ЭКСЦЕНТРИКОВЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ВРАЩАТЕЛЬНОЙ ИЛИ КОНУСНОЙ ДРОБИЛКИ
ECCENTRIC ASSEMBLY FOR ROTATING OR CONE CRUSHER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к эксцентриковому узлу для использования во вращательной дробилке или конусной дробилке. Изобретение также относится к дробилке, содержащей такой эксцентриковый узел, и к узлу противовеса для использования в таком эксцентриковом узле и/или такой вращательной или конусной дробилке.
Конусные дробилки и вращательные дробилки представляют собой два типа систем дробления горной породы, которые обычно разбивают горную породу, камень или другой материал в размольной щели между неподвижным элементом и подвижным элементом. Конусная или вращательная дробилка содержит узел головки, включающий дробильную головку, которая вращается вокруг вертикальной оси внутри неподвижной чаши, прикрепленной к основной раме камнедробилки. Дробильная головка представляет собой сборный окружающий эксцентрик, который вращается вокруг неподвижного вала для передачи вращательного движения к дробильной головке, которая дробит горную породу, камень или другой материал в размольной щели между дробильной головкой и чашей. Эксцентрик может приводиться в действие посредством различных силовых приводов, таких как прикрепленная шестерня, ведомая зубчатым колесом и узлом промежуточного вала, а также ряда механических источников энергии, таких, как электрические двигатели или двигатели внутреннего сгорания.
Вращательное движение дробильной головки относительно неподвижной чаши измельчает горную породу, камень или другой материал, когда он проходит через размольную щель. Измельченный материал выходит из конусной дробилки через нижнюю часть размольной щели.
Во время работы конусной или вращательной дробилки, вращательное движение узла головки и мантии и смещенное вращение эксцентрика создают большие несбалансированные силы.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В попытке компенсировать большие несбалансированные силы, возникающие во время работы конусной или вращательной дробилки, узел противовеса соединяется с эксцентриком для вращения с ним.
В некоторых из решений по предшествующему уровню техники, противовес, однако, находится далеко от центра тяжести движущихся частей внутри дробилки, так что остается эффект изгиба, который влияет на основной вал дробилки.
Патент США 2012/0223171 A1 относится к узлу противовеса для использования в конусной дробилке. В целом, узел противовеса вращается наряду с эксцентриком вокруг неподвижного основного вала в конусной дробилке. Узел противовеса обеспечивает баланс для смещенного вращения эксцентрика и вращательного движения узла головки и мантии. Узел противовеса установлен для вращения с эксцентриком и включает тело противовеса, имеющее, в целом, кольцевую форму. Тело противовеса узла противовеса в одном варианте осуществления включает в себя как утяжеленную секцию, так и не утяжеленную секцию, которые соединены друг с другом для образования, в целом, кольцевой формы для отливки. Противовесное кольцо расположено таким образом, чтобы окружать эксцентрик, тем самым, добавляя радиальные размеры дробилки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Принимая во внимание вышеизложенное, настоящее изобретение обеспечивает эксцентриковый узел для использования во вращательной или конусной дробилке по п.1 формулы изобретения.
Вращательная или конусная дробилка, в которой используется эксцентриковый узел согласно изобретению, содержит основной вал, имеющий продольное удлинение вдоль центральной оси дробилки, узел головки, включающий в себя дробильную головку, снабженную первой дробильной оболочкой, и раму, снабженную второй дробильной оболочкой, причем первая и вторая дробильные оболочки между ними образуют размольную щель. Эксцентриковый узел снабжен внутренней периферийной поверхностью и внешней периферийной поверхностью, эксцентрично расположенной относительно внутренней периферийной поверхности, причем внутренняя периферийная поверхность эксцентрикового узла расположена для опирания на основной вал так, что эксцентриковый узел выполнен с возможностью вращения вокруг упомянутой центральной оси, и при этом внешняя периферийная поверхность эксцентрикового узла расположена для опирания на дробильную головку.
В соответствии с изобретением, эксцентриковый узел включает в себя первую эксцентриковую часть и вторую эксцентриковую часть, которая выполнена с возможностью размещения на расстоянии от первой эксцентриковой части в направлении вдоль центральной оси.
