ПРЕПЯТСТВУЮЩАЯ ВРАЩЕНИЮ СИСТЕМА ДЛЯ ГОЛОВКИ КОНУСНОЙ ДРОБИЛКИ
SYSTEM TO PREVENT CONICAL CRUSHER HEAD ROTATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к конструктивной системе, применяемой к конусной дробилке такого типа, которая содержит корпус, верхний кожух и вертикальный вал, установленные в корпусе, и коническую головку, которая расположена внутри верхнего кожуха для образования полости дробления между ними, и которая смещается в колебательном перемещении вокруг вертикального вала посредством эксцентрикового элемента, который поддерживает в радиальном направлении головку, и который вращается посредством соответствующего приводного механизма.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к конструктивной системе для предотвращения вращения головки упомянутой дробилки вместе с эксцентриковым элементом, когда дробилка работает «без нагрузки», то есть когда внутри полости дробления никакой материал не дробится.
Предпосылки создания изобретения
В конусных дробилках типа, приведенного выше, когда материал для дробления подается в полость дробления, этот материал одновременно трется о головку и верхний кожух, заставляя конусную головку вращаться в направлении, противоположном направлению вращения эксцентрикового элемента. Подаваемый материал предотвращает вовлечение во вращение конусной головки эксцентриковым элементом, сохраняя упомянутую конусную головку вращательно неподвижной относительно верхнего кожуха.
Таким образом, при работе «под нагрузкой» предотвращается вращение конусной головки с эксцентриковым элементом посредством тормозящего действия, обеспечиваемого материалом для дробления. Тормозящая сила, оказываемая материалом, больше, чем сила трения, прилагаемая в противоположном направлении, между конусной головкой и вращающимся эксцентриковым элементом.
Тем не менее, во время работы дробилки «без нагрузки», то есть когда в полости дробления никакой материал не дробится, и эксцентриковый элемент продолжает вращаться вокруг вертикальной оси, в полости дробления нет материала для приложения тормозящей силы трения между конусной головкой и верхним кожухом, установленным в корпусе дробилки.
При работе «без нагрузки» трение между конусной головкой и эксцентриковым элементом достаточно для того, чтобы заставить эксцентриковый элемент вовлекать во вращение конусную головку, стремясь достигнуть такого же рабочего вращения эксцентрикового элемента.
Тем не менее, в упомянутом условии работы «без нагрузки», когда материал для дробления подается в полость дробления, он осуществляет фрикционный контакт одновременно с неподвижной дробящей поверхностью верхнего кожуха и с вращающейся дробящей поверхностью конусной головки, вызывая внезапное торможение последней против большей силы инерции ее вращающейся массы. Это условие работы является очень неудобным, так как оно вызывает интенсивный износ дробящих поверхностей, обычно образованных покрытиями из твердого материала, нанесенными на конусную головку и на верхний кожух.
Другой отрицательной особенностью конусной головки, вращающейся совместно с эксцентриковым элементом, является склонность дробилки к сильному выбрасыванию наружу из полости дробления первых частиц камня, руды, угля и других материалов, вводимых в дробилку, работающую в режиме «без нагрузки», с риском нанесения травм операторам и повреждения машины.
В известном решении для предотвращения вращения конусной головки вместе с эксцентриковым элементом предусмотрена своего рода муфта односторонней блокировки внутри дробилки для предотвращения вовлечения во вращение конусной головки эксцентриковым элементом при работе дробилки «без нагрузки», но позволяющая конусной головке вращаться в направлении, противоположном направлению верхнего кожуха, при работе дробилки «под нагрузкой». Тем не менее, это решение в качестве недостатков имеет высокую стоимость муфты и ее сборки, а также трудности в обслуживании. Кроме того, при условии работы «под нагрузкой» конусная головка часто вынуждается вращаться в направлении блокировки муфты, повреждая последнюю.
Сущность изобретения
В виду упомянутых выше проблем одной целью настоящего изобретения является разработка препятствующей вращению системы для головки конусной дробилки типа, обсуждаемого в этом документе, имеющей простую конструкцию с относительно низкой стоимостью, которая может быть легко установлена и обслуживаема, предотвращающую вращение конусной головки с эксцентриковым элементом, когда дробилка работает «без нагрузки».
