一种溢流型球磨机给料强制密封装置

和蕴锋，解华华，唐必亮，周 洁

1洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳 471039

2矿山重型装备国家重点实验室 河南洛阳 471039

溢流型球磨机是磨矿流程中的核心设备，属于湿式球磨机的一种[1]。在磨矿过程中，磨机以一定转速旋转，筒体内的研磨介质在离心力的作用下，与筒体之间产生摩擦力而随着筒体旋转，当达到一定高度，其自身重力的向心分力大于摩擦力时，就会脱离筒体抛射下落击碎矿石[2]；同时，在磨机转动过程中，研磨介质还会有滑动现象，对矿石产生研磨作用。矿石从给料弯管处连续进入磨机筒体内部，在研磨介质的冲击和研磨力联合作用下被粉碎，排矿依靠矿浆本身高过中空轴的下缘自流溢出。

给料装置的密封主要是由给料弯管和进料密封环等组成。给料弯管处于静止状态，进料密封环随筒体转动[3]，在使用过程中由于给料弯管和进料密封环之间密封不好，经常会在进料弯管处出现漏浆现象，不但影响磨机的正常工作，污染环境，还造成了巨大的经济损失。因此，在综合分析诸多密封结构基础上，结合现场实际应用情况，经过不断探索和改进，设计了一种溢流型球磨机给料强制水 (气) 密封装置。该密封结构为强制密封，结构简单，密封效果好，安全可靠，完全解决了漏浆问题。

1 现有进料密封结构

1.1 简易轴用密封圈式结构

简易轴用密封圈式结构[4-5]如图 1 所示。该结构采用标准轴用 Yx 形密封圈，以沟槽和挡板对进料弯管进行密封，给料弯管伸入进料口内，进料口带正螺旋以加速强制给料，避免物料堆积在进料口内造成漏料。该密封结构的优点是选用件为标准件，结构简单，在最初使用时密封效果较好，但是随着设备的运转，轴用 Yx 形密封圈与钢件间的磨损较快，密封效果变差，密封圈更换频率较高。

图1 简易轴用密封圈式结构Fig.1 Structure of simple shaft sealing ring

1.2 VD 形橡胶密封圈式结构

VD形橡胶密封圈式结构如图 2 所示。该结构采用标准 VD形橡胶密封圈，以挡板及调整机构等对进料弯管进行密封，给料弯管伸入进料口内，进料口带正螺旋以加速强制给料，避免物料堆积在进料口内造成漏料。该密封结构的优点是选用件为标准件，结构简单，在最初使用时密封效果较好，随着设备的运转，密封唇舌磨损后可暂时通过调整螺栓维持良好的密封效果。缺点和简易轴用密封圈式相同，密封唇舌磨损严重后密封效果变差，密封圈更换频率较高。

图2 VD 形橡胶密封圈式结构Fig.2 Structure of Vd rubber sealing ring

1.3 锥形非金属密封环结构

锥形非金属密封环结构[6]如图 3 所示。在进料弯管上固定锥形非金属密封环，和橡胶密封板间相摩擦，用顶紧螺栓将橡胶密封板压紧，避免了由于橡胶密封和钢件之间摩擦较快使密封结构失效的弊端，同时在进料弯管锥形密封环和进料弯管之间增加了 O 形密封圈，避免了与进料弯管之间由于密封不严产生漏料现象。考虑到磨内矿浆的涌动，还增加了带环槽的进料密封钢结构件，阻止磨内矿浆过多倒流，同时还可将已倒流的矿浆提起，从进料弯管缺口处回流到磨内。从使用情况来看，该密封效果较好，已在磨机进料结构上得到大力推广。不足之处是：受进料口锥段和密封板固定垂直段尺寸的影响，小直径磨机无法使用；密封件在磨机筒体内，更换不够方便。

图3 锥形非金属密封环结构Fig.3 Structure of conical non-metallic sealing ring

1.4 组合密封结构

组合密封结构如图 4 所示。该结构由新型耐磨密封橡胶圈、橡胶板及锥形密封环等组成。密封装置中的锥形密封环嵌有光滑的耐磨陶瓷片，可以大大减小与密封橡胶板 (圈) 间的摩擦，延长了密封环和密封圈的寿命，实际使用时密封效果很好。缺点和锥形非金属密封环一样，密封件在磨机筒体内，更换不方便。

图4 组合密封结构Fig.4 Structure of combined sealing

2 强制密封装置的结构和原理

为了更好地保证进料弯管密封效果，彻底解决漏浆问题，在总结各种密封结构的优缺点后研发了一种安装维护方便的给料强制密封装置。该密封装置主要由水 (气) 管路系统、密封环、防水密封、橡胶板、密封压板、螺栓组、顶丝板和顶丝组成，其结构如图 5所示。

图5 给料强制水 (气) 密封装置结构Fig.5 Structure of forced water (air) sealing device for feeding

该密封装置的原理如下：水 (气) 管路系统中的水(气) 进入密封环中，密封环安装在给料弯管上，密封环上开有出水 (气) 小孔，通过增加的水 (气) 形成压力使矿浆难以到达密封面处，可将即将外溢的矿浆强制压回筒体内部，防止矿浆泄漏，从而达到良好的密封效果。防水密封嵌在密封环左侧的凹槽内，通过螺栓组用密封压板固定在密封环上，防止矿浆从密封环与给料弯管的间隙中泄漏。橡胶板固定在球磨机筒体内部随筒体一起旋转，并用顶丝通过焊接在给料弯管上的顶丝板压紧密封环，使橡胶板紧贴密封环，增强了密封效果。在密封环的斜面上设有凹陷，在凹陷内以及斜面上涂抹润滑脂，起到润滑作用，降低了橡胶板的磨损程度。

3 应用效果

该强制密封装置在国内外大型溢流型球磨机或棒磨机上得到了推广应用，实际运行中密封效果良好，安全可靠。

(1) 在密封环的一侧与给料弯管之间设有防水密封，并通过螺栓组件将密封压板固定在密封环上，防止矿浆经密封环与给料弯管的间隙中泄漏；

(2) 当橡胶板磨损时，通过顶丝调整密封环，使橡胶板始终贴紧密封环，增强了密封效果；

(3) 在密封环的斜面上设有凹陷，在凹陷内以及斜面上涂抹润滑脂，起润滑作用，降低了橡胶板的磨损程度，延长了使用寿命；

(4) 在密封环上设置出水孔与螺纹孔，螺纹孔与进水管路连接，由于水进多出少，因此在密封环内形成水压，可防止矿浆外溢并将其强制压回筒体内部；

(5) 彻底解决了进料弯管处漏浆的问题，节省了用于接漏浆的小车，改善了现场环境，提高了磨矿效率。

4 结语

目前矿用磨机进料弯管密封经过不断的改进完善，已经达到了良好的密封效果，特别是近 3年内使用了该新型给料强制水 (气) 密封装置后，现场漏浆情况已经完全得到解决，减轻了用户负担，提高了磨矿效率，降低了生产成本，带来了显著的经济效益。由于该装置结构简单，现场维护方便，因此具有较强的可操作性和推广性，可广泛用于其他类型的球磨机或棒磨机，也为其他类型磨机给料密封结构的设计提供借鉴。