КОНУСНАЯ ДРОБИЛКА, ОПОРНАЯ ПЛАСТИНА И НАБОР ОПОРНЫХ ПЛАСТИН Российский патент 2016 года по МПК B02C2/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к конусной дробилке, содержащей первую и вторую дробящие броню, которые образуют рабочий зазор. Первая дробящая броня выполнена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси для того, чтобы дробить материал, поступающий в рабочий зазор, и вертикально поддерживается упорным подшипником, содержащим первую и вторую опорные пластины, которые образуют сферическую поверхность скользящего контакта. Одна из опорных пластин имеет одну или более охлаждающих/смазочных канавок на поверхности скользящего контакта, причем каждая образует канал, продолжающийся от центрального участка поверхности скользящего контакта к ее периферии.

Изобретение дополнительно относится к опорной пластине и набору опорных пластин для такой дробилки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Такая дробилка описана в WO-97/15396-A1, где показана дробилка, в которой первая дробящая броня прикреплена к вращающемуся по кругу вертикальному валу, и в которой упорный подшипник поддерживает этот вал.

Другой пример проиллюстрирован в CA-1235679-A, в котором вертикальный вал является неподвижным, и дробящий конус, поддерживающий первую броню, выполнен с возможностью вращения вокруг вала. Упорный подшипник выполнен с возможностью поддержания дробящего конуса на верхней части вала и включает и кольцевые, и радиальные каналы для смазки. В обоих типах дробилок упорные подшипники подвергаются значительным нагрузкам и воспринимают и круговращательное, и вращательное движение.

Одной проблемой, связанной с обоими вышеуказанными типами дробилок, является то, как улучшить надежность их работы. Неисправная дробилка будет подразумевать не только расходы на ремонт в условиях эксплуатации, но и значительные потери с точки зрения времени производства.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В связи с этим, одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении дробилки с улучшенной надежностью и/или уменьшенными эксплуатационными расходами и, в связи с этим, подходящей опорной пластиной или набором опорных пластин.

Эта задача решается посредством опорной пластины, которая определена в п. 1 формулы изобретения, и набора опорных пластин, который определен в п. 4 формулы изобретения, а также дробилкой, которая определена в п. 5 формулы изобретения.

В частности, дробилка, первоначально отмеченного вида, в этом случае включает опорную пластину с охлаждающими и/или смазочными канавками в виде одной или более спиралей, которые продолжаются от центрального участка поверхности скользящего контакта и к ее периферии. Используя канавки такого вида, возможно получать равномерное распределение канавок по всей поверхности скользящего контакта подшипника без использования разветвления канавок. Это означает, что требуемая функция охлаждения и/или смазывания может быть достигнута в пределах поверхности скользящего контакта, чтобы избегать возникновения «горячих пятен» в упорном подшипнике, вызывающих чрезмерный износ и, в конечном счете, неисправную работу.

В связи с этим, могут быть достигнуты улучшенная надежность и/или сниженные эксплуатационные расходы. Альтернативно, может быть разрешена более высокая нагрузка для заданного уровня обслуживания.

Количество чередующихся спиралей может составлять от 6 до 10.

Упорный подшипник может содержать третью опорную пластину, таким образом образующую вторую поверхность скользящего контакта, которая также может содержать канавки в виде одной или более спиралей. Вторая поверхность скользящего контакта может быть плоской или сферической.

Каждая поверхность скользящего контакта в упорном подшипнике может включать одну опорную пластину, изготовленную из стали, и другую, которая изготовлена из бронзы.

Такой упорный подшипник может использоваться в конусной дробилке, в которой первая дробящая броня прикреплена к вращающемуся по кругу вертикальному валу, и в которой упорный подшипник поддерживает этот вал.

Альтернативно, упорный подшипник может использоваться в конусной дробилке, содержащей неподвижный вертикальный вал и дробящий конус, поддерживающий первую броню, причем дробящий конус выполнен с возможностью вращения вокруг неподвижного вертикального вала. В таком случае, упорный подшипник может быть выполнен с возможностью поддержания дробящего конуса на верхней части неподвижного вертикального вала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 схематично иллюстрирует конусную дробилку.