Как упомянуто выше, настоящая препятствующая вращению система предназначена для конусной дробилки такого типа, которая содержит: корпус, в котором установлены верхний кожух и вертикальная ось, имеющая свободный верхний конец; эксцентриковый элемент, установленный вокруг вертикальной оси, с возможностью вращения посредством приводного механизма; и конусную головку, расположенную внутри верхнего кожуха и поддерживаемую в осевом направлении и с возможностью вращения на корпусе над свободным верхним концом вертикальной оси и поддерживаемую в радиальном направлении и с возможностью вращения вокруг эксцентрикового элемента.
Согласно первой особенности изобретения, предотвращающая вращение система содержит тормозную втулку, которую несет одна из частей, образованных конусной головкой и корпусом, и кольцевую колодку, которую несет другая из упомянутых частей, причем тормозная втулка и кольцевая колодка прижаты друг к другу посредством действия внутренней центробежной силы, действующей на конусную головку при работе дробилки «без нагрузки», чтобы образовывать силу трения, противоположную силе трения, образованной между конусной головкой и эксцентриковым элементом, и превосходящую ее, и предотвращать вовлечение во вращение конусной головки посредством эксцентрикового элемента.
В конкретном варианте осуществления изобретения тормозную втулку и кольцевую колодку несут соответствующие части конусной головки и корпуса в их области, расположенной внутри конусной головки и расположенной в осевом направлении между осевой и радиальной поддерживающими областями соответственно конусной головки на корпусе и на эксцентриковом элементе.
Кроме того, согласно варианту осуществления упомянутого выше изобретения, конусная головка несет тормозную втулку внутри себя, и кольцевая колодка образована в области корпуса, например, вокруг вертикальной оси, противостоящей тормозной втулке.
Конструктивная система, определенная выше, предоставляет простое и сильное тормозящее средство, способное предотвращать вращение конусной головки с эксцентриковым элементом всякий раз, когда в полости дробления не дробится никакой материал.
Вместо обеспечения тормозящей силы в направлении, противоположном направлению влекущей силы трения между конусной головкой и эксцентриковым элементом, система настоящего изобретения также может вести к уменьшению упомянутой влекущей силы трения посредством уменьшения осевого распространения радиальной опоры конусной головки вокруг эксцентрикового элемента в области минимального эксцентриситета последнего.
Конструктивная особенность, приведенная выше, позволяет существенно уменьшить область фрикционного контакта, то есть область радиальной опоры между конусной головкой и эксцентриковым элементом, в области упомянутой опоры, которая противостоит области, поддерживающей радиальные дробящие нагрузки при работе дробилки «под нагрузкой», но которая образует область, в которой конусная головка оказывает большее давление на эксцентриковый элемент, являющееся функцией внутренней центробежной силы, образуемой в конусной головке, при работе дробилки «без нагрузки». Таким образом, настоящая конструктивная система также позволяет уменьшить влекущую силу трения конусной головки эксцентриковым элементом без уменьшения радиальной несущей способности конусной головки вокруг эксцентрикового элемента в области последнего, которая подвержена радиальным дробящим нагрузкам при работе «под нагрузкой».
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, со ссылкой на возможные иллюстративные варианты выполнения препятствующей вращению системы кручения, на которых:
Фиг.1 представляет собой упрощенный схематичный вид в разрезе в вертикальной проекции конусной дробилки, предусмотренной с препятствующей вращению системой согласно настоящему изобретению, причем упомянутый чертеж содержит стрелки, представляющие дробящие силы, которые действуют в дробилке при работе «под нагрузкой»;
Фиг.2 представляет собой вид в разрезе, взятом по стрелкам II-II на фиг.1, на котором изображено относительное положение между тормозной втулкой, которую несет конусная головка, и кольцевой колодкой, которую несет корпус дробилки;
Фиг.3 представляет собой схематичный и несколько увеличенный разрез в вертикальной проекции части конусной головки, верхнего кожуха и вертикального вала дробилки, изображенной на фиг.1, но с препятствующей вращению системой, предусмотренной с дополнительными конструктивными особенностями, причем упомянутый чертеж содержит стрелки, представляющие радиальные силы, которые действуют в дробилке при работе «без нагрузки»;
Фиг.3А представляет собой разрез эксцентрикового элемента, взятый по линии III-III на фиг.3;
Фиг.4 и 5 представляют собой такой же увеличенный частичный вид частей тормозной втулки и кольцевой колодки, изображенных на фиг.1, 2 и 3, причем упомянутые части выполнены в двух вариантах выполнения, которые увеличивают трение между ними;
Фиг.6 представляет собой увеличенный частичный вид тормозной втулки и кольцевой колодки, изображенных на фиг.1, 2 и 3, но с дробилкой, работающей «без нагрузки», и с тормозной втулкой, несущей в своей радиально внутренней цилиндрической поверхности соприкосновения кольцо, выполненное из материала с высоким коэффициентом трения; и
Фиг.7 представляет собой увеличенный вид в разрезе, взятом по стрелкам VII-VII на фиг.6, но с дробилкой, работающей «под нагрузкой».
