4.2 Барабанды диірмендер
Барабанды диірмендер барабанның пішіндеріне байланысты екі түрге бөлінеді:
- цилиндрлі;
- конусты.
Цилиндрлі диірмендерді үш түрге айырады:
- қысқа барабан. Барабанның ұзындығы оның диаметріне тең немесе кіші;
- ұзын барабан. Барабанның ұзындығы оның диаметрінен 1,5-3 есе ұзындау;
- құбырлы барабан. Барабанның ұзындығы оның үш диаметрінен ұзындау.
Қысқа және ұзын барабандар осы заманғы байыту фабрикаларында кеңінен қолданылады. Құбырлы барабандар цементтік және алюминий өнеркәсіптерінде қолданылады.
Барабанды диірмен (4.2 - сурет) қуыс денелі барабанды (3) құрайды. Оның екі жақ көлденең беттері қақпақтармен (2) және (4) жабылған. Барабанның 40-45 % көлемі ұсақтаушы денелермен толтырылған. Қақпақтардың ортаңғы тұсында құбырлар орналасқан. Құбырлардың біреуі (1) арқылы бастапқы материал диірменге толтырылады, ал екіншісі (5) арқылы ұнтақталған өнім шығарылады. Құбырлар подшипниктерге сүйенеді, ал барабанды диірмен горизонтальды ось төңірегінде айналады. Барабанның айналымы кезінде ұнтақтаушы денелер үйкеліс күштері және ортадан тепкіш күштері әрекетінен оның ішкі бетіне қысыла қандайда бір биіктікке көтеріліп төмен қарай құлайды немесе жылжиды. Материалдың ұнтақталуы оның барабанның ұзын бойымен жылжу кезінде ұнтақтаушы денелердің әрекетімен жүзеге асырылады. Барабанның ішімен материалдың бойлық ұзындық бойынша жылжуы тиеу мен түсіру деңгейінің өзгерісі әсерінен және бастапқы материалды тоқтаусыз беру салдарынан пайда болады. Сондықтан құбырдың материалды түсіретін (шығаратын) жағындағы диаметрі материалды тиейтін (қабылдайтын) жағындағы диаметрімен салыстырғанда үлкендеу. Барабанды диірменнің айналу жиілігі өскен кезде келесі момент басталады, ұнтақтаушы дене ортадан тепкіш күштердің әсерімен барабанның бетіне қысыла және жабыса барабанмен бірге айналады. Осындай диірменнің айналу жиілілігі сындық (өзгерістік) деп аталады және төменгі формула бойынша анықталады:
nСЫНДЫҚ = 30 / √ R = 42,3 / √ D, мин-1, (4.2)
мұндағы nСЫНДЫҚ – барабанды диірменнің сындық (өзгерістік) айналу жиілілігі, мин-1;
R және D – барабанды диірменнің сәйкес радиусы және диаметрі, м.
Әдетте барабанды диірменнің айналу жиілілігі сандықтың (өзгерістіктің) 0,7-0,85-не тең қабылданады.
Ұнтақталған өнімді шығару тәсіліне байланысты барабанды диірмендер келесі типтерге бөлінеді:
- ұнтақты орталықтан шығару диірмендері (шарлы және стерженьді диірмендер);
- ұнтақты тор арқылы шығару диірмендері (шарлы диірмендер).
4.2 – сурет – Барабанды диірменнің схемалы көрінісі: 1 – бастапқы материалды қабылдаушы құбыр; 2 және 4 – көлденең бетті қақпақтар; 3 – қуыс денелі барабан; 5 – ұнтақталған материалды шығарушы құбыр
Шарлы диірмендер ұнтақты орталықтан шығару және тор арқылы шығару диірмендері болып екі типке бөлінеді. Соңғы тип ұнтақтаудың бірінші және екінші сатысында қолданылады, ал орталықтан шығару диірмендері екінші не үшінші ұнтақтау сатыларында қолданылады.
Ұнтақтау үдірісі негізінде сулы ортада жүргізіледі. Су үдірістің өнімділігіне көп әсер етеді. Сондықтан диірменге түсетін қатты зат пен судың арақатынасы бір белгілі мөлшерде болуы керек. Су көбейген сайын заттың диірмен арқылы өту жылдамдығы артып оның массалық өнімділігі өседі. Бірақ заттың ұнтақталуы төмендейді. Ал, керісінше, су азайса массалы өнімділігі азайып, ұнтақталуы артады. Бірақ кен аса майдаланып кетеді. Орташа есеппен алғанда қатты зат салмағымен су салмағының ара- қатынасы 3:1-ге тең. Яғни, қатты зат үлесі 75 %-ке тең. Қатты кенді ұнтақтағанда суды азайту керек те, жұмсақ кенді ұнтақтағанда суды көбейту қажет. Ұнтақтау үдірісіне өте әсер ететін фактор диірменнің айналу саны. Кен негізінде шарлардың не кен кесектерінің биіктен құлап соғылуымен ұнтақталады. Олар неғұрлым биіктен құласа, соғұрлым олардың соғу күші артады. Ал олардың құлау биіктігі айналу жылдамдығымен анықталады. Бірақ айналу жылдамдығы белгілі мөлшерден артса ортадан тепкіш күш ауырлық күштен басым түсіп, шарлар (кесектер) барабанның ішкі бетіне жабысып онымен бірге айнала бастайды. Қатты кен ұнтақталғанда айналу саны көбірек, ал жұмсақ кен ұнтақталғанда айналу саны азырақ болуы керек.