Фиг. 2 показывает упорный подшипник с тремя опорными пластинами.

Фиг. 3a показывает опорную пластину уровня техники с кольцевыми охлаждающими/смазочными канавками.

Фиг. 3b показывает опорную пластину уровня техники с охлаждающими/смазочными канавками звездообразной конфигурации.

Фиг. 4 иллюстрирует опорную пластину согласно альтернативному варианту настоящего изобретения.

Фиг. 5A-5C иллюстрируют различные конфигурации опорной пластины.

Фиг. 6 схематично иллюстрирует конусную дробилку, относящуюся к типу, не содержащему верхнего подшипника.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1 схематично иллюстрирует конусную дробилку в поперечном сечении. В дробилке 1 подлежащий дроблению материал вводится в рабочий зазор 3, образованный между первой дробящей броней 5 и второй дробящей броней 7. Первая дробящая броня 5 неподвижно установлена на дробящем конусе 9, который в свою очередь неподвижно установлен на вертикальном валу 11. Вторая дробящая броня 7 неподвижно установлена на раме (не показана) дробилки 1.

Вертикальный вал 11, дробящий конус 9 и первая дробящая броня выполняют круговращательное движение. В результате этого движения рабочий зазор 3 непрерывно меняет форму. Две дробящих брони 5, 7 сближаются друг с другом вдоль одной вращающейся образующей и отдаляются друг от друга вдоль другой, диаметрально противоположной образующей. Когда дробящие брони сближаются друг с другом, материал дробится, а когда дробящие брони отдаляются друг от друга, новый материал подается в рабочий зазор.

Имеются различные пути, доступные для получения вышеуказанного круговращательного движения. В проиллюстрированном случае эксцентриковое устройство 13 выполнено с возможностью вращения вокруг нижнего участка вертикального вала 11. Приводной вал (не показан) выполнен с возможностью вращения эксцентрикового устройства 13. Вертикальный вал 11 на его верхнем конце поддерживается верхним подшипником (не показан), прикрепленным к раме. Когда эксцентриковое устройство 13 вращается при работе дробилки 1, вертикальный вал 11 и дробящий конус 9, установленный на нем, будут выполнять требуемое круговращательное движение. В дополнение к круговращательному движению подвергаемый дроблению материал будет дополнительно заставлять вертикальный вал 11 вращаться в направлении, противоположном круговращательному движению.

Вертикальный вал 11 поддерживается на его нижнем конце упорным подшипником 15, который очень схематично проиллюстрирован на фиг. 1. Настоящее изобретение относится к улучшению в этом упорном подшипнике, как будет обсуждено ниже. Упорный подшипник 15 представляет собой критический компонент, который должен быть способен воспринимать тяжелые аксиальные нагрузки, при этом обеспечивая круговращательное движение вертикального вала 11, а также его вращение.

В проиллюстрированном случае упорный подшипник 15 поддерживается посредством поршня 17, который обеспечивает аксиальное движение вертикального вала 11. Перемещение вала вверх, например, будет уменьшать полную ширину рабочего зазора 3, что подразумевает более высокую нагрузку и более мелко дробленый материал на выходе.

Фиг. 2 показывает упорный подшипник 15, подходящий для дробилки на фиг. 1, с тремя горизонтальными опорными пластинами 19, 21, 23. Верхняя опорная пластина 19 неподвижно прикреплена к вертикальному валу 11, и нижняя опорная пластина 23 неподвижно прикреплена к поршню 17 на фиг. 1. Промежуточная опорная пластина 21 занимает место между верхней и нижней опорными пластинами 19, 23, тем самым создавая одну верхнюю поверхность 25 и одну нижнюю поверхность 27 скользящего контакта. Обычно, каждая из верхней и нижней опорных пластин 19, 23 может быть изготовлена из бронзового сплава, и промежуточная опорная пластина 21 может быть изготовлена из стали или чугуна, хотя возможно несколько других конфигураций, которые будут обсуждены позже. Под бронзой здесь подразумевается медный сплав, включающий добавки, например, олова, алюминия, марганца и т.д.