Путем обеспечения первой и второй эксцентриковых частей, отделенных друг от друга в направлении вдоль центральной оси, расположение эксцентрикового узла становится более гибким и может быть соответствующим образом отрегулировано с тем, чтобы обеспечить оптимальное перемещение дробильной головки с учетом желаемого дробления.
Эксцентриковый узел может быть дополнительно снабжен промежуточным элементом, расположенным между первой эксцентриковой частью и второй эксцентриковой частью в направлении вдоль центральной оси. Этот промежуточный элемент имеет либо не эксцентричную форму, либо, по меньшей мере, эксцентричность, которая отличается от эксцентричности первой и второй эксцентриковых частей. Таким образом, вращательное движение узла головки сообщается первой и второй эксцентриковым частям эксцентрикового узла, тогда как промежуточный элемент расположен между двумя эксцентриковыми частями.
Промежуточный элемент, предпочтительно, соединен с первой и/или второй эксцентриковыми частями, с тем, чтобы вращаться вместе с ними. Промежуточный элемент может быть образован или в виде единой детали с первой и/или второй эксцентриковой частью, или образован отдельно от и соединен с первой и/или второй эксцентриковой частью.
Промежуточный элемент может быть выполнен в виде элемента втулочного типа, окружающего основной вал, предпочтительно с зазором между внешней периферией основного вала и внутренней периферией промежуточного элемента втулочного типа. Форма промежуточного элемента, таким образом, по существу соответствует форме основного вала. В некоторых вариантах осуществления, промежуточный элемент, следовательно, имеет, по существу, форму конуса. Промежуточный элемент также может иметь, по меньшей мере, две секции, имеющие разные наклоны относительно центральной оси, в частности, если соответствующим образом сконфигурирован основной вал.
Эксцентриковый узел может быть дополнительно снабжен узлом противовеса, включающим тело противовеса, причем узел противовеса выполнен с возможностью вращения вместе с эксцентриковым узлом и компенсации несбалансированных сил, генерируемых вращательным движением узла головки и смещенным вращением эксцентриковых частей.
Для обеспечения вращения узла противовеса вместе с эксцентриковым узлом, узел противовеса, предпочтительно, соединен с эксцентриковым узлом.
Располагая тело противовеса между первой и второй эксцентриковыми частями в направлении вдоль центральной оси, возможно выровнять нагрузку и уравновесить нагрузку, уменьшая или устраняя изгибный эффект без увеличения радиальных размеров конусной или вращательной дробилки в целом.
Тело противовеса может иметь, по меньшей мере, частично цилиндрическую внешнюю поверхность, предпочтительно, в нижней секции тела противовеса. Альтернативно или дополнительно, тело противовеса может иметь, по меньшей мере, частично суживающуюся внешнюю поверхность, предпочтительно, в верхней секции тела противовеса. Тело противовеса может иметь, по меньшей мере, две секции, если смотреть в направлении вдоль центральной оси, внешние периферийные поверхности, которые имеют разные наклоны относительно центральной оси. В любом одном из этих вариантов осуществления, форма противовеса сконструирована так, чтобы получить желаемое распределение массы и центр тяжести узла противовеса.
Периферийное положение противовеса соответствующим образом выбирается таким образом, чтобы компенсировать силы, прилагаемые эксцентриковыми поверхностями двух эксцентриковых частей во время вращения эксцентрика: утяжеленная секция противовеса может быть в целом противоположной широкому участку эксцентрика, в то время как не утяжеленная секция, в целом, расположена напротив тонкого участка эксцентрика.
В вариантах осуществления, в которых эксцентриковый узел включает в себя промежуточный элемент, как описано выше, который имеет, например, форму втулки и продолжается между первой и второй эксцентриковыми частями, тело противовеса может соответствующим образом быть соединено с промежуточным элементом. Тело противовеса может быть выполнено в виде единой части с промежуточным элементом, или тело противовеса может быть образовано отдельно от промежуточного элемента и соединено с ним, например, путем сварки. Таким образом, узел из двух эксцентриковых частей, промежуточного элемента, продолжающегося между ними, и тела противовеса, прикрепленного к промежуточному элементу, расположен таким образом, чтобы вращаться вместе.
