Способ и устройство для отделения налипшего материала от шаровой барабанной мельницы

Способ и устройство для отделения налипшего материала от шаровой барабанной мельницы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу и соответствующему устройству для отделения налипшего материала от внутренней стенки измельчающего барабана шаровой барабанной мельницы или подобного устройства.

Шаровые барабанные мельницы чаще всего применяют для измельчения материалов, таких как руда. Материал, состоящий из крупных частиц, например золотосодержащая руда, подается в измельчающий барабан шаровой барабанной мельницы, в которой смешивается с мелющими телами, например шарами. В эту смесь может добавляться вода. Нередко шаровую барабанную мельницу используют в прерывистом режиме из-за прерывистой подачи измельчаемого материала, из-за необходимости проведения ремонтных работ на самой мельнице или из-за аварийных остановок системы. Во время периодов, когда мельница не используется, загружаемый материал в измельчающем барабане может консолидироваться и прочно прилипать к внутренней стенке измельчающего барабана, и такое состояние именуется "налипание загружаемого материала". Когда барабанную шаровую мельницу вновь запускают после простоя и налипания загружаемого материала, возникает высокая вероятность того, что налипший материал отсоединится от барабана в высшей точке его вращения. Это приведет к падению налипшего материала на внутреннюю поверхность измельчающего барабана в нижней точке его вращения, что, учитывая потенциальную высоту падения и массу падающего материала, может привести к существенному повреждения барабанной шаровой мельницы.

Ввиду вышеизложенного обычной практикой является проверка измельчающего барабана на наличие налипшего материала, и при обнаружении такого состояния вращение измельчающего барабана немедленно останавливают. До недавнего времени извлечение налипшего материала было трудоемкой ручной операцией, связанной с применением пневматических отбойных молотков, чтобы отсоединить налипший материал, при этом налипший материал иногда размягчают водой.

В патенте Германии 3528409 A1 описана конструкция, которая обнаруживает присутствие налипшего материала и останавливает вращение барабана. Если барабанную шаровую мельницу приводят во вращение с постоянной угловой скоростью, соответствующий момент увеличивается до абсолютного максимума, что указывает на то, что сыпучий материал начал скатываться к нижней части вращающегося барабана. Если имеется налипший материал, на умеренных углах вращения такой максимум не наблюдается.

В заявке на патент США № 2008/0169368 (Becker et al.) был предложен более эффективный способ и соответствующие устройства для удаления налипшего материала. Этот способ связан с управлением безредукторным приводом кольцевого электродвигателя, окружающего измельчающий барабан, для отделения налипшего материала. Измельчающий барабан приводят во вращение в некотором угловом диапазоне и с соответствующей скоростью так, чтобы падающий материал не повредил измельчающий барабан или другие компоненты шаровой барабанной мельницы. Угол поворота задают так, чтобы они колебались вокруг заранее определенного угла поворота с соответствующим эталонным или средним моментом так, чтобы его величина уменьшалась пропорционально части налипшего материала.

Система с приложенным к мельнице приводным моментом, который может быть положительным или отрицательным, не подходит для мельниц, имеющих редукторный привод, поскольку это может создать люфт на зубьях редуктора, который со временем приведет к разрушению зубьев и соответствующему сокращению срока службы трансмиссии.

Ввиду вышеизложенного целью настоящего изобретения является устранение или уменьшение, по меньшей мере, одной из вышеописанных проблем.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения создан способ отделения налипшего материала от внутренней стенки измельчающего барабана, содержащий управление приводным устройством измельчающего барабана для отделения налипшего материала от внутренней стенки измельчающего барабана, при этом приводное устройство выполнено с возможностью приложения приводного момента к измельчающему барабану, и управление приводным устройством содержит изменение или колебание приводного момента, приложенного к измельчающему барабану, вокруг заранее определенного эталонного уровня, который постепенно или непрерывно увеличивается во время изменения.

При изменении приводного момента, приложенного к измельчающему барабану, момент, действующий на налипший материал, также изменяется, что способствует его смещению.

Предпочтительно, приводной момент при указанном управлении приводным устройством всегда действует в одном направлении.

