УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ГИРАЦИОННОЙ ДРОБИЛКИ
SEALING ASSEMBLY FOR GYRATORY CRUSHER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к уплотнительному узлу для гирационной дробилки и гирационной дробилке, содержащей такой уплотнительный узел.
Уровень техники
Гирационные дробилки используются для дробления руды, минерального и каменного материала до меньших размеров. Обычно дробилка содержит дробильную головку, установленную на удлиненном главном валу. Первый дробильный кожух (обычно называемый подвижным конусом) устанавливается на дробильной головке, а второй дробильный кожух (обычно называемый неподвижным конусом) устанавливается на раме так, что первый и второй дробильные кожухи вместе образуют камеру дробления, через которую проходит материал, подвергаемый дроблению. Приводное устройство, размещенное в нижней области главного вала, выполнено с возможностью вращения эксцентрикового узла, размещенного вокруг вала, чтобы побуждать дробильную головку выполнять гирационное маятниковое движение и дробить материал, вводимый в камеру дробления. Примерные гирационное дробилки описаны в документах WO 2004/110626; WO 2008/140375, WO 2010/123431, US 2009/0008489, GB 1570015, US 6,536,693, JP 2004-136252, US 1,791,584 и WO 2012/005651.
Традиционно приводное устройство взаимодействует с компонентами привода и подшипниками, которые обеспечивают и стабилизируют гироскопическую прецессию вала и дробильной головки внутри дробилки. Эти рабочие части обычно размещены в зоне рабочих частей, которая отделена и уплотнена от камеры дробления и зоны выгрузки (через которую проходит дробленый материал) с помощью уплотнительной конструкции. Уплотнительная конструкция обычно содержит уплотнительное кольцо, которое опирается в уплотнительном контакте на пылезащитный кожух, расположенный на границе между зоной рабочих частей и зоной выгрузки. Обычно уплотнительное кольцо выполнено в виде кольцевого корпуса, в котором внутренняя поверхность кольца обеспечивает уплотнительный контакт с внешней поверхностью пылезащитного кожуха.
Одна проблема, связанная с этим типом уплотнительной конструкции, заключается в том, что уплотнительное кольцо обычно выполнено из полимерного материала, такого как нейлон. При работе уплотнительное кольцо подвергается тепловому расширению, тем самым создавая зазор между уплотнительным кольцом и пылезащитным кожухом. Эта проблема в некоторой степени была решена в документе JP2004-136252 путем модификации нейлонного уплотнительного кольца, включающей в себя резиновое V-образное уплотнение. V-образное уплотнение поддерживает некоторый контакт с пылезащитным кожухом при нахождении уплотнительного кольца в состоянии термического расширения благодаря эластичности резинового уплотнения. Однако это не является оптимизированным решением. Как будет понятно, из-за формы резинового уплотнения уплотнительный контакт осуществляется только на кончике резинового уплотнения при нахождении уплотнительного кольца в состоянии термического расширения, и резина очень быстро изнашивается. Также уплотнительное кольцо изнашивается при использовании. Когда уплотнительное кольцо изнашивается сверх предела его пригодности, оно не может использоваться повторно и выбрасывается. Уплотнительное кольцо является относительно большим и дорогостоящим компонентом с дорогостоящей заменой. Уплотнительные кольца этого типа также подвержены повреждению в результате действия воды и частиц пыли.
Соответственно требуется уплотнительная конструкция, которая решает по меньшей мере одну из этих проблем.
Раскрытие изобретения
Изобретение относится к уплотнительной конструкции для гирационной дробилки, которая разделяет зону выгрузки камеры дробления и зону рабочих частей, которая вмещает привод и подшипниковые узлы, связанные с главным валом и дробильной головкой.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение уплотнительного узла, который снижает воздействия по меньшей мере одного из тепла, воды и частиц пыли на эксплуатационную эффективность уплотнительной конструкции. Еще одной задачей является обеспечение уплотнительного узла, который оптимизирован для минимизации затрат на замену изношенных компонентов. Еще одной задачей является максимальное увеличение долговечности уплотнительного узла для уменьшения частоты обслуживания и замены изношенных частей уплотнения. Еще одной задачей является обеспечение уплотнительного узла, в котором изнашиваемые компоненты просты в изготовлении и замене.