Если тело противовеса имеет, по меньшей мере, частично суживающуюся внешнюю поверхность, предпочтительно в верхней секции тела противовеса, то сужение тела противовеса может также следовать за сужением промежуточного элемента.
Настоящее изобретение также относится к вращательной или конусной дробилке по п.13 формулы изобретения.
Вращательная или конусная дробилка может дополнительно содержать узел противовеса, включающий тело противовеса, причем узел противовеса сконфигурирован так, чтобы компенсировать несбалансированные силы, генерируемые вращательным движением узла головки, и смещенным вращением эксцентрикового узла. Тело противовеса может быть расположено между верхней и нижней эксцентрическими частями, как показано, в направлении вдоль центральной оси. Узел противовеса может быть сконфигурирован и расположен таким образом, что его центр тяжести расположен, по существу, на той же вертикальной высоте, что и центр тяжести эксцентрикового узла и узла головки вместе, и диаметрально противоположно ему.
Наконец, настоящее изобретение обеспечивает узел противовеса для использования в эксцентриковом узле и/или во вращательной или конусной дробилке согласно изобретению, причем узел противовеса сконфигурирован таким образом, чтобы компенсировать несбалансированные силы, создаваемые вращательным движением узла головки и смещенным вращением эксцентрикового узла вращательной или конусной дробилки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеупомянутые, а также дополнительные объекты, признаки и преимущества настоящего изобретения будут лучше поняты посредством нижеследующего иллюстративного и неограничивающего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, где одни и те же ссылочные позиции будет использоваться для аналогичных элементов, на которых:
Фиг.1 схематично показывает вращательную дробилку согласно первому варианту осуществления;
Фиг.2 представляет собой частичное увеличение эксцентрикового узла; и
Фиг.3 схематично показывает вращательную дробилку согласно второму варианту осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг.1 схематично иллюстрирует вращательную дробилку 1 в разрезе. Вращательная дробилка 1 имеет вертикально продолжающийся основной вал 2 и раму 4. Вал 2 имеет продольную ось, совпадающую с центральной осью А дробилки.
Предусмотрен эксцентриковый узел, который включает в себя первую и вторую эксцентриковую часть, которые в настоящем варианте осуществления состоят из первого, верхнего и второго нижнего эксцентрикового кольца 10, 11. Эксцентриковые части или кольца 10, 11 с возможностью вращения поддерживаются вокруг вала 2 посредством двух вращательных подшипников вала, которые в настоящем варианте осуществления сконфигурированы посредством вращательных втулок 20 и 21 скольжения. Каждое из двух эксцентриковых колец 10, 11 снабжено первой или внутренней периферийной поверхностью 10а, 11а (см. Фиг.2) и второй или внешней периферийной поверхностью 10b, 11b (см. Фиг.2), которая эксцентрично расположена относительно первой периферийной поверхности 10а, 11а.
Головка 12 дробилки является радиально поддерживаемой и вращательной вокруг эксцентриковых колец 10, 11 через другую пару вращательных подшипников, в этом случае также вращательных втулок 30 и 31 скольжения. Вместе, подшипники 20, 21 вала и подшипники 30, 31 головки образуют эксцентриковое подшипниковое устройство для направления дробильной головки 12 вдоль траектории вращения.
Приводной вал 14 соединен с приводным двигателем и снабжен шестерней 15. Приводной вал 14 выполнен с возможностью вращения нижнего эксцентрикового кольца 11 посредством шестерни 15, зацепляющей зубчатый венец 16, установленный на нижнем эксцентриковом кольце 11.
Когда приводной вал 14 вращает нижнее эксцентриковое кольцо 11, во время работы дробилки 1 дробильная головка 12, установленная на нем, будет выполнять вращательное движение.
Внутренняя дробильная оболочка 13, также называемая мантией, установлена на дробильной головке 12. Дробильная головка 12 и мантия 13 являются частями общего узла головки. Внешняя дробильная оболочка 5, также называемая чашей, установлена на раме 4. Размольная щель 24 образована между двумя дробильными оболочками 13, 5. Когда дробилка 1 работает, материал, который должен быть раздроблен, вводится в размольную щель 24 и дробится между мантией 13 и чашей 5 в результате вращательного движения дробильной головки 12, во время этого движения мантия 13 приближается к внешний оболочке 5 вдоль образующей вращения и отходит от нее вдоль диаметрально противоположной образующей.
