一種溢流型球磨機(jī)給料強(qiáng)制密封裝置

和蘊(yùn)鋒，解華華，唐必亮，周 潔

1洛陽(yáng)礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 河南洛陽(yáng) 471039

2礦山重型裝備國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南洛陽(yáng) 471039

溢流型球磨機(jī)是磨礦流程中的核心設(shè)備，屬于濕式球磨機(jī)的一種[1]。在磨礦過(guò)程中，磨機(jī)以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，筒體內(nèi)的研磨介質(zhì)在離心力的作用下，與筒體之間產(chǎn)生摩擦力而隨著筒體旋轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到一定高度，其自身重力的向心分力大于摩擦力時(shí)，就會(huì)脫離筒體拋射下落擊碎礦石[2]；同時(shí)，在磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，研磨介質(zhì)還會(huì)有滑動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)礦石產(chǎn)生研磨作用。礦石從給料彎管處連續(xù)進(jìn)入磨機(jī)筒體內(nèi)部，在研磨介質(zhì)的沖擊和研磨力聯(lián)合作用下被粉碎，排礦依靠礦漿本身高過(guò)中空軸的下緣自流溢出。

給料裝置的密封主要是由給料彎管和進(jìn)料密封環(huán)等組成。給料彎管處于靜止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)料密封環(huán)隨筒體轉(zhuǎn)動(dòng)[3]，在使用過(guò)程中由于給料彎管和進(jìn)料密封環(huán)之間密封不好，經(jīng)常會(huì)在進(jìn)料彎管處出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，不但影響磨機(jī)的正常工作，污染環(huán)境，還造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在綜合分析諸多密封結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況，經(jīng)過(guò)不斷探索和改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種溢流型球磨機(jī)給料強(qiáng)制水 (氣) 密封裝置。該密封結(jié)構(gòu)為強(qiáng)制密封，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封效果好，安全可靠，完全解決了漏漿問(wèn)題。

1 現(xiàn)有進(jìn)料密封結(jié)構(gòu)

1.1 簡(jiǎn)易軸用密封圈式結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)易軸用密封圈式結(jié)構(gòu)[4-5]如圖 1 所示。該結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)軸用 Yx 形密封圈，以溝槽和擋板對(duì)進(jìn)料彎管進(jìn)行密封，給料彎管伸入進(jìn)料口內(nèi)，進(jìn)料口帶正螺旋以加速?gòu)?qiáng)制給料，避免物料堆積在進(jìn)料口內(nèi)造成漏料。該密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是選用件為標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在最初使用時(shí)密封效果較好，但是隨著設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，軸用 Yx 形密封圈與鋼件間的磨損較快，密封效果變差，密封圈更換頻率較高。

圖1 簡(jiǎn)易軸用密封圈式結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of simple shaft sealing ring

1.2 VD 形橡膠密封圈式結(jié)構(gòu)

VD形橡膠密封圈式結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。該結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn) VD形橡膠密封圈，以擋板及調(diào)整機(jī)構(gòu)等對(duì)進(jìn)料彎管進(jìn)行密封，給料彎管伸入進(jìn)料口內(nèi)，進(jìn)料口帶正螺旋以加速?gòu)?qiáng)制給料，避免物料堆積在進(jìn)料口內(nèi)造成漏料。該密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是選用件為標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在最初使用時(shí)密封效果較好，隨著設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，密封唇舌磨損后可暫時(shí)通過(guò)調(diào)整螺栓維持良好的密封效果。缺點(diǎn)和簡(jiǎn)易軸用密封圈式相同，密封唇舌磨損嚴(yán)重后密封效果變差，密封圈更換頻率較高。

圖2 VD 形橡膠密封圈式結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of Vd rubber sealing ring

1.3 錐形非金屬密封環(huán)結(jié)構(gòu)

錐形非金屬密封環(huán)結(jié)構(gòu)[6]如圖 3 所示。在進(jìn)料彎管上固定錐形非金屬密封環(huán)，和橡膠密封板間相摩擦，用頂緊螺栓將橡膠密封板壓緊，避免了由于橡膠密封和鋼件之間摩擦較快使密封結(jié)構(gòu)失效的弊端，同時(shí)在進(jìn)料彎管錐形密封環(huán)和進(jìn)料彎管之間增加了 O 形密封圈，避免了與進(jìn)料彎管之間由于密封不嚴(yán)產(chǎn)生漏料現(xiàn)象。考慮到磨內(nèi)礦漿的涌動(dòng)，還增加了帶環(huán)槽的進(jìn)料密封鋼結(jié)構(gòu)件，阻止磨內(nèi)礦漿過(guò)多倒流，同時(shí)還可將已倒流的礦漿提起，從進(jìn)料彎管缺口處回流到磨內(nèi)。從使用情況來(lái)看，該密封效果較好，已在磨機(jī)進(jìn)料結(jié)構(gòu)上得到大力推廣。不足之處是：受進(jìn)料口錐段和密封板固定垂直段尺寸的影響，小直徑磨機(jī)無(wú)法使用；密封件在磨機(jī)筒體內(nèi)，更換不夠方便。

