CN1212180A - 平台型衬板磨机 - Google Patents

Abstract

新型平台型衬板磨机,特征是所用筒体衬板的研磨工作面由一至数个高度不同的平台和过渡面相间组成。它分平台型阶梯、单波和角螺旋衬板。在波形高低差相等时,平台是增大下滑研磨体群中相邻研磨体之间径向相对搓动距离的有力措施;直边部分是增加搓动频率的主要方法,外移是扩容的主要手段。成倍增加的径向搓动距离和次数加速夹在研磨介质中的大小物料的粉碎粉磨。与现磨机比,台时产量提高10～35%以上,并有显著节能、节球效果。

Description

平台型衬板磨机

本发明涉及的是使用特定波形衬板的磨机。

自磨机问世一百多年以来，已成为一种使用相当普遍的设备，仅中国就有数万台。为保护筒体和传递能量，磨机筒体内壁上一般都安上衬板。其筒体衬板出现过大量的形式，目前国内外磨机使用的筒体衬板的主要形式有如下几种：单波形衬板、双波形衬板、船舵形衬板、阶梯形衬板、小波纹衬板、平纹衬板等。用于冶金系统的主要为单波衬板(图1-1)、双波衬板(图1-2)及船舵形衬板(如图1-3)；用于水泥系统的主要为阶梯衬板(如图1-4)、小波纹衬板(如图1-5)和平纹衬板。除此以外还有高波衬板(如图1-6)、凸棱衬板、压条衬板、分级衬板、沟槽衬板、角螺旋衬板以及适用于橡胶用的各种压条衬板等等。

角螺旋衬板(简称角衬)自六十年代初奥地利Einger-Wagger Biro公司首次推出并试验后，曾以其节能和提高研磨效率等诸多优势风靡一时，在全世界范围内展开了广泛的研制和试验。据报导，截至1982年，国外约有50台磨机改装了角衬，其中以研磨面为平滑的园角方形螺旋衬板最为普遍，也有的研磨面为在平滑表面上加锥形分级型。这些类型的角衬磨机使用效果虽能节球，但主要适于二段磨矿(或水泥磨二仓、三仓)。国内的角衬研究起步于七十年代，沧州地区水泥厂、邯郸水泥厂等单位的试验结果表明呈园角方形的四角螺旋衬板只能用于水泥磨二、三仓，若一仓也用该角衬，处理量就大幅度下降，即使在二、三仓使用，效果也不甚明显。为此，我国又研制了将磨机外径扩大的扩径磨，以解决因安装角衬后有效容积缩小较多引起处理量下降的问题，目前国内已试制了近十台。因角衬有节能效果，扩径前后磨机输出功率基本相同。据调查，经过这一改进，国内有关水泥厂的试验结果是：安装角衬的扩径磨与安装普通衬板的非扩径磨相比，仍无明显优势，而且当物料粒度偏大时有吐块现象。此外，一些金属矿选厂也进行了角衬试验，均因无显著效果而中途放弃。这些角衬粉磨效果都不佳的原因我们认为均为角衬研磨面波形设计不合理造成的。

为了克服这一不足，我们在93110401.7发明专利中提出了对角衬的改进办法。当时的设计构思是大幅度加强磨矿介质在磨机内的径向运动距离，从而便磨机的台时产量得到相当的提高。随着研究的深入，我们在95年获得了平台型阶梯衬板实用新型专利(ZL95236580.4)96年又提出了平台型衬板磨机专利申请(96118083.8)(以下简称96型平台磨机)，并于95年8月一直在××县水泥厂φ1.83×6.4米开流水泥磨机上进行生产试验。二年多的生产试验证明，使用上述技术，在电耗未增加的情况下，台时产量有明显的增加，最大的数据是增产40％以上。这一事实说明，这一技术是有效的，证明我们产生这一发明的主要构思是正确的。这一构思就是我们在96型平台衬板磨机中提出的出发点：