Верхняя поверхность 25 скользящего контакта является сферической, причем нижняя поверхность верхней опорной пластины 19 является выпуклой, и верхняя поверхность промежуточной опорной пластины 21 является вогнутой. Кривизна этих поверхностей приблизительно соответствует половине расстояния до верхнего подшипника вертикального вала 11 так, что верхняя поверхность 25 скользящего контакта обеспечивает круговращательное движение вала, распределяя движение вбок равномерно между поверхностями скользящего контакта. В состоянии, проиллюстрированном на фиг. 2, вертикальный вал 11 совершил круговращательное движение так, что ось 29 вала смещена влево на упорном подшипнике 15 относительно центральной оси 31, вокруг которой он выполняет круговращательное движение. Верхняя поверхность 25 скользящего контакта воспринимает половину этого движения, а также большую часть вращения, при этом поддерживая вертикальный вал 11. Нижняя поверхность 27 скользящего контакта, которая является плоской, обеспечивает восприятие некоторого вращения вертикального вала 11, а также скользящее движение вбок для восприятия остальной части круговращательного движения. Существуют другие конфигурации, в которых обе поверхности скользящего контакта являются сферическими, как будет обсуждено позже.

Как обозначено штриховыми линиями на фиг. 2, верхняя и нижняя опорные пластины 19, 23 обеспечены охлаждающими/смазочными канавками 33 на верхней и нижней поверхностях 25, 27 скользящего контакта, соответственно. Фиг. 3a показывает общий вид опорной пластины с кольцевыми охлаждающими/смазочными канавками 33 в соответствии с известным уровнем техники.

Со ссылкой на фиг. 2, смазочное масло подается в полость 35, образованную в центре промежуточной опорной пластины 21, через канал 37 в нижней опорной пластине 23 и посредством насоса (не показан). Альтернативно, масло может подаваться через канал (не показан) в поршне 17. Это вытесняет смазочное/охлаждающее масло через канавки 33, причем канавки включают отверстия в полости 35 и на периферии каждой опорной пластины. Это охлаждает опорные пластины 19, 21, 23 и обеспечивает смазочную пленку на поверхностях 25, 27 скользящего контакта, тем самым делая упорный подшипник 15 функциональным.

На фиг. 3a охлаждающие/смазочные канавки 33 традиционно являются прямыми, разветвленными или, как проиллюстрировано, кольцевыми. Кольцевая форма имеет диаметр, достаточный, чтобы пересекаться и с центральной полостью 35, и с внешней периферией опорной пластины, тем самым обеспечивая впуски и выпуски канавки. При использовании в упорном подшипнике канавки образуют каналы вместе с гладкой поверхностью опорной пластины на другой стороне поверхности скользящего контакта. Как первоначально отмечено, такие формы канавок могут образовывать «горячие пятна» особенно в областях 39, в которых расстояние до ближайшей канавки относительно велико. Это подразумевает более высокие суммарные эксплуатационные расходы для дробилки и ограничивает максимальную нагрузку дробилки. Когда используются разветвленные или подобные формы канавок с разветвлениями, например, звездообразная конфигурация на фиг. 3b, масло обычно будет идти по пути с наименьшим сопротивлением потока, это означает, что некоторые ответвления будут передавать очень мало масла непредсказуемым образом.

В связи с этим, настоящее изобретение предлагает дробилку с усовершенствованным упорным подшипником 15. Этот подшипник включает по меньшей мере одну опорную пластину, имеющую одну или более смазочных/охлаждающих канавок 41 в виде спирали, пример которой показан на фиг. 4. Спиральные канавки 41 продолжаются от центральной полости опорной пластины и до ее периферии.

Такая конфигурация приводит к опорной пластине, в которой плотность смазочных/охлаждающих канавок может быть намного более равномерной по всей поверхности опорной пластины по сравнению с конфигурацией на фиг. 3a без канавок, имеющих разветвления какого-либо вида.