Эти задачи решаются путем обеспечения уплотнительного узла, который включает в себя несущее кольцо многократного использования и по меньшей мере одно уплотнение, съемно установленное на несущем кольце. Уплотнение выполнено с возможностью уплотнительного взаимодействия с уплотнительной частью, такой как пылезащитный кожух или опорный элемент, прикрепленный к головке. Функция уплотнения обеспечивается уплотнением. Само несущее кольцо не обеспечивает функцию уплотнения и в связи с этим не изнашивается благодаря фрикционному взаимодействию с уплотнительной частью. Поскольку несущее кольцо не обеспечивает функцию уплотнения, оно может быть выполнено из материала, который более устойчив к воздействиям тепла, воды и/или частиц пыли. Например, согласно конкретной реализации несущее кольцо может включать в себя металл, такой как по меньшей мере один из алюминия и стали. Металлы, такие как алюминий и сталь, как правило, имеют более низкие коэффициенты теплового расширения по сравнению с полимерами, используемыми для уплотнительных колец. В связи с этим при использовании металлическое несущее кольцо такого же размера, как и уплотнительное кольцо известного уровня техники, испытывает меньшее тепловое расширение, чем уплотнительное кольцо. Несущее кольцо может включать в себя композитный материал, такой как углеродное волокно и/или стекловолокно. Несущее кольцо может иметь композитную структуру, которая включает в себя множество материалов. Таким образом, уплотнительный узел согласно изобретению помогает поддерживать уплотнение в уплотнительном контакте с уплотнительной частью.
Несущее кольцо может быть использовано многократно, поскольку оно не изнашивается так, как уплотнительное кольцо известного уровня техники. В настоящем изобретении изнашиваются только уплотнения, установленные на несущем кольце. Соответственно, необходимо заменять только одно или каждое уплотнение, установленное на несущем кольце, и в связи с этим затраты на замену изношенных компонентов меньше затрат на замену всего уплотнительного кольца известного уровня техники.
Одно или каждое уплотнение, установленное на несущем кольце, может иметь простую конструкцию. Согласно конкретной реализации одно или каждое уплотнение может быть образовано из гибкого удлиненного корпуса. Отрезается корпус соответствующей длины и сгибается для соответствия форме части несущего кольца. Например, удлиненный корпус может быть согнут в по существу кольцевую форму. Удлиненный корпус может быть согнут в сегмент по существу кольцевой формы. Уплотнение этого типа легко устанавливается и снимается с несущего кольца. Один и тот же тип гибкого удлиненного корпуса может использоваться для каждого уплотнения, установленного на несущем кольце. Это помогает минимизировать затраты на замену изношенных частей.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечен уплотнительный узел для гирационной дробилки, причем указанная гирационная дробилка имеет камеру дробления, образованную между внешним и внутренним дробильными кожухами, с зоной выгрузки, позволяющей дробленому материалу выходить из камеры дробления, внутренний дробильный кожух, поддерживаемый на головке, установленной на главном валу, в которой зона рабочих частей расположена под головкой и вокруг вала и содержит рабочие части, обеспечивающие гироскопическое движение головки внутри дробилки, и уплотнительный узел выполнен с возможностью позиционирования между зоной выгрузки и зоной рабочих частей и содержит: несущее кольцо многократного использования, имеющее радиально внутреннюю область, радиально внешнюю область, верхнюю сторону и нижнюю сторону; и по меньшей мере одно уплотнение, съемно установленное на несущем кольце, которое выполнено с возможностью уплотнительного взаимодействия с уплотнительной частью.
Уплотнение выступает за пределы установочной области несущего кольца. Конструкция является такой, что при использовании уплотнение удерживает несущее кольцо от взаимодействия с уплотнительной частью. Уплотнение является по существу кольцевым.
В некоторых вариантах выполнения уплотнение устанавливается на несущем кольце в радиально внутренней области. Уплотнение выступает за пределы несущего кольца в направлении радиально внутрь. Уплотнение удерживает радиально самую внутреннюю часть несущего кольца от взаимодействия с уплотнительной частью.