在平台型阶梯衬和平台型单波衬磨机中，我们的出发点是：在研磨过程中，夹着物料的研磨介质在园曲线运动区内，由于重力和离心力的作用，沿着衬板工作表面向下滑动，又由于衬板工作表面上各点到磨机筒体中心线的距离不等，就造就了沿衬板表面下滑的相邻研磨介质沿径向的相对运动。在衬板表面上研磨介质的相对运动沿径向逐层地向磨机内部传递，因而造成整个园曲线运动区内的研磨介质沿径向的连续不断地来回搓动。这种搓动作用将夹在介质中的大小物料进行粉碎和粉磨。如果这个来回搓动的距离愈大，则粉磨和粉碎的效果就愈好。本发明的第二个出发点是：在同样的来回搓动距离下，若搓动频率愈高，则粉磨和粉碎效果愈好。我们研究后认为角衬的直边的存在有利于研磨介质和物料的向下滑动(即增加搓动频率)。简言之，曰“搓动频率”。除了用96型平台磨机增加搓动外，是否还用别的办法达到增加“搓动”的目的？本发明的目的是提供新型的平台型衬板磨机，以作为对96型平台磨机的一种补充和完善，以便此项发明更趋完善。

本发明的平台型衬板磨机仍分为平台型阶梯衬板磨机，平台型单波形衬板磨机，平台型角螺旋衬板磨机三种主要类型。其结构特征分述如下。

(一)平台型阶梯衬板磨机是用平台型阶梯衬板代替原用的阶梯衬板，平纹衬板和小波纹衬板。其结构是由每二个相互对应面组成的三对组合面形成的六个面组成，各对组合面的结构特征分别为：(1)研磨面与安装面。研磨面是朝向磨机转动中心直接与被磨物料及介质相接触的工作面，它的对应面则是与之相背而朝向磨机筒体壁的安装面研磨面是沿筒体园周方向、相对应于安装面由一至数个一头高一头低的阶梯组成的波面每个阶梯面是由一至数个高度不等的平台和一至数个过渡面相间组成；相交处用园弧连接。平台的长度、斜度与位置视其使用条件不同而定。斜度可正可负，亦可为零，当为零时与安装面几乎等距离。当一块衬板工作面仅有一个阶梯而且平台斜度为零时，即是96型平台磨机中所述的平台阶梯衬板同。(2)衬板的两侧面是一对保持上述研磨面与安装面之形状而沿筒体长度方向伸展的形状完全相同的两个平面。(3)衬板的端面是由上述研磨面与安装面、两侧面的端线沿筒体长度方向所形成的二个平面。