Как показано на фиг.2, верхний подшипник 30 головки имеет диаметр D1, который образован как диаметр внешней поверхности скольжения верхнего эксцентрикового кольца 10 на верхнем подшипнике 30 головки. Нижний подшипник 31 головки имеет диаметр D2, который образован как диаметр внешней поверхности скольжения нижнего эксцентрикового кольца 11 на нижнем подшипнике 31 головки. В раскрытом варианте осуществления два внешних диаметра D1 и D2 являются различными, при этом диаметр D1 меньше диаметра D2. В альтернативном варианте осуществления два внешних диаметра D1 и D2 являются равными. В еще одном варианте осуществления диаметр D1 больше, чем диаметр D2.
Верхний подшипник 20 головки имеет диаметр D3, который образован как диаметр внутренней поверхности скольжения верхнего эксцентрикового кольца 10 на верхнем подшипнике 20 головки. Нижний подшипник 21 головки имеет диаметр D4, который образован как диаметр внутренней поверхности скольжения нижнего эксцентрикового кольца 11 на нижнем подшипнике 21 головки. В раскрытом варианте осуществления два внутренних диаметра D3 и D4 являются различными, при этом внутренний диаметр D3 является меньше, чем диаметр D4. Следует отметить, что это также приводит к тому, что основной вал 2 имеет больший диаметр в области нижнего эксцентрикового кольца 20 и меньший диаметр в области верхнего эксцентрикового кольца 10 с конусообразным участком между ними. В альтернативном варианте осуществления два внутренних диаметра D1 и D2 являются равными. В еще другом варианте осуществления два внутренних диаметра D3 и D4 являются различными, при этом внутренний диаметр D3 является больше, чем внутренний диаметр D4.
Верхнее и нижнее эксцентриковые кольца 10, 11 вертикально разделены вдоль центральной оси А на расстояние d. Между верхним и нижним эксцентриковыми кольцами 10, 11, как видно в вертикальном направлении, предусмотрена промежуточная часть, которая в настоящем варианте осуществления сконфигурирована не эксцентриковой несущей втулкой 41. На верхнем конце, несущая втулка 41 соединена с верхним эксцентриковым кольцом 10, а на нижнем ее конце несущая втулка 41 соединена с нижним эксцентриковым кольцом 11, так что несущая втулка 41 и эксцентриковые кольца 10, 11 вращаются в унисон вокруг основного вала 2.
Следует отметить, что промежуточный элемент или несущая втулка 41 необязательно должны быть не эксцентриковыми, но любой их эксцентриситет, по меньшей мере, отличается от эксцентриситета первого и второго эксцентриковых колец 10, 11.
Несущая втулка 41, в свою очередь, является частью узла 40 противовеса. Узел 40 противовеса дополнительно включает в себя тело 42 противовеса, собранное на внешней периферийной поверхность несущей втулки 41. Узел 40 противовеса предназначен для обеспечения баланса для смещения вращения эксцентриковых колец 10, 11 вокруг неподвижного основного вала 2 и вращательного движения дробильной головки 12 и мантии 13.
Ссылаясь теперь к фиг.2 показан один вариант осуществления узла 40 противовеса согласно настоящему изобретению. Как иллюстрировано на Фиг.2, узел 40 противовеса выполнен из несущей втулки 41 и тела 42 противовеса как такового, который представляет собой литой компонент в настоящем варианте осуществления, но другие способы образования тела 42 противовеса рассматриваются как находящиеся в пределах объема настоящее раскрытие. Несущая втулка 41 представляет собой тонкостенный элемент конструкции, который, в целом, имеет форму конуса в настоящем варианте осуществления, причем коническая форма несущей втулки 41 соответствует конической форме основного вала 2 или его конической секции, соответственно. Тело 42 противовеса прикреплено к несущей втулке 41 с тем, чтобы образовать утяжеленную секцию узла 40 противовеса, которая является, в целом, противоположной широким участкам эксцентриковых колец 10, 11, тогда как не утяжеленная секция узла 40 противовеса, то есть та часть несущей втулки 41, которая не несет тело 42 противовеса, является, в целом, противоположной тонким участкам эксцентриковых колец 10, 11. Тело 42 противовеса может быть прикреплено к несущей втулке 41, например, посредством сварки или посредством болтов, штифтов или заклепок.