В некоторых вариантах выполнения уплотнение выступает наружу из несущего кольца в направлении, которое является по существу поперечным радиальному направлению.
В некоторых вариантах выполнения уплотнение выступает наружу из нижней стороны несущего кольца. Уплотнение удерживает нижнюю поверхность несущего кольца от взаимодействия с уплотнительной частью.
В некоторых вариантах выполнения уплотнение выступает наружу из верхней стороны несущего кольца. Уплотнение удерживает верхнюю поверхность несущего кольца от взаимодействия с уплотнительной частью.
В некоторых вариантах выполнения уплотнение выступает из радиально внешней области несущего кольца. Уплотнение удерживает радиально внешнюю область несущего кольца от взаимодействия с уплотнительной частью.
В некоторых вариантах выполнения уплотнительный узел включает в себя множество по существу кольцевых уплотнений, установленных на несущем кольце.
В предпочтительных вариантах выполнения по меньшей мере одно уплотнение включает в себя: первое уплотнение, съемно установленное на несущем кольце в радиально внутренней области. Первое уплотнение устанавливается на несущем кольце на первом радиальном расстоянии. Первое уплотнение выступает за пределы несущего кольца в направлении радиально внутрь для взаимодействия с возможностью уплотнения с первой уплотнительной частью. Предпочтительно, первое уплотнение является по существу кольцевым. Предпочтительно, первая уплотнительная часть содержит невращающуюся часть, такую как кольцевой пылезащитный кожух. Первое уплотнение удерживает несущее кольцо от уплотнительного взаимодействия с первой уплотнительной частью.
В предпочтительных вариантах выполнения по меньшей мере одно уплотнение включает в себя: второе уплотнение, съемно установленное на несущем кольце. Второе уплотнение расположено на несущем кольце на втором радиальном расстоянии. Второе радиальное расстояние больше первого радиального расстояния. Предпочтительно, второе уплотнение выступает наружу из нижней стороны несущего кольца для взаимодействия с возможностью уплотнения со второй уплотнительной частью. Предпочтительно, второе уплотнение является по существу кольцевым. Предпочтительно, вторая уплотнительная часть содержит вращающуюся часть, такую как головка и/или опорный элемент, который прикреплен к головке. Опорный элемент может содержать удерживающее кольцо. Второе уплотнение удерживает несущее кольцо от уплотнительного взаимодействия со второй уплотнительной частью.
В предпочтительных вариантах выполнения по меньшей мере одно уплотнение включает в себя: по меньшей мере одно дополнительное уплотнение, съемно установленное на несущем кольце. Дополнительное уплотнение расположено на несущем кольце на радиальном расстоянии, которое больше первого радиального расстояния и отличается от второго радиального расстояния. Предпочтительно, дополнительное уплотнение выступает наружу из нижней стороны несущего кольца для взаимодействия с возможностью уплотнения со второй уплотнительной частью. Дополнительное уплотнение удерживает несущее кольцо от уплотнительного соединения со второй уплотнительной частью. Предпочтительно, уплотнительный узел включает в себя по меньшей мере два дополнительных уплотнения, установленных с возможностью съема на несущем кольце.
В предпочтительных вариантах выполнения второе уплотнение и дополнительное уплотнение имеют ступенчатую выступающую конструкцию. Предпочтительно, второе уплотнение выступает за пределы дополнительного уплотнения в направлении вниз.
Опционально, первое уплотнение расположено в первом кольцевом пазу, образованном в несущем кольце. Первый кольцевой паз обращен радиально внутрь.
Опционально, второе уплотнение расположено во втором кольцевом пазу. Второй кольцевой паз обращен в направлении, которое является по существу перпендикулярным первому пазу. Предпочтительно, второй паз образован в нижней стороне несущего кольца. Второй кольцевой паз обращен вниз.
Опционально, одно или каждое дополнительное уплотнение расположено во втором кольцевом пазу. Альтернативно, для каждого дополнительного уплотнения в нижней стороне может быть образован отдельный паз.