平台型阶梯衬板根据研磨工作面上平台的数量可分为为单平台单阶梯阶梯衬板、双平台单阶梯型阶梯衬板、多平台单阶梯型阶梯衬板和单平台双阶梯型阶梯衬板等等。

(二)平台型单波衬板磨机是用平台型单波形衬板代替磨机原用的单波、双波、高波衬板以达到提高产量、节能、节球的目的。每块单波衬板以其对称线为界可分为对称的两个半波，拿这两个半波和现有的阶梯衬板相比，可以认为它们都是阶梯衬板的变形。其不同点在于：(1)研磨工作面的截面组成曲线不同。阶梯衬一般由园曲线或园曲线和直线组成，而单波衬板大体是由几段相切园组成；(2)宽度不同。阶梯衬板的宽度较单波衬板宽；(3)连接形式不同。单波衬板是由两个半波按高-高、低-低相接的形式组成凸和凹单波，而阶梯衬板则是高低相接组成锯齿衬板工作表面。如果阶梯衬板也按高-高、低-低相接组成筒体衬板工作面，它也是单波形衬板，但波的大小、形状有显著差异。总之，单波衬板是由两个阶梯衬板变形组成的衬板。据此，平台型单波衬板是由两个相同的平台型阶梯衬板组成。当这两个平台型阶梯衬板按高头-高头相接时，组成凸平台型单波衬板，当按低头-低头相接时，组成凹平台型单波衬板。平台型单波衬板其主要结构如平台型阶梯衬板一样，也是由六个每两个相应的面组成，不同之处是研磨面。研磨工作面的特征是：(1)对于宽度不大的半单波工作面的设计按平台型阶梯衬板的设计法进行。其特征如下：研磨面是沿筒体园周方向、相对应于安装面由一至数个一头高一头低的阶梯面组成的波面，每个阶梯波面是由平台和过渡面组成，相交处用园弧连接；平台长度视其使用条件不同而定，平台与筒体内表面相对应部分趋于平行或有一定夹角，平台工作面亦可为平面、斜面，微凹、微凸的波面；与平台相邻接的过渡面为高、低不同的二个倾斜波面；又因两个过渡面与其相对应的内表面形成的明显夹角故使每个阶梯研磨面呈一头高一头低的坡面，过渡面可以为斜平面，也可以为凸型或凹型曲面。(2)对于宽度大的半单波(比如φ3米磨机的角衬可视为由四个单波组成，其单波宽度按筒体内径算至少为1500mm，按角衬设计线算也有1300mm宽)的研磨工作面的设计应按多平台单或多阶梯型阶梯衬板的方法进行结构设计。即数个平台和数个过渡面相间组成具有零至数个阶梯的研磨面，平台和过渡面的相交处用园弧连接。(3)为便于发明的实际推广应用，本发明仅对每块衬板的表面波形进行设计改造，提升高度(即工作面上最高点和最低点之差)稍有改变，其它尺寸基本上不变，这有利于用户不增加投资就能使用本发明。

(三)平台型角螺旋磨机是把平台型阶梯和/或平台型单波形衬板与角螺旋衬板结合为一体而形成平台型角螺衬板，以代替现用衬板而成。本发明提供的角衬磨机的角衬结构方案是：

1、在磨机园柱形筒体内表面上安装若干衬板，其中每几块衬板组合成一个角衬单元，若干角衬单元在筒体内排列情况是：沿筒体长度方向，每隔一段筒体距离，其单元的安装角度互错。在筒体园周方向的角衬单元数与角衬的角数相同。

2、上述新型角衬单元中的每块衬板六个面分为三个对面。每个对面的情况是：一对朝向磨机转动中心的研磨面和与研磨面相背而朝向磨机筒体的安装面，一对是保持上述研磨面与安装面之形状而沿筒体长度方向伸展的形状完全相同的两侧面，另一对是沿筒体长度方向连接研磨面、安装面和侧面的两端面。从筒体横截面看，所说角衬单元组成的安装面在整个筒体园周上形成园角多边形，其园角的园弧线与筒体相切，也与弧线两端连接的直线相切或相交。相邻两段直线的中心之间的角衬部分即为上述的一个角衬单元。为描述的方便也可以把每条直线和在前或随后的园弧视为一个角衬单元。

3、按照磨机动转方向(如箭头所示)，所说的角衬单元沿筒体内壁分为二个部分园弧部分和直线部分。直线部分可仅是一条直线也可能是直线加部分园弧。园弧部分以筒体园为设计基准，参考原磨机衬板的起伏高度差，设计成1块以上的尺寸相同或不相同的平台型单波衬板或平台型阶梯衬板。对于直线部分，设计方法为：(a)设计基准线的选择：原则上是以筒体园为设计基准线。(b)研磨工作面的形状，以以上的基准线为基准，每块衬板可以设计成各种尺寸不等的平台型阶梯衬板；也可以设计成多块衬板组成一块的多平台单波衬板；也可将平台型阶梯衬板和平台型单波衬板交错使用；可左右对称，亦可不对称；各种平台型单波衬板(凸的凹)和平台型阶梯衬板均可用。总之，在充分考虑衬板寿命的前提下，设计出搓动距离最大、频率最高的衬板。