Подробное описание вариантов осуществления
настоящего изобретения
Как было указано выше, изобретение применено к конусной дробилке типа, изображенного на фиг.1, которая содержит корпус 10, на котором установлен конический верхний кожух 20, сконструированный любым из известных способов предшествующего уровня техники, и внутри которого предусмотрено внутреннее покрытие (не изображено) из материала, соответствующего выдерживанию дробящих сил. Следует понимать, что конкретные конструктивные характеристики корпуса 10 не описаны в этом документе, так как они не влияют на конструкцию или функцию системы предотвращения вращения, являющейся целью настоящего изобретения.
Дробилка дополнительно содержит вертикальную ось 30, закрепленную снизу на корпусе 10 и имеющую свободный верхний конец 31, который в основном расположен внутри верхнего кожуха 20.
Вокруг вертикальной оси 30 установлен с возможностью вращения, с вставленной в него трубчатой втулкой 41, трубчатый эксцентриковый элемент 40, предусмотренный с кольцевым зубчатым колесом 42, которое сцеплено с шестерней 52 приводного механизма 50, установленного в корпусе 10, в расположении, хорошо известном в предшествующем уровне техники. Данный механизм выполнен с возможностью приведения во вращение или кручения эксцентрикового элемента 40 вокруг внутренней трубчатой втулки 41, установленной на вертикальной оси 30. Эксцентриковый элемент 40 посажен снизу в осевом направлении в корпусе 10 посредством упорного подшипника 43, как правило, подшипника скольжения или любой подходящей конструкции. Дробилка типа, рассматриваемого в этом документе, дополнительно содержит конусную головку 60 хорошо известной конструкции предшествующего уровня техники, предусмотренную с наружным покрытием 61, выполненным из материала, соответствующего дробящим силам, причем конусная головка расположена внутри верхнего кожуха 20 для образования с ним полости СВ дробления.
Конусная головка 60 имеет внутреннюю верхнюю часть 62, которая посажена в осевом направлении и с возможностью вращения в корпусе 10 над свободным верхним концом 31 вертикальной оси 30, и внутреннюю нижнюю часть 63, которая радиально шарнирно установлена вокруг эксцентрикового элемента 40, с промежуточным расположением наружной трубчатой втулки 44.
На прилагаемых чертежах свободный верхний конец 31 вертикальной оси 30 поддерживает опору 32, на которую установлена шаровая опора 33, на которую посажен в осевом направлении и с возможностью вращения шаровой шарнир 65, прикрепленный под внутренней верхней частью 62 конусной головки 60.
В упомянутой выше известной в предшествующем уровне техники конструкции конусная головка 60 смещается в колебательном перемещении вокруг вертикальной оси 30, когда приведение в действие приводного механизма 50 заставляет эксцентриковый элемент 40 вращаться.
Конструкция вертикальной оси 30, представленной в этом документе, значительно упрощена и не предусматривает систему, которая позволяет вертикально смещать конусную головку 60 для регулирования размера полости СВ дробления. Тем не менее, следует понимать, что вертикальная ось 30 может иметь трубчатую конструкцию, чтобы вмещать внутри себя поддерживающий стержень (не изображен), который может вертикально смещаться, например, посредством средства гидравлического привода, расположенного снизу в корпусе 10, чтобы его верхний конец, несущий опору 32, шаровую опору 33 и конусную головку 60, поднимался и опускался, позволяя регулировать рабочий размер полости СВ дробления.