В предпочтительных вариантах выполнения по меньшей мере одно из уплотнений содержит гибкий удлиненный корпус, имеющий первый и второй концы. Гибкий удлиненный корпус может сгибаться для соответствия форме несущего кольца. Например, он может сгибаться в по существу кольцевую форму. В этой конструкции первый конец гибкого корпуса расположен смежно второму концу гибкого корпуса. В некоторых вариантах выполнения гибкий удлиненный корпус сгибается в сегмент кольца. Уплотнение может включать в себя множество гибких удлиненных корпусов. Предпочтительно, множество гибких удлиненных корпусов расположено на несущем кольце в по существу кольцевой форме.
Таким образом, по существу кольцевое уплотнение может быть обеспечено из по меньшей мере одного линейного корпуса. Это позволяет изготавливать уплотнения различных размеров из одного и того же сырьевого материала, просто отрезая соответствующую длину сырьевого материала, соответствующую соответствующему окружному размеру.
Предпочтительно, каждое из множества уплотнений содержит по меньшей мере один гибкий удлиненный корпус, имеющий первый и второй концы.
В предпочтительных вариантах выполнения гибкий удлиненный корпус имеет по существу прямоугольное поперечное сечение.
В предпочтительных вариантах выполнения по меньшей мере одно уплотнение включает в себя материал на основе полимера, такой как материал на основе полиэтилена, и/или композитный материал, такой как углеродное волокно или стекловолокно.
Несущее кольцо содержит кольцевой корпус. В некоторых вариантах выполнения корпус включает в себя металл. Например, корпус может включать в себя алюминий и/или сталь. Корпус может включать в себя композитный материал. Например, корпус может включать в себя углеродное волокно и/или стекловолокно. Корпус может быть изготовлен из одного материала. Альтернативно, корпус может включать в себя множество различных материалов.
В предпочтительных вариантах выполнения несущее кольцо включает в себя по меньшей мере одно образование, такое как по меньшей мере одно сквозное отверстие, которое выполнено с возможностью приема инструмента, причем инструмент используется для извлечения по меньшей мере одного уплотнения из несущего кольца.
Согласно другому аспекту изобретения обеспечена гирационная дробилка, содержащая: внешний и внутренний дробильные кожухи с камерой дробления, образованной между ними; зону выгрузки, позволяющую дробленому материалу выходить из камеры дробления; головку, установленную на главном валу и выполненную с возможностью поддержки внутреннего дробильного кожуха; множество рабочих частей, расположенных под головкой вокруг главного вала в зоне рабочих частей, обеспечивающих гироскопическое движение головки внутри дробилки; уплотнительный узел, расположенный на границе между зоной выгрузки и зоной рабочих частей, причем уплотнительный узел содержит: несущее кольцо многократного использования, имеющее радиально внутреннюю область, радиально внешнюю область, верхнюю сторону и нижнюю сторону; и по меньшей мере одно уплотнение, съемно установленное на несущем кольце, которое выполнено с возможностью уплотнительного взаимодействия с уплотнительной частью.
Уплотнение выступает за пределы установочной области несущего кольца. При нормальном использовании уплотнение удерживает несущее кольцо от уплотнительного взаимодействия с уплотнительной частью.
В предпочтительных вариантах выполнения кольцевой пылезащитный кожух расположен вокруг главного вала на границе между зоной выгрузки и зоной рабочих частей. Уплотнительный узел расположен в уплотнительном контакте с обращенной радиально наружу поверхностью пылезащитного кожуха. Предпочтительно, первое уплотнение находится в уплотнительном контакте с пылезащитным кожухом.
В предпочтительных вариантах выполнения дробилка включает в себя опорный элемент, обеспеченный в нижней области головки. Опорный элемент выполнен с возможностью поддержки уплотнительного узла в положении между головкой и пылезащитным кожухом. Уплотнительный узел расположен в уплотнительном контакте с верхней поверхностью опорного элемента. Предпочтительно, второе уплотнение находится в уплотнительном контакте с опорным элементом.
Предпочтительно, опорный элемент прикреплен с возможностью отсоединения к нижней области головки с помощью множества крепежных элементов.