Тогда как возможно иметь только одну спиральную канавку, делающую несколько витков, может быть предпочтительным использовать множество чередующихся спиралей, впуски которых равномерно распределены вокруг центральной полости, и выпуски которых равномерно распределены по периферии опорной пластины. Это обеспечивает более низкое сопротивление потока и функцию более равномерного охлаждения по всей поверхности опорной пластины. В проиллюстрированном случае используются шесть спиралей, но подходящим количеством спиралей считается от шести до десяти.

Под спиралью здесь, в общем, подразумевается кривая, которая обвивается вокруг центра, в то же время удаляясь от него. Имеются несколько других типов спиралей, описанных в математической литературе (архимедова или эвольвентная спирали, спирали Ферма, логарифмические спирали, гиперболические спирали, и т.д.). В то время как большинство из них возможны в этом контексте, следует отметить, что одна или более архимедовых спиралей, имеющих постоянное расстояние между последовательными витками, будут обеспечивать более или менее радиально равномерное распределение канавок, которое может быть предпочтительным. Однако если акцентировать внимание на равномерном охлаждении, также может быть предпочтительным позволять незначительное увеличение плотности канавок для компенсации увеличения температуры охлаждающей среды (масла).

Расстояние между смежными канавками является целесообразно достаточно небольшим для обеспечения того, что все положения на гладкой поверхности опорной пластины на другой стороне поверхности скользящего контакта обращаются к канавке по меньшей мере один раз во время круговращательного движения с минимальной величиной хода. В то время как на фиг. 4 спиральные канавки 41 закручиваются против часовой стрелки по траектории от центра к периферии, разумеется, дорожки, закрученные по часовой стрелке, в равной степени возможны.

Фиг. 5A-5C иллюстрируют различные конфигурации набора опорных пластин. Фиг. 5A показывает упорный подшипник с одной поверхностью 25 скользящего контакта, которая создана первой 19 и второй 21 опорной пластиной. Первая опорная пластина имеет выпуклую поверхность на поверхности 25, где вторая опорная пластина 21 имеет вогнутую поверхность с такой же кривизной поверхности. В этом случае поверхность скользящего контакта должна образовывать часть сферы с радиусом, соответствующим расстоянию до точки поворота вертикального вала для того, чтобы нести вертикальную нагрузку при восприятии круговращательного движения. Это означает, что размер рабочего зазора 3 на фиг. 1 не может быть легко отрегулирован путем перемещения вертикального вала 11 вверх или вниз, так как указанное расстояние далее будет изменено. Однако вместо этого возможно сделать внешнюю вторую дробящую броню вертикально подвижной вместо обеспечения регулирования рабочего зазора и тем самым качества изготовленного материала. Вот почему этот тип упорного подшипника обычно является пригодным в дробилке, относящейся к типу, не имеющему верхнего подшипника, который будет кратко обсужден с использованием фиг. 6.

Фиг. 5B иллюстрирует второй вариант, который соответствует упорному подшипнику на фиг. 2. В дополнение к верхней сферической поверхности 25 скользящего контакта нижняя плоская поверхность 27 скользящего контакта используется с добавлением третей опорной пластины 23. Эта конфигурация особенно пригодна в дробилке, которая показана на фиг. 1, в которой вертикальный вал 11 является вертикально регулируемым для того, чтобы изменять размер рабочего зазора. Может быть предпочтительным выполнять сферическую верхнюю поверхность 25 так, чтобы она имела кривизну, соответствующую сфере с радиусом около половины расстояния до верхнего подшипника. Это означает, что круговращательное движение вертикального вала будет заставлять смещаться опорные пластины на одинаковую величину на обеих поверхностях скользящего контакта.

Если расстояние до верхнего подшипника незначительно отличается от двойного радиуса сферы кривизны, это значит только, что круговращательное движение будет незначительно неравномерно распределено между поверхностями. Предпочтительно сохранять это распределение максимально равномерным, так как это также делает износ и температуру равными между поверхностями.

Дополнительно, это обеспечивает одинаковое содержание смазки и охлаждение для обеих поверхностей за счет, в большей степени, круговращательного движения, которое отводит смазочное масло из спиральных каналов на поверхность скользящего контакта, причем вращательное движение является сравнительно медленным.