Следует понимать, что упорный подшипник конусной головки 60, так же как и регулирование рабочего размера полости СВ дробления, может быть выполнен посредством других конструктивных решений, известных или неизвестных в предшествующем уровне техники, что не изменяет идею препятствующей вращению системы, предложенной настоящим изобретением. Пример упорного подшипника конической головки 60 и регулирования рабочего размера полости СВ дробления описан и проиллюстрирован в патентной заявке PI0504725-0, поданной 13 октября 2005 на имя этого же заявителя.
Согласно изобретению препятствующая вращению система содержит тормозную втулку 70, устанавливаемую с возможностью удаления на одну из частей, образованных конусной головкой 60 или корпусом 10, и имеющую, предпочтительно, цилиндрическую трубчатую форму, выполненную из любого материала, приспособленного для работы в качестве средства торможения трением.
В проиллюстрированной конструкции тормозная втулка 70 установлена с возможностью удаления внутри конусной головки 60, соосно с последней, и расположена в осевом направлении между радиальной и осевой областями опоры конусной головки 60 на корпус 10 и на эксцентриковый элемент 40 соответственно. Тормозная втулка 70 имеет цилиндрическую поверхность 71 контакта, которая в проиллюстрированной сборке является радиально внутренней.
Крепление тормозной втулки 70 к части, которая ее несет, например, к конусной головке 60, может быть выполнено различными способами, которые обеспечивают ее надежное крепление к конусной головке 60 или к корпусу 10.
Система предотвращения кручения дополнительно содержит кольцевую колодку 80, опирающуюся на другую из частей, образованных конусной головкой 60 и корпусом 10, в осевом положении, совпадающем с положением тормозной втулки 70, то есть между радиальной и осевой областями опоры конусной головки 60 на корпус 10 и на эксцентриковый элемент 40 соответственно.
Тормозная втулка 70 радиально прижимается к кольцевой колодке 80 и трется об нее при определенном условии работы дробилки. В проиллюстрированной конструкции кольцевая колодка 80 имеет окружную и радиально наружную цилиндрическую поверхность 32а контакта, образованную в опоре 32, которая прикреплена к свободному верхнему концу 31 вертикальной оси 30. Следует понимать, что кольцевая колодка 80 также может быть образована кольцевым элементом, предпочтительно прикрепленным с возможностью удаления вокруг опоры 32, или другим элементом, прикрепленным к корпусу 10 дробилки, как вертикальная ось 30. В проиллюстрированной конструкции кольцевая колодка 80, которую несет корпус 10, имеет свою радиально наружную цилиндрическую поверхность 32а контакта, противостоящую цилиндрической поверхности 71 контакта тормозной втулки 70.
Таким образом, согласно предложенной системе, каждая из частей тормозной втулки 70 и кольцевой колодки 80 имеет цилиндрическую поверхность 71, 32а контакта, причем цилиндрическая поверхность 71 контакта той части, которая поддерживается конусной головкой 60, окружает наиболее внутреннюю цилиндрическую поверхность 32а контакта той части, которая поддерживается корпусом 10, и противостоит ей, для того, чтобы быть радиально прижатой фрикционно к наиболее внутренней цилиндрической поверхности 32а контакта в области тангенциального контакта, диаметрально совпадающей с областью минимального эксцентриситета эксцентрикового элемента 40, посредством внутренней центробежной силы Т, действующей на конусную головку, когда дробилка работает «без нагрузки».
Тангенциальный и фрикционный контакт между тормозной втулкой 70 и кольцевой колодкой 80 имеет такие размеры, чтобы образовывать силу R1 трения, направленную противоположно и являющуюся больше силы R2 трения, образованной между конусной головкой 60 и эксцентриковым элементом 40, через наружную втулку 44, как обозначено стрелками, изображенными на фиг.3, предотвращая вовлечение во вращение конусной головки 60 эксцентриковым элементом 40.