4、平台型角衬的研磨工作表面的设计要根据使用研磨介质的大小进行。

图面说明：图1-1～图1-6是部分磨机衬板现用技术波形横截面图，图2-1～图2-7为本发明磨机筒体衬板和磨机筒体部分的横截面图，以下结合实施例分别给予说明：图2-1和图2-2是本发明的平台型阶梯衬板波形横截面图。图2-3是本发明的凸双平台单波衬板波形横截面图，图2-4是平台型船舵形阶梯衬板波形横截面图，图2-5至2-7是本发明的部分平台型角螺旋衬板的波形横截面图。图中双点划线表示原衬板截面大体形状或为角衬形成线，箭头表示运转方向。

实施例1现就图2-1的波形截面进行说明。AC′E′FGHI是原衬板的原始形状。图中的AC′E′F双点线标出了原研磨工作面的情况。GHI为朝向磨机筒体内壁的安装面，呈园弧状，其园弧的半径及长度与所要替代的衬板的园弧半径及长度相同。AI、FG表示衬板的两个端面，AI、FG的高度可视原衬板尺寸确定。根据使用的条件不同ABCDEF与AB′C′D′E′F分别表示按96型平台磨机设计的平台型阶梯衬板的两组研磨面。ABCDEF研磨面有三个平台AB、CD和EF与两个过渡面BC与DE。它们把平台端部连成一体。平台与过渡相关处用园弧连接。AB、CD、EF段与GHI园弧中的相对应部分基本平行。BC、DE与GHI园弧形成了一定夹角。AB′C′D′E′F′F与ABCDEF研磨面的情况相似，三个平台都基本上平行园弧GHI，而三个过渡面都和GHI组成一定夹角。图中的ABC″D″EF和ABC″KMNPQ分别表示按本发明设计的两组研磨工作面。ABC″D″EF研磨面与ABCDEF研磨主要的不同地方，在于按照96型平面磨机专利申请，三个平台AB、CD和EF基本上都平行于安装面IHG，而按照本发明，这三个平台不一定要平行IHG，比如ABC″D″EF研磨工作面中的C″D″平台就明显不平行IHG，这样做更有利于设计，更有利于在增加搓动时不太多地损害介质沿研磨工作面的流动，补充了96型平台磨机专利申请的不足。也可以说它是实现增加“搓动”的办法之一。ABC″KMNPQ标志的研磨工作面由二个阶梯ABC″K和MNPQ组成，每一个阶梯都具有二个平台，一个过渡面，其中AB、PQ大体平行安装面IBG，而平台C″K、MN则与IHG成一定夹角。这种设计也是增加搓动的一种办法。

实施例2现就图2-2的波形截面进行说明。图2是用来代替图1-5的小波纹衬板用的平台型阶梯衬板。由于所用的介质较小，故在一块衬板上安有具有一至数个阶梯的研磨工作面，设计的具体情况与实施例1相同。现仅就研磨工作面作一些说明，A″D″H′D′工作面由两个相同的平台型阶梯波形组成都是由平台与过渡面相间组成，从图上可以看出，每个波面都是由平台与过渡面相间组成，不过有的是大体与安装面B′J′C′平行，如E″D″与E′D′，有的平台与B′J′C′不平行，如A″I″、G″F″、H′I′、G′F′。A″CDFGIJH研磨工作面由四个相同的平台型组形组成，从图上可以看出，每个波面都是一个平台和一个斜面组成。

实施例3现就图2-3的波形截面进行说明。双点划线AKLDMNGHIJ是原衬板研磨面的原始形状。AJ和GH为两个端面，JIH是朝向磨机筒体内壁的安装面，这些尺寸仍保持原状。图中ABCDEFG线表示按96型平台磨机专利申请设计的单波平台型衬板，它由二个平台型阶梯研磨面ABCD和CEFG组成。图中的BC段和EF段是96型平台型衬板磨机所说的平台该平台与JIH的距离基本相等。AB段、FG段、CD段、DE段(或谓CDE段)则分别是四个(或三个)过渡面。图中的AB′CDEF′G是按本发明设计的研磨工作的，它与ABCDEFG不同在于平台B′C,EF′与JIH的距离是不等距离，它补充了96型平台磨机专利申请之不足。也就是说平面面不一定要与安装面(筒体内壁)平面，也可以产生同样的效果，有时则更有利于设计和搓动。