Применение такого приводного момента предотвращает появление люфта, приводящего к механическим напряжениям на зубьях шестерен, связанных с измельчающим барабаном, что увеличивает срок службы шаровой мельницы.

Синусоидальное изменение приводного момента приводит к плавному изменению периодической модели движения измельчающего барабана шаровой мельницы, что уменьшает нагрузку, особенно на механизм трансмиссии шаровой мельницы.

Альтернативно, приводной момент изменяется ступенчато вокруг заранее определенного эталонного уровня.

Ступенчатое изменение приводного момента приводит к большему эффекту инерции, действующей на налипший материал, что позволяет получить эффективный процесс смещения.

В еще одном варианте приводной момент изменяется по любой периодической модели вокруг заранее определенного эталонного уровня момента, при этом изменение происходит в пределах между максимальным и минимальным уровнем момента, которые определяют увеличивающийся диапазон моментов, пропорциональный увеличивающемуся эталонному уровню момента.

Согласно второму аспекту изобретения создано устройство для отделения налипшего материала от внутренней стенки измельчающего барабана, содержащее контроллер для управления приводным устройством измельчающего барабана так, что приводной момент, прилагаемый приводным устройством, изменяется вокруг заранее определенного и постепенно увеличивающегося эталонного уровня момента.

При изменении приводного момента, приложенного к измельчающему барабану, вокруг заранее определенного эталонного уровня, момент, действующий на налипший материал, также меняется, что способствует смещению налипшего материала так, что при таком смещении повреждение внутренней стенки минимально.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут понятны из нижеследующего подробного описания со ссылками на приложенные чертежи, на которых изображено следующее:

Фиг.1 изображает сечение внутренней стенки измельчающего барабана согласно настоящему изобретению.

Фиг.2 - графическое представление изменений момента, приложенного к измельчающему барабану, по одному варианту настоящего изобретения.

Фиг.3 - графическое представление синусоидального изменения момента, приложенного измельчающему барабану, по второму варианту настоящего изобретения.

На фиг.1 показан измельчающий барабан 10, содержащий внутреннюю стенку 12, на которую налип материал 14. Согласно настоящему изобретению налипший материал 14 можно отсоединить от внутренней стенки 12 путем "встряхивания" барабана 10. Способ встряхивания реализуется за счет работы контроллера (не показан), который управляет приводным устройством (не показано) измельчающего барабана 10, прилагая приводной момент, который, в свою очередь, прилагает приводной момент к измельчающему барабану 10. Изменение момента, приложенного к измельчающему барабану 10, приводит к изменению частоты вращения измельчающего барабана 10 и, следовательно, угла поворота измельчающего барабана 10. Во время операции удаления налипшего материала измельчающий барабан 10 поворачивают на угол 16, который не превышает 75°, чтобы предотвратить падение налипшего материала под действием силы тяжести. Этот угол 16 также может быть меньше 75°, в зависимости от типа руды. Такое "встряхивание" измельчающего барабана 10 путем приложения изменяющегося приводного момента приводит к отделению налипшего материала 14 от внутренней стенки 12 в управляемом диапазоне углов поворота, что ограничивает вероятность повреждения, вызванного смещением налипшего материала 14 в несоответствующей точке вращения.

На фиг.2 в графическом виде представлен момент, приложенный к измельчающему барабану 10 и изменяющийся во времени. Момент, приложенный к измельчающему барабану 10, изменяется вокруг данного эталонного момента Т Reference 20. Импульсы приложенного момента имеют данный период 26 и изменяются вокруг эталонного момента Т Reference между минимальным моментом Т Reference - момент Т Reference * коэффициент 22 момента и максимальным моментом Т Reference + момент Т Reference * коэффициент 24 момента. Коэффициент момента выбирают так, чтобы фактический приложенный момент не стал отрицательным, т.е. коэффициент момента меньше 1.

Угол, на который измельчающий барабан поворачивается во время процесса отделения налипшего материала 14, ограничен максимум 75°, чтобы налипший материал 14 не сместился с высоты, что могло бы привести к существенному повреждению внутренней стенки 12 измельчающего барабана. Угол 16 отслеживают, чтобы выполнить правильную остановку до достижения углом 75°.