Как изображено на фиг.1, когда дробилка работает «под нагрузкой», дробящая сила Р прилагается к конусной головке 60. Горизонтальная составляющая Q этой дробящей силы Р передается к эксцентриковому элементу 40 через наружную втулку 44, и вертикальная составляющая V поддерживается шаровой опорой 33. В этом условии работы горизонтальная составляющая Q дробящей силы Р приложена в направлении, диаметрально противоположном направлению максимального эксцентриситета эксцентрикового элемента 40, как изображено стрелкой S на фиг.2, заставляя область конусной головки 60, противоположную области максимального эксцентриситета эксцентрикового элемента 40, перемещаться от смежной противостоящей области вертикального вала 30, которая несет шаровую опору 33. Таким образом, когда дробилка работает «под нагрузкой», дробящая сила Р заставляет тормозную втулку 70 слегка перемещаться в радиальном направлении от кольцевой колодки 80 в области фрикционного контакта напротив области максимального эксцентриситета эксцентрикового элемента 40, образуя там небольшой радиальный зазор F, достаточный только для сведения к минимуму или даже к нулю какого-либо трения между частями тормозной втулки 70 и кольцевой колодки 80, при работе «под нагрузкой» дробилки (фиг.2).
Когда дробилка работает «без нагрузки», как изображено на фиг.3, дробящая сила Р исчезает, и конусная головка 60, которая подвержена трению с эксцентриковым элементом 40 через наружную втулку 44, стремится к вращению с эксцентриковым элементом 40, будучи подверженной воздействию внутренней центробежной силы Т, которая действует в направлении, противоположном направлению горизонтальной составляющей Q дробящей силы Р, и радиально поджимает тормозную втулку 70 во фрикционный контакт с кольцевой колодкой 80, образуя силу R1 трения, превосходящую силу R2 трения, образованную контактом конусной головки 60 с эксцентриковым элементом 40 через наружную втулку 44. Благодаря этому решению, предотвращено вращение конусной головки 60 посредством вовлечения во вращение эксцентрикового элемента 40, когда дробилка работает «без нагрузки».
Как изображено на фиг.3, тормозная втулка 70 и кольцевая колодка 80 расположены в плоскости, поперечной вертикальной оси 30, которая имеет небольшое осевое расстояние А от центра масс конусной головки 60, в которой действует внутренняя центробежная сила Т, воздействию которой подвержена конусная головка при вращении эксцентрикового элемента 40. Таким образом, сила трения между тормозной втулкой 70 и кольцевой канавкой 80 прилагается к конусной головке 60 на относительно малом осевом расстоянии А от центра масс конусной головки 60, учитывая полную высоту последней.
С другой стороны, обычный осевой размер радиальной опоры конусной головки 60 вокруг эксцентрикового элемента 40, то есть осевой размер наружной втулки 44 на всем ее окружном продолжении является таким, что сила трения (фрикционное вовлечение), образуемая упомянутой радиальной опорой в работе дробилки «без нагрузки», является результатом интенсивности внутренней центробежной силы Т и также размера осевого распространения области контакта между конусной головкой 60 и эксцентриковым элементом 40, причем эта область является областью минимального эксцентриситета эксцентрикового элемента 40.
Таким образом, вместо обеспечения тормозящей силы трения против конусной головки 60 в работе дробилки «без нагрузки» изобретение также имеет дополнительную цель, заключающуюся в обеспечении уменьшения силы фрикционного вовлечения конусной головки 60 посредством эксцентрикового элемента 40.
Для того чтобы уменьшить силу фрикционного вовлечения конусной головки 60 через эксцентриковый элемент 40, последний имеет его область минимального эксцентриситета, предусмотренную с углублением 45, которое продолжается вниз от верхнего края эксцентрикового элемента 40, так, чтобы образовывать в нижней части упомянутой области опорную поверхность 46 для конусной головки 60 с осевым продолжением Х, которое уменьшено, но является достаточным для поддерживания внутренней центробежной силы Т, действующей на конусную головку 60 при работе дробилки «без нагрузки».