实施例4现就图2-4的波形截面进行说明。ABC′D′EFGHIJK是船舵形衬板横截面的原始形状，HIJ是朝向磨机筒体内壁的安装面，AK、GH是两个端面，这些尺寸仍保持原状。发明的重点是在工作面ABC′D′EF上。船舵形衬板一般用于冶金系统，每块衬板园周方向的工作长度一般是阶梯衬板的1.5倍左右，加之冶金系统的球磨工作条件远比水泥系统恶劣(即衬板磨损是水泥衬板磨损的几倍)。按本发明设计方法设计出来的ABCDEF研磨工作面的形状与原形状大同小异。其中AB、CD、EF可视为平台，BC、DE可视为过渡面，两面相交处用园弧连接。平台AB大体与安装面JIH平行，而平台CD、EF则与安装面成一明显的角度，并且其倾斜方向亦各不相同。而按96型平台磨机专利申请(平台一定要平行JIH)来设计就难于设计出这样的形状来了。对于φ3.2磨机的船舵形衬板，一旦将工作面由ABC′D′EF改为ABCDEF后，对于添补φ100球时，径向搓动增加了三倍。图中的A′B′C″LMD′EF表示了按本发明设计的另一种促进搓动的磨研工作面的形状，它由两个阶梯波面A′B′C″L和MD′EF组成，每个波面均由两个平台和一个过渡面组成，平台EF明显不平行JIH。

实施例5如图2-5所示的角衬由4个角衬单元ADHE首尾相连，沿园周方向安装于筒体中，角衬单元ADHE由六块衬板组成，其组合结构是：具有一朝向磨机转动中心O的研磨面ABCD和一朝向筒体的安装面EFIH,AE、DH分别为每个角衬单元的两个端面。每个角衬单元以筒体内园为准分为二部分：园弧部分BCGF和直线部分CDHG+ABFE。园弧部分BCGF以筒体为基准，按图中磨机动转方向设计成三块尺寸相同的平台型船舵形衬板，直线部分亦以园弧为基设计的三块尺寸不同的平台船舵形阶梯衬板，从图中可以看出每块衬板中都有斜平台1-1,2-2,5-5,6-6,8 8,9-9,11-11,12-12和大体平行园弧和直线的平台3-3,7-7,10-10,13-13,过度面1-2,2-3,5-6,6-7,8-9,9-10,11-12,12-13。ADHE角衬单元的安装面EF、IH与筒体之间的间隙用支架填充，螺栓穿过衬板，和筒体用垫圈、螺帽栓紧，从而将衬板、支架固定在筒体上。角衬单元ADHE在筒体的园周方向首尾相接排列，在其长度方向按每隔一段距离角衬错开一定角度安装的方式排列从而覆盖筒体的整个内表面。角衬一般采用锰钢制作，支架一般采用普通钢制作。

实施例6图2-6是为在使用单波衬板的φ1.5×3米磨机上实验角螺旋衬板的第一步设计图。角衬单元BCDA由三块衬板组成；四个角衬单元顺序在筒体内壁排为一周；角衬单元园弧部分FCDF我们仍采用原衬板的波形，也可设计成船舵形平台型阶梯衬板或平台型单波衬板。直线部分则设成对称的二块平台型波形衬板，平台HG基本上平行筒体内表面AF，平台JI是与AFD面不平行的平台，三个过渡面KJ、IH、GE用园弧与平台相连；图示的设计，大体有一似直线的波形BKIGE存在，有效工作面积减小3.2％左右。直线部分的径向搓动却是原来的三倍多。其它情况与实施例5相同，在此不再重复。