Фиг. 5C показывает третий вариант, в котором вторая поверхность 27 скользящего контакта также является сферической, но выпуклой в противоположном направлении по сравнению с первой поверхностью 25 так, что промежуточная опорная пластина является незначительно вогнутой. Это обеспечивает более изогнутую верхнюю поверхность, что подразумевает лучшие свойства саморегулирования, при до сих пор равномерном распределении круговращательного движения между верхней и нижней поверхностями.

Независимо от того, какая конфигурация используется, существуют несколько других вариантов в отношении материалов, которые могут использоваться в опорных пластинах и на их поверхностях, а также в отношении того, на какой стороне каждой поверхности скользящего контакта должны быть размещены охлаждающие/смазочные канавки. Например, в конфигурации на фиг. 5B промежуточная опорная пластина 21 может быть изготовлена из стали, так как эта опорная пластина является чашеобразной и может подвергаться существенному радиальному напряжению растяжения во время круговращательного движения. Верхняя и нижняя опорные пластины 19, 23 могут быть изготовлены из латунного сплава, например, 80% меди, 10% свинца и 10% олова (весовые соотношения), который имеет хорошие теплообменные свойства. Охлаждающие/смазочные канавки могут быть образованы в верхней и нижней пластинах или в промежуточной пластине. Если канавки образованы только в промежуточной пластине, может быть предпочтительным смещать канавки в верхней и нижней поверхностях пластины таким образом, что они в большей степени не выровнены. Это может быть выполнено, например, поворотом рисунка на одной стороне на несколько градусов по часовой стрелке по сравнению с рисунком на другой стороне так, что один канал на одной стороне заканчивается между двумя каналами на другой стороне, и улучшает конструкционную прочность промежуточной пластины. Дополнительно, достигается более равномерное распределение тепла по всей опорной пластине.

Другой вариант заключается в использовании верхней, нижней и промежуточной опорных пластин, которые все изготовлены из стали или чугуна, и в котором по меньшей мере одна поверхность в каждой поверхности скользящего контакта обеспечена уменьшающим трение слоем подшипникового сплава, например, сплава на основе кобальта, например, STELLITE (торговый знак), обычно с толщиной до максимум нескольких миллиметров. В этом контексте возможны другие подшипниковые сплавы, например, бронзовый сплав. Значит, коэффициенты теплового расширения опорных пластин могут по существу быть одинаковыми, при условии, что толщина слоя подшипникового сплава является не слишком большой.

Фиг. 6 схематично иллюстрирует конусную дробилку, относящуюся к типу, не имеющему верхнего подшипника, который далее будет кратко описан. Этот тип дробилки включает вертикальный вал 41, который не вращается по кругу и может быть неподвижно прикреплен к раме дробилки. Для получения круговращательного движения дробящий конус может вращаться по кругу вокруг вертикального вала 41 путем вращения эксцентрикового устройства 43, радиально размещенного между валом и дробящим конусом 9. Вертикальный вал 41 поддерживает дробящий конус посредством упорного подшипника 15, который может относиться, например, к типу с одной поверхностью скользящего контакта, показанному на фиг. 5A. Дробилка включает первую внутреннюю дробящую броню 5, поддерживаемую дробящим конусом 9, и вторую внешнюю дробящую броню 7, поддерживаемую рамой дробилки, как в дробилке, относящейся к типу, описанному в связи с фиг. 1. Для регулирования рабочего зазора 3 внешняя дробящая броня 7 может быть вертикально регулируемой. В качестве альтернативы, дробящий конус 9 может быть вертикально регулируемым.

Изобретение не ограничивается вышеописанными примерами и может быть изменено и преобразовано различными путями в пределах объема охраны приложенной формулы изобретения. Например, следует отметить, что выражение «смазочная/охлаждающая канавка» может относиться к канавкам, обеспечивающим и эффект смазки, и эффект охлаждения, а также любой из этих эффектов. Дополнительно, возможно обеспечение дополнительных охлаждающих каналов, например, в промежуточной опорной пластине, в которой каналы не соединены непосредственно с поверхностью скользящего контакта.