圖3 錐形非金屬密封環(huán)結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of conical non-metallic sealing ring

1.4 組合密封結(jié)構(gòu)

組合密封結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。該結(jié)構(gòu)由新型耐磨密封橡膠圈、橡膠板及錐形密封環(huán)等組成。密封裝置中的錐形密封環(huán)嵌有光滑的耐磨陶瓷片，可以大大減小與密封橡膠板 (圈) 間的摩擦，延長(zhǎng)了密封環(huán)和密封圈的壽命，實(shí)際使用時(shí)密封效果很好。缺點(diǎn)和錐形非金屬密封環(huán)一樣，密封件在磨機(jī)筒體內(nèi)，更換不方便。

圖4 組合密封結(jié)構(gòu)Fig.4 Structure of combined sealing

2 強(qiáng)制密封裝置的結(jié)構(gòu)和原理

為了更好地保證進(jìn)料彎管密封效果，徹底解決漏漿問(wèn)題，在總結(jié)各種密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)后研發(fā)了一種安裝維護(hù)方便的給料強(qiáng)制密封裝置。該密封裝置主要由水 (氣) 管路系統(tǒng)、密封環(huán)、防水密封、橡膠板、密封壓板、螺栓組、頂絲板和頂絲組成，其結(jié)構(gòu)如圖 5所示。

圖5 給料強(qiáng)制水 (氣) 密封裝置結(jié)構(gòu)Fig.5 Structure of forced water (air) sealing device for feeding

該密封裝置的原理如下：水 (氣) 管路系統(tǒng)中的水(氣) 進(jìn)入密封環(huán)中，密封環(huán)安裝在給料彎管上，密封環(huán)上開(kāi)有出水 (氣) 小孔，通過(guò)增加的水 (氣) 形成壓力使礦漿難以到達(dá)密封面處，可將即將外溢的礦漿強(qiáng)制壓回筒體內(nèi)部，防止礦漿泄漏，從而達(dá)到良好的密封效果。防水密封嵌在密封環(huán)左側(cè)的凹槽內(nèi)，通過(guò)螺栓組用密封壓板固定在密封環(huán)上，防止礦漿從密封環(huán)與給料彎管的間隙中泄漏。橡膠板固定在球磨機(jī)筒體內(nèi)部隨筒體一起旋轉(zhuǎn)，并用頂絲通過(guò)焊接在給料彎管上的頂絲板壓緊密封環(huán)，使橡膠板緊貼密封環(huán)，增強(qiáng)了密封效果。在密封環(huán)的斜面上設(shè)有凹陷，在凹陷內(nèi)以及斜面上涂抹潤(rùn)滑脂，起到潤(rùn)滑作用，降低了橡膠板的磨損程度。

3 應(yīng)用效果

該強(qiáng)制密封裝置在國(guó)內(nèi)外大型溢流型球磨機(jī)或棒磨機(jī)上得到了推廣應(yīng)用，實(shí)際運(yùn)行中密封效果良好，安全可靠。

(1) 在密封環(huán)的一側(cè)與給料彎管之間設(shè)有防水密封，并通過(guò)螺栓組件將密封壓板固定在密封環(huán)上，防止礦漿經(jīng)密封環(huán)與給料彎管的間隙中泄漏；

(2) 當(dāng)橡膠板磨損時(shí)，通過(guò)頂絲調(diào)整密封環(huán)，使橡膠板始終貼緊密封環(huán)，增強(qiáng)了密封效果；

(3) 在密封環(huán)的斜面上設(shè)有凹陷，在凹陷內(nèi)以及斜面上涂抹潤(rùn)滑脂，起潤(rùn)滑作用，降低了橡膠板的磨損程度，延長(zhǎng)了使用壽命；

(4) 在密封環(huán)上設(shè)置出水孔與螺紋孔，螺紋孔與進(jìn)水管路連接，由于水進(jìn)多出少，因此在密封環(huán)內(nèi)形成水壓，可防止礦漿外溢并將其強(qiáng)制壓回筒體內(nèi)部；

(5) 徹底解決了進(jìn)料彎管處漏漿的問(wèn)題，節(jié)省了用于接漏漿的小車，改善了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，提高了磨礦效率。

4 結(jié)語(yǔ)

目前礦用磨機(jī)進(jìn)料彎管密封經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)完善，已經(jīng)達(dá)到了良好的密封效果，特別是近 3年內(nèi)使用了該新型給料強(qiáng)制水 (氣) 密封裝置后，現(xiàn)場(chǎng)漏漿情況已經(jīng)完全得到解決，減輕了用戶負(fù)擔(dān)，提高了磨礦效率，降低了生產(chǎn)成本，帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。由于該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)方便，因此具有較強(qiáng)的可操作性和推廣性，可廣泛用于其他類型的球磨機(jī)或棒磨機(jī)，也為其他類型磨機(jī)給料密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供借鑒。