Согласно другому аспекту изобретения обеспечен уплотнительный узел для гирационной дробилки, причем указанная гирационная дробилка имеет камеру дробления, образованную между внешним и внутренним дробильными кожухами, с зоной выгрузки, позволяющей дробленому материалу выходить из камеры дробления, внутренний дробильный кожух, поддерживаемый на головке, установленной на главном валу, в которой зона рабочих частей расположена под головкой и вокруг вала и содержит рабочие части, обеспечивающие гироскопическое движение головки внутри дробилки, и уплотнительный узел выполнен с возможностью позиционирования между зоной выгрузки и зоной рабочих частей и содержит: несущее кольцо, имеющее радиально внутреннюю область, радиально внешнюю область, верхнюю сторону и нижнюю сторону; и по меньшей мере одно уплотнение, съемно установленное на несущем кольце, причем указанное уплотнение выполнено с возможностью уплотнительного взаимодействия с уплотнительной частью, причем уплотнение включает в себя по меньшей мере один гибкий удлиненный корпус, имеющий первый и второй концы, причем гибкий удлиненный корпус сгибается для соответствия форме части несущего кольца.
В некоторых вариантах выполнения гибкий удлиненный корпус сгибается в по существу кольцевую форму.
В некоторых вариантах выполнения удлиненный корпус сгибается в сегмент кольца. Уплотнение может включать в себя множество гибких удлиненных корпусов. Предпочтительно, множество гибких удлиненных корпусов расположено на несущем кольце в по существу кольцевой форме.
В предпочтительных вариантах выполнения уплотнительный узел включает в себя множество уплотнений. Предпочтительно, каждое уплотнение содержит по меньшей мере один гибкий удлиненный корпус, имеющий первый и второй концы.
Согласно другому аспекту изобретения обеспечена гирационная дробилка, содержащая: внешний и внутренний дробильные кожухи с камерой дробления, образованной между ними; зону выгрузки, позволяющую дробленому материалу выходить из камеры дробления; головку, установленную на главном валу и выполненную с возможностью поддержки внутреннего дробильного кожуха; множество рабочих частей, расположенных под головкой вокруг главного вала в зоне рабочих частей, обеспечивающих гироскопическое движение головки внутри дробилки; уплотнительный узел, расположенный на границе между зоной выгрузки и зоной рабочих частей, причем уплотнительный узел содержит: несущее кольцо, имеющее радиально внутреннюю область, радиально внешнюю область, верхнюю сторону и нижнюю сторону; и по меньшей мере одно уплотнение, съемно установленное на несущем кольце, причем указанное уплотнение выполнено с возможностью уплотнительного взаимодействия с уплотнительной частью, причем уплотнение содержит по меньшей мере один гибкий удлиненный корпус, имеющий первый и второй концы, причем гибкий удлиненный корпус сгибается для соответствия форме части несущего кольца.
В некоторых вариантах выполнения гибкий удлиненный корпус сгибается в по существу кольцевую форму.
В некоторых вариантах выполнения удлиненный корпус сгибается в сегмент кольца. Уплотнение может включать в себя множество гибких удлиненных корпусов. Предпочтительно, множество гибких удлиненных корпусов расположено на несущем кольце в по существу кольцевой форме.
В предпочтительных вариантах выполнения уплотнительный узел включает в себя множество уплотнений. Предпочтительно, каждое уплотнение содержит по меньшей мере один гибкий удлиненный корпус, имеющий первый и второй концы.
