. 8. Футерівка барабанного млина за п. 1, яка відрізняється тим, що ребро жорсткості виконане на рівні 0,7-0,8 діаметра кулі від дна ніші. 9. Футерівка барабанного млина за пп. 1, 8, яка відрізняється тим, що ребро жорсткості виконане суцільним. 10. Футерівка барабанного млина за пп. 1, 8, яка відрізняється тим, що ребро жорсткості виконане несуцільним. 11. Футерівка барабанного млина за п. 1, яка відрізняється тим, що кут скосу бічної робочої поверхні ліфтера становить щонайменше 35-60°. 5 UA 115986 U 6 UA 115986 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7