Барабанды диірмендердің нақтылы өнімділігі диірменнен, мысалы, бір сағатта өтіп шығатын кеннің жалпы массасы емес, сол уақытта ұнтақ ішінде пайда болатын -0,074+0 мм кластың массасымен бағаланады. Соған орай диірменнің массалы өнімділігі төмендегідей формуламен анықталады:
Q = q V / (βK – βИ), т/сағатына, (4.3)
мұндағы q - -0,074+0 мм кластың пайда болуын анықтайтын үлестік өнімділік, т/(м3 сағатына);
V – диірменнің ішкі көлемі, м3;
βK және βИ - -0,074+0 мм кластық диірменге түсетін және одан шығатын зат ішіндегі үлестері.
Қазіргі байыту фабрикаларында кеннің бірінші сатыда ұнтақталуында -0,074+0 мм кластың пайда болуын анықтайтын диірменнің үлестік өнімділігі барабанды диірменнің 1 м3 көлеміне 0,9-1,5 т/сағатына құрайды.
Стерженьді диірменге түсетін материальдың максимальды ірілігі 20-25 мм-ден, ал шарлы диірменде – 10-15 мм-ден аспауы қажет.
Ұнтақты тор арқылы шығаратын шарлы диірмендер (МШР, 4.3 - сурет) цилиндрлі барабаннан (5) тұрады. Оның екі жағына кен түсірілетін (2) және шығарылатын (9) қуыс цапфаларьмен (құбырлармен) бірге құйылып жасалған екі қақпақ (4) және (7) болттармен бекітілген. Барабан цапфалармен (құбырлармен) бетонды тірегіштерге орнатылған сырғымалы подшипниктерде (3) және (8) айналады. Диірменге салынатын шарлардың диаметрі 30-120 мм-ге тең. Шарлар шойыннан немесе болаттан жасалынған. Олардың жалпы көлемі диірмен көлемінің 40-45 %-не тең.
Шар диаметрінің кеннің ірілігіне тәуелділігі төменгі теңдеумен бейнеленеді:
dО = 28 3√ d, мм, (4.4)
мұндағы dО – шардың диаметрі, мм;
d – диірмендегі кен кесегінің орташа өлшемі, мм.
Диірменнің барабаны мен қақпақтары тез тозбау үшін олар ішкі тұсынан жекеленген плиталармен (13) футераландырылады (қапталынады). Кіші диірмендер үшін плиталардың қалыңдығы 50 мм және үлкен диірмендер үшін – 150 мм-ге дейін. Олар болаттан, шойыннан немесе резеңкеден жасалады және болттардың көмегімен барабанға бекітіледі. Барабанда диірменнің жұмысы кезінде қақпақтармен жабылған бір немесе екі көз жіберіп қарайтын люк (6) бар. Диірменнің барабаны дәнекерленген немесе тігілген қалың болат қаңылтыр табағынан жасалады. Барабанның ұнтақты шығаратын тұсында қуысты тор (12) орналасқан. Одан ұнтақталған материал шығарылады. Тор (12) мен қақпақ (7) арасындағы кеңістік радиальды қабырғамен (10) жабдықталған. Қабырға бұл аймақты секторлық камераларға бөледі. Барабанның айналысы кезінде секторлық камералар пульпаны құбырлардың деңгейіне дейін көтереді және одан ұнтақталған материалды шығарады. Бастапқы материал құранды қорекпен (1) қуыс цапфалар арқылы диірменге түсіріледі. Барабанға айналыс шестернядан барабанның бір шетінде орналасқан тісті венецтер (11) арқылы беріледі.
4.3 – сурет – Ұнтақты тор арқылы шығаратын диірменнің схемалы көрінісі: 1 – құранды қорек; 2 және 9 - кен түсірілетін және шығарылатын қуыс цапфалар (құбырлар); 3 және 8 – сырғымалы подшипниктер; 4 және 7 – қақпақтар;
5 – цилиндрлі барабан; 6 - көз жіберіп қарайтын люк; 10 – радиальды қабырға; 11 – тісті венецтер; 12 – тор; 13 – плиталар
Ұнтақты орталықтан шығаратын диірменде (МШЦ) тор жоқ. Сулы ұнтақ диірменнің шығарушы цапфасынан (құбырынан) асып төгілуі арқылы шығады.
Стерженьді диірмендер (МСЦ) орталықты шығарушымен жабдықталынған. Олардың конструкциясы ұнтақты орталықтан шығаратын диірмендермен ұқсас. Ерекшелігі түсіруші және шығарушы цапфалардың диаметрлерінің, барабанның ұзындығының ұлғаюында және ұнтақтайтын дененің әрекеттік принциптерінің айырмашылықтарында. МСЦ типті диірмендерде ұзын металды стерженьдер қолданылады (диірменнің барлық ұзындығы бойынша). Сулы ұнтақ тек цапфадан асып төгілуі арқылы шығады. Кен барабанның ішінде салынған және ұзындықтары барабан ұзындығына жақындау, диаметрлері орташа 50-100 мм-дей болат стерженьдермен ұнтақталады.