Краткое описание чертежей
Далее будет описан конкретный вариант выполнения настоящего изобретения исключительно путем примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет собой изометрический вид в частичном разрезе гирационной дробилки, иллюстрирующий камеру дробления, зону выгрузки и зону рабочих частей, причем зона рабочих частей вмещает компоненты привода и подшипники, которые обеспечивают и поддерживают гироскопическую прецессию головки в камере дробления, согласно конкретному варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг. 2 представляет собой вид в разрезе части дробилки, показанной на фиг. 1, показывающий уплотнительную конструкцию для отделения зоны выгрузки от зоны рабочих частей, причем уплотнительная конструкция включает в себя уплотнительный узел, первую уплотнительную часть в виде пылезащитного кожуха и вторую уплотнительную часть в виде опорного элемента, прикрепленного к нижней области головки;
фиг. 3 представляет собой изометрический вид сверху уплотнительного узла, показанного на фиг. 2;
фиг. 4 представляет собой изометрический вид снизу уплотнительного узла, показанного на фиг. 2;
фиг. 5 представляет собой увеличенный вид в разрезе уплотнительного узла, показанного на фиг. 2;
фиг. 6 представляет собой изометрический вид сверху одного из уплотнений из уплотнительного узла, показанного на фиг. 2;
фиг. 7 представляет собой увеличенный вид части, показанной на фиг. 2, показывающий уплотнительный узел, опирающийся на пылезащитный кожух и находящийся в уплотнительном взаимодействии с опорным элементом, и иллюстрирующий положение головки относительно первой части уплотнительного узла в результате гироскопической прецессии головки; и
фиг. 8 представляет собой увеличенный вид части, показанной на фиг. 2, показывающий уплотнительный узел, опирающийся на пылезащитный кожух и находящийся в уплотнительном взаимодействии с опорным элементом, и иллюстрирующий положение головки относительно второй части уплотнительного узла в результате гироскопической прецессии головки.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Со ссылкой на фиг. 1 дробилка содержит раму 100, имеющую верхнюю раму 101 и нижнюю раму 102. Дробильная головка 103 установлена на удлиненном валу 107. Первый (внутренний) дробильный кожух 105 установлен с возможностью фиксации на дробильной головке 103, а второй (внешний) дробильный кожух 106 установлен с возможностью фиксации на верхней раме 101. Зона 104 дробления образована между противоположными дробильными кожухами 105, 106. Зона 109 выгрузки расположена непосредственно под зоной 104 дробления и частично образована нижней рамой 102.
Верхняя рама 101 дополнительно разделена на верхний кожух 111, установленный на нижней раме 102 (альтернативно называемой нижним кожухом), и опорную крестовину 114, которая продолжается от верхнего кожуха 111 и представляет собой верхний участок дробилки. Крестовина 114 содержит два диаметрально противоположных ребра 110, которые продолжаются радиально наружу из центральной ступицы (не показана), расположенной на продольной оси 115, продолжающейся через раму 100 и в общем гирационную дробилку. Ребра 110 прикреплены к верхней области верхнего кожуха 111 с помощью промежуточного кольцевого фланца 112, который помещен в центре вокруг продольной оси 115. Обычно ребра 110 и верхний кожух 111 образуют единую конструкцию и образованы за одно целое.
Привод (не показан) соединен с главным валом 107 через приводной вал 108 и подходящий зубчатый механизм 116 так, чтобы вращать вал 107 эксцентрично вокруг продольной оси 115 и побуждать головку 103 выполнять гирационное маятниковое движение и дробить материал, вводимый в камеру 104 дробления. Область 113 верхнего конца вала 107 поддерживается в осевом положении с возможностью вращения верхним концевым подшипниковым узлом (не показан), размещенным между областью 113 главного вала и центральной ступицей (не показана). Подобным образом нижний конец 118 вала 107 поддерживается нижним концевым подшипниковым узлом 119.
Дробилка содержит зону 128 рабочих частей, которая вмещает подшипниковые узлы и компоненты привода, расположенные непосредственно вокруг главного вала 107 ниже подвижного конуса 103 и в направлении нижнего конца 118 вала. Зона 128 рабочих частей отделена от зоны 109 выгрузки уплотнительной конструкцией, главным образом содержащей уплотнительную часть в виде кольцевого пылезащитного кожуха 112 и уплотнительного узла 124. Пылезащитный кожух 112 содержит первый фланец 122, имеющий радиально самый внешний конец, прикрепленный с возможностью отсоединения к самому верхнему концу установочной оболочки 121, продолжающейся по окружности вокруг нижнего конца 118 вала 107. От радиально самого внутреннего конца фланца 122 отходит короткий боковой фланец 130, выровненный поперек фланца 122 и ориентированный в направлении к внешней поверхности вала 107. Дополнительно от первого фланца 122 отходит третий по существу вертикальный фланец 123, который в общем соосно выровнен с валом 107 и продолжается вверх в головку 103. В частности, фланец 123 размещен внутри кольцевой полости 117, которая продолжается вверх в головку 103 от ее нижней поверхности 129. Полость 117 продолжается радиально наружу по направлению к нижней поверхности 129 головки.