Изобретение относится к конусной дробилке, опорной пластине и набору опорных пластин для конусной дробилки. Конусная дробилка выполнена с первой и второй дробящей бронями, образующими рабочий зазор. Первая дробящая броня выполнена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и вертикально поддерживается упорным подшипником, содержащим первую и вторую опорные пластины, образующие сферическую поверхность скользящего контакта. Одна из опорных пластин конусной дробилки имеет одну или более охлаждающих и/или смазочных канавок на поверхности скользящего контакта, выполненных в виде одной или более спиралей, продолжающихся от центра поверхности скользящего контакта к ее периферии. Опорные пластины, набор таких пластин обеспечивают равномерное распределение охлаждающих/смазочных материалов. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Опорная пластина (19, 21, 23) для конусной дробилки, содержащая одну или более охлаждающих/смазочных канавок на поверхности, обращенной к поверхности скользящего контакта, причем каждая канавка образует канал, продолжающийся от центрального участка поверхности скользящего контакта до ее периферии, отличающаяся тем, что охлаждающие/смазочные канавки (41) выполнены в виде одной или более спиралей, продолжающихся от центрального участка поверхности скользящего контакта и к ее периферии.

2. Опорная пластина по п. 1, содержащая множество канавок в виде чередующихся спиралей.

3. Опорная пластина по п. 2, в которой количество спиралей составляет 6-10.

4. Набор опорных пластин для конусной дробилки, содержащий по меньшей мере две опорные пластины, по меньшей мере одна из которых выполнена по любому из пп. 1-3.

5. Конусная дробилка, содержащая первую (5) и вторую (7) дробящую броню, образующие рабочий зазор (3), при этом первая дробящая броня выполнена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси для того, чтобы дробить материал, поступающий в рабочий зазор, причем первая дробящая броня вертикально поддерживается упорным подшипником (15), содержащим первую (19) и вторую (21) опорную пластины, образующие сферическую поверхность (25) скользящего контакта между ними, в которой одна из опорных пластин имеет одну или более охлаждающих/смазочных канавок на поверхности скользящего контакта, причем каждая образует канал, продолжающийся от центрального участка поверхности скользящего контакта до ее периферии, отличающаяся тем, что охлаждающие/смазочные канавки (41) выполнены в виде одной или более спиралей, продолжающихся от центрального участка поверхности скользящего контакта и по направлению к ее периферии.

6. Конусная дробилка по п. 5, в которой указанная одна из опорных пластин содержит множество канавок в виде чередующихся спиралей.

7. Конусная дробилка по п. 6, в которой количество спиралей составляет 6-10.

8. Конусная дробилка по любому из пп. 5-7, в которой упорный подшипник дополнительно содержит третью опорную пластину (23) и вторую поверхность (27) скользящего контакта между второй и третьей опорными пластинами, причем вторая или третья опорные пластины также содержат одну или более канавок в виде спиралей, образующих охлаждающие/смазочные каналы во второй поверхности скользящего контакта.

9. Конусная дробилка по п. 8, в которой вторая поверхность скользящего контакта является плоской.

10. Конусная дробилка по п. 8, в которой вторая поверхность скользящего контакта является сферической так, что вторая опорная пластина (21) является вогнутой.

11. Конусная дробилка по любому из пп. 5-7, в которой в каждой поверхности скользящего контакта одна опорная пластина изготовлена из стали, а другие - из бронзы.

12. Конусная дробилка по любому из пп. 5-7, в которой сердцевина каждой опорной пластины изготовлена из стали или чугуна, причем каждая поверхность скользящего контакта содержит по меньшей мере одну поверхность опорной пластины, покрытую слоем подшипникового сплава.

13. Конусная дробилка по любому из пп. 5-7, в которой первая дробящая броня прикреплена к вращающемуся по кругу вертикальному валу (11), при этом упорный подшипник поддерживает указанный вал.

14. Конусная дробилка по любому из пп. 5-7, содержащая неподвижный вертикальный вал (41) и дробящий конус (9), поддерживающий первую броню (5), при этом дробящий конус выполнен с возможностью вращения вокруг неподвижного вертикального вала, и упорный подшипник выполнен с возможностью поддержания дробящего конуса на верхней части неподвижного вертикального вала.