Благодаря этой конструкции сила R2 трения, которая стремится вызвать вовлечение во вращение конусной головки 60, значительно уменьшена и приложена к конусной головке 60 на осевом расстоянии В от ее центра масс, которое намного больше, чем осевое расстояние А между областью действия тормозящей силы R1 трения и упомянутым центром масс конусной головки 60. Следовательно, инерционная центробежная сила Т приложена более интенсивно к области тормозящего фрикционного тангенциального контакта между тормозной втулкой 70 и кольцевой колодкой 80.
На фиг.4 и 5 изображены возможные конструкции, которые могут быть применены к тормозной втулке 70 или к кольцевой колодке 80 для увеличения тормозящего трения между упомянутыми частями при работе дробилки «без нагрузки».
В конструкции, изображенной на фиг.4, радиально внутренняя цилиндрическая поверхность 71 контакта тормозной втулки 70, трущаяся о радиально наружную цилиндрическую поверхность 32а соприкосновения кольцевой колодки 80, предусмотрена с канавками 72, которые могут иметь разные формы, при условии, что они способствуют выпусканию масла, идущего от упомянутых цилиндрических поверхностей 71, 32а контакта. Удерживание масла в упомянутых цилиндрических поверхностях контакта может вызвать образование пленки масла, уменьшающей трение, ухудшающей тормозящее действие, получаемое фрикционным контактом между тормозной втулкой 79 и кольцевой колодкой 80.
В конструкции, изображенной на фиг.5, цилиндрическая поверхность 32а контакта кольцевой колодки 80 предусмотрена с канавками 35, которые работают так же, как описано выше для канавок 72, предусмотренных на цилиндрической поверхности 71 контакта тормозной втулки 70.
На фиг.6 и 7 изображена другая конструктивная форма для увеличения трения между тормозной втулкой 70 и кольцевой колодкой 80 с использованием по меньшей мере одного кольца 90, выполненного из материала с высоким коэффициентом трения, такого как, например, резина или другой соответствующий пластиковый материал, которое установлено и удерживается в соответствующем окружном канале 76, который в иллюстративной конструкции предусмотрен на цилиндрической поверхности 71 контакта тормозной втулки 70. Следует понимать, что кольцо 90 может быть установлено и удерживаться в канале (не изображен), предусмотренном на цилиндрической поверхности 32а контакта кольцевой колодки 80 или также на обеих цилиндрических поверхностях 71, 32а контакта.
Кольцо 90 выполнено с возможностью выступания радиально наружу из цилиндрической поверхности контакта, которая несет ее, чтобы занимать почти полностью весь радиальный зазор G, который образован между тормозной втулкой 70 и кольцевой канавкой 80 в области, соответствующей области минимального эксцентриситета эксцентрикового элемента 40, когда дробилка работает «под нагрузкой», как изображено на фиг.7.
При этой обычной работе дробилки «под нагрузкой» горизонтальная составляющая Q дробящей силы Р сохраняет радиальный зазор G между частями тормозной втулки 70 и кольцевой колодки 80, сводя к минимуму или даже исключая контакт между кольцом 90 и противостоящей цилиндрической поверхностью другой из упомянутых частей, как изображено на фиг.7.
Когда дробилка работает «без нагрузки», инерционная центробежная сила Т прижимает и притирает кольцо 90 к противостоящей цилиндрической поверхности соприкосновения другой из упомянутых частей тормозной втулки 70 и кольцевой колодки 80 в упомянутой области, совмещенной в осевом направлении с областью минимального эксцентриситета эксцентрикового элемента 40, увеличивая тормозящее трение между ними, как в состоянии, изображенном на фиг.6.
Тем не менее, кольцо 90 может иметь такой размер своего выступающего радиального продолжения, чтобы кольцо 90 было постоянно притерто к другой цилиндрической поверхности контакта в упомянутой области, совмещенной в осевом направлении с областью минимального эксцентриситета эксцентрикового элемента 40, при работе дробилки «под нагрузкой» и «без нагрузки».
Несмотря на то что в этом документе были проиллюстрированы некоторые конструктивные варианты элементов, входящих в систему автоматического торможения вращения, следует понимать, что такие конструктивные варианты являются только иллюстративными, и специалист в данной области техники может использовать другие разные формы конструкции для упомянутых элементов, не отступая от идеи изобретения, содержащейся в формуле изобретения, прилагаемой к настоящему описанию.