После каждого набора импульсов момента и до достижения углом 16 75° измельчающий барабан 10 останавливают и возвращают в положение равновесия (т.е. когда угол 16 равен 0^о). Затем измельчающий барабан 10 можно повернуть в том же направлении или в противоположном направлении и вновь приложить импульс момента. Этот процесс повторяют до удаления налипшего материала.

Изменения вокруг эталонного момента T Reference 20 в диапазоне моментов, равном ширина 2 * момент T Reference * коэффициент момента между 22 и 24, таковы, что приложенный момент всегда остается положительным. Использование положительного момента важно, особенно для мельниц с зубчатой передачей, поскольку это предотвращает люфт, который создает механические напряжения на зубья шестерен, и такой положительный момент увеличивает срок службы оборудования.

Эффект импульсного приложения крутящего момента заключается в том, что налипший материал сдвигается под действием изменяющегося ускорения. Кроме того, когда момент T Reference 20 увеличивается, амплитуда колебаний также может увеличиваться, поскольку возникает дополнительное пространство до достижения отрицательного момента.

На фиг.3 графически представлены чередующиеся изменения во времени момента, который может быть приложен к измельчающему барабану 10 в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте изменения момента происходят вокруг положительного момента T Reference 30 и имеют синусоидальную форму. Синусоидальная форма является "мягким" изменением момента так, что плавность синусоидальной формы движения налагает меньшее напряжение на механизм трансмиссии измельчающего барабана 10. Такое плавное приложение момента позволяет предотвратить повреждения механизма трансмиссии шаровой мельницы. Плавное приложение момента, например, по такой синусоиде, менее эффективно для освобождения налипшего материала, поскольку ускорение, действующее на материал, не столь значительно, как при пошаговом изменении момента. Как и в варианте по фиг.2, вторая производная приводного момента относительно времени периодически становится отрицательной, тогда как первая производная приводного момента всегда остается положительной.

Согласно настоящему изобретению к измельчающему барабану 10 могут прилагаться другие формы изменения или импульсов момента вокруг положительного эталонного момента.

Следует понимать, что описанные выше варианты могут применяться к безредукторным приводам мельниц и к приводам с зубчатыми венцами и наиболее пригодны для редукторных приводов мельниц.

В описанные выше варианты могут быть внесены различные изменения, не выходящие за пределы объема изобретения. Например, следует понимать, что для облегчения смещения налипшего материала 14 от внутренней стенки 12 на материал 14 до или во время приложения момента к измельчающему барабану можно воздействовать водой.

1. Способ отделения налипшего материала (14) от внутренней стенки (12) измельчающего барабана (10), заключающийся в управлении приводным устройством измельчающего барабана (10) для отделения налипшего материала от внутренней стенки (12) измельчающего барабана (10), при этом приводное устройство выполнено с возможностью приложения приводного момента к измельчающему барабану (10), а управление приводным устройством заключается в изменении приводного момента, прилагаемого к измельчающему барабану (10), около заранее определенного и возрастающего эталонного уровня (20, 30) момента.

2. Способ по п.1, при котором приводной момент при управлении приводным устройством всегда направлен в одну сторону.

3. Способ по п.1 или 2, при котором изменение приводного момента заключается в изменении приводного момента синусоидально вокруг заранее определенного эталонного уровня.

4. Способ по п.1 или 2, при котором изменение приводного момента заключается в изменении приводного момента ступенчато вокруг заранее определенного эталонного уровня.

5. Способ по п.1 или 2, при котором изменение приводного момента заключается в изменении приводного момента по любой периодической модели вокруг заранее определенного эталонного уровня и поддерживании приводного момента в диапазоне, пропорциональном эталонному уровню момента.

6. Контроллер для отделения налипшего материала (14) от внутренней стенки (12) измельчающего барабана (10), выполненный с возможностью управления приводным устройством измельчающего барабана (10) так, что приводной момент, прилагаемый приводным устройством, изменяется около заранее определенного и увеличивающегося эталонного уровня (20, 30) момента.

7. Контроллер по п.6, выполненный с возможностью управления приводным устройством так, что приводной момент всегда направлен в одну сторону.