实施例7图2-7实施例与图5的实施例基本相同，不同点是实施例5中的大部分平台型船舵形阶段衬板被双阶梯平台型船舵形阶梯衬板所代替。

按照本发明的平台衬板磨机具有下列优点：

1、本发明是对平台型衬板磨机(96118083.4)的补充，它们依据的是同一构思，只是有了本发明后，使平台型磨机衬板的设计更趋完善、更有效，两发明的应用可使现磨机在电耗不增加的情况下产量分别提高10～35％，而在设计参数及使用条件经过实践优化后，台时产量的增加很可能突破40％。

2、与96型平台磨机一样，使用该发明几乎不要投资，而见效大又快，有利于推广

3、在衬板设计充分考虑了衬板的磨损规律，因而磨机的产量基本上是稳定的。

4、由于衬板设计时综合了各种衬板的长处，故衬板拆卸与安装被简化。

Claims (5)

1、一种涉及使用特定波形衬板的平台型衬板磨机；其衬板是由每两个互相对应的六个面组成；即是由朝向磨机转动中心又沿磨机筒长度方向伸展的波形研磨面，与研磨面相背而朝向磨机筒体壁的安装面，二个保持研磨面和安装面之形状而沿筒体长度方向伸展的形状完全相同的侧面，由上述四个端线所形成的二个端面等六个面组成；其特征是：研磨面是由一至数个阶梯面组成的波面，每个阶梯面是由一至数个高度不一的平台和一至数个过渡面查间组成；这种研磨工作面代替原阶梯衬板的工作面，形成平台型阶梯衬板；用于单波衬板上形成平台型单波衬板，而平台型阶梯衬板和/或平台型单波衬板又可用于角螺旋衬板中，而形成平台型角螺旋衬板；这样组成了平台型阶梯衬板磨机平台型单波衬板磨机及平台型角螺旋衬板磨机。

2、根据权利要求1所述的平台型阶梯衬板的特征在于平台与过渡面相交处用园弧连接；平台形状与安装面中的相对应部分可以平行，也可以不平行，平台沿筒体方向的长度和个数根据研磨介质大小而确定；平台可为平面，亦可为凹面或凸面；过渡面为斜面，或凹或凸的曲面。

3、根据权利要求1所述的平台型单波衬板的特征是，平台单波衬板是由两个相同的平台型阶梯衬板组成；当按高头-高头相接时，组成凸平台型单波衬板，当按低头-低头相接时，组成凹平台型单波衬板；作为组成部分的平台型阶梯衬板，具有单个使用的平台型阶梯衬板的一切特征。

4、根据权利要求1所述的平台型磨机中的角衬磨机，在筒体内表面安装的若干衬板是这样排列的：沿筒体长度方向，每隔一段筒体距离，由几块衬板所组成的角衬单元安装时互相错开一定角度；在筒体园周方向的某一截面，角衬单元组成的安装面一般呈园角多边形；角衬单元数与角衬的角数相同；角衬与筒体之间的空隙部分用支架填充；本发明的特征在于：从磨机筒体园截面看，角衬安装面形成的园角多边形中，每条直线或直线部分(即直线加部分园弧)和其相邻的园弧之间的角衬为一个角衬单元，根据粉磨的条件不同，二部分的研磨面采用不同的波形。

5、根据权利要求4所述的角螺旋衬板磨机，其特征在于：所述的角衬单元的园弧部分研磨面一般呈1个以上的平台阶梯形或平台单波形，其设计基准线为园筒壁；角衬单元的直线部分的研磨面可以按原衬板(安装孔数)设计成数个平台阶梯型衬板，也可以将几块衬板视为一体，设计成多平台单波衬板；也可以一部分用平台型阶梯衬板，另一部分用多平台型波形衬板。

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