Тело 42 противовеса может быть изготовлено из любого подходящего материала, например, стали, чугуна, свинца или обедненного урана. Тело 42 противовеса может быть изготовлено из того же материала, что и эксцентриковые кольца 10, 11, или, в частности, если пространство ограничено, из материала, который имеет более высокую плотность, чем материал, используемый для эксцентриковых колец 10, 11.
Для достижения оптимальных условий баланса, масса и центр тяжести эксцентрикового узла и узла головки вместе должны быть компенсированы массой и центром тяжести узла 40 противовеса. Для того чтобы определить правильную форму и расположение тела 42 противовеса, масса и центр тяжести движущихся частей внутри дробилки, то есть узел головки (включая головку 12 дробилки, оболочку, установленную на ней, и связанные с ней уплотнения и вкладыши), и эксцентриковый узел, поэтому, рассчитываются первыми. Форма тела 42 противовеса, затем, конструируется так, чтобы узел 40 противовеса компенсировал эксцентриситет массы эксцентрикового узла и узла головки. Тем самым, эксцентриковый узел, узел противовеса и узел головки уравновешиваются так, чтобы не создавать никаких горизонтальных сил на фундамент. Силы и моменты, действующие на основной вал во время работы дробилки, являются сбалансированными, что позволяет обеспечить гладкую и относительно бесшумную работу дробилки.
Для достижения этой балансировки сил, узел 40 противовеса сконфигурирован и расположен так, что в отношении вертикального положения, центр тяжести узла 40 противовеса расположен максимально близко к центру тяжести эксцентрикового узла и узла головки вместе взятых, в то время как центр тяжести узла 40 противовеса расположен диаметрально противоположно центру тяжести эксцентрикового узла и узла головки, как видно в радиальном направлении. Для того чтобы разместить центр тяжести тела 42 противовеса, соответственно, несущая втулка 41 и тело 42 противовеса специально сконфигурированы. В настоящем варианте осуществления, несущая втулка 41 имеет, в целом, форму конуса. Тело 42 противовеса имеет нижнюю секцию с цилиндрической внешней поверхностью, и верхнюю секцию с конической внешней поверхностью, причем конусность, по существу, следует за конусностью несущей втулки. Следует отметить, что форма тела 42 противовеса может быть произвольно выбрана до тех пор, пока форма соответствующим образом обеспечивает требуемый центр тяжести узла противовеса и до тех пор, пока противовес соответствует доступному пространству.
Следует отметить, что узел 40 противовеса не обязательно должен полностью компенсировать силы, создаваемые смещением вращения эксцентриковых колец 10, 11 вокруг неподвижного основного вала 2 и вращательного движения дробильной головки 12. Кроме того, мантия 13 подвергается износу, так что центр тяжести движущихся частей изменяется со временем. Чтобы учитывать этот износ, узел 40 противовеса может, например, быть сконструирован для случая когда мантия 13 наполовину изношена, чтобы поддерживать баланс в течение определенного периода времени.
Фиг.3 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления, который отличается от варианта осуществления по фигурам 1 и 2 тем, что не эксцентриковая несущая втулка 41 узла 40 противовеса образована как одно целое с верхним 10 и нижним 11 эксцентриковыми кольцами, а не приварена к ним.
Дробилка по фиг.3 дополнительно отличается от той, что показана на фигурах 1 и 2, тем, что несущая втулка 41 имеет две секции, имеющие разные наклоны относительно центральной оси А, снова следуя соответствующей форме основного вала 2. Также, в варианте осуществления по фиг.3, тело 42 противовеса имеет две секции, внешние периферические поверхности которых имеют разные наклоны относительно центральной оси А.
Хотя описанные выше варианты осуществления относятся к стационарной дробилке, решение согласно настоящему изобретению также применимо к передвижным дробильным установкам. Как объяснено выше, обеспечение первой и второй эксцентриковых частей согласно настоящему изобретению позволяет улучшить балансировку движущихся частей в дробилке, что, в свою очередь, может уменьшить резонансные колебания. Это может быть особенно выгодным для мобильного оборудования, которое имеет менее жесткую опору, чем стационарная дробилка.