Опорный элемент 120 прикреплен с возможностью отсоединения к нижней поверхности 129 головки. Опорный элемент выполнен в виде удерживающего кольца 120. Удерживающее кольцо 120 прикрепляется с возможностью отсоединения к нижней поверхности 129 головки 103 с помощью крепежных резьбовых болтов 126, принимаемых в комплементарных резьбовых отверстиях, которые продолжаются вверх в головку 103 от ее самой нижней поверхности 129. Нижняя поверхность 129 головки и удерживающее кольцо 120 образуют кольцевой паз 125. Кольцевой паз 125 обращен внутрь к третьему фланцу 123. Кольцевой паз 125 немного наклонен относительно продольной оси 115 дробилки так, что радиально самая внутренняя область паза расположена ниже радиально самой внешней области паза.
Уплотнительный узел 124 по меньшей мере частично размещен внутри паза 125. Удерживающее кольцо 120 эффективно размещает уплотнительный узел 124 между фланцем 123 кожуха 112 и стенками, которые образуют паз 125 в области нижней поверхности головки 103. Уплотнительный узел 124 опирается на внешнюю поверхность вертикального фланца 123 пылезащитного кожуха 112. Узел 124 продолжается по окружности вокруг вертикального фланца 123. Окружной уплотнительный контакт между уплотнительным узлом 124 и пылезащитным кожухом 112 и уплотнительным узлом 124 и удерживающим кольцом 120 обеспечивает эффективное уплотнение для отделения зоны 128 рабочих частей от зоны 109 выгрузки с пылью.
Со ссылкой на фиг. 3, 4 уплотнительный узел 124 включает в себя несущее кольцо 200. Уплотнительный узел 124 включает в себя уплотнение 202 для уплотнительного взаимодействия с вертикальным фланцем 123 (далее называемое «фланцевым уплотнением»). Уплотнительный узел 124 включает в себя по меньшей мере одно уплотнение 204a-c для уплотнительного взаимодействия с удерживающим кольцом 120 (далее называемое «уплотнением удерживающего кольца»).
Несущее кольцо 200 содержит кольцевой корпус. Несущее кольцо 200 имеет радиально самую внутреннюю поверхность 206 и радиально самую внешнюю поверхность 208. Несущее кольцо 200 дополнительно содержит обращенную вверх поверхность 210 и соответствующую обращенную вниз поверхность 212. Несущее кольцо 200 включает в себя кольцевой внутренний участок 214, который продолжается в по существу радиальном направлении. Также несущее кольцо 200 включает в себя кольцевой внешний участок 216, который продолжается радиально наружу и вверх от внутреннего участка 214. Это проиллюстрировано в сечении, показанном на фиг. 5. Обращенная вверх поверхность 210 включает в себя по существу горизонтальный участок 217 и наклоненный вверх участок 218. Обращенная вниз поверхность 212 включает в себя по существу горизонтальный участок 220 и наклоненный вверх участок 222. Предпочтительно конструкция является такой, что глубина D1 кольца 200 на внутренней поверхности 206 больше глубины D2 кольца 200 по направлению к внешней поверхности 208.
Первый паз 224 образован в радиально самой внутренней поверхности 206 несущего кольца. Первый паз 224 проходит кольцеобразно вокруг несущего кольца 200. Первый паз 224 выполнен с возможностью приема фланцевого уплотнения 202. Глубина паза 224 является такой, что при размещении фланцевого уплотнения 202 в первом пазу 224 фланцевое уплотнение 202 выступает за пределы самой внутренней поверхности 206 несущего кольца в направлении радиально внутрь (см. фиг. 5). Это позволяет фланцевому уплотнению 202 взаимодействовать с вертикальным фланцем 123, при этом несущее кольцо 200 не взаимодействует с вертикальным фланцем 123.
Второй паз 226 образован в обращенной вниз поверхности 212 несущего кольца. Второй паз 226 образован в кольцевом внешнем участке 216 в наклоненном вверх участке 222. Второй паз 226 продолжается кольцеобразно вокруг несущего кольца 200. Второй паз 226 выполнен с возможностью приема трех уплотнений 204a-c удерживающего кольца. Каждое уплотнение 204a-c удерживающего кольца имеет определенное радиальное положение и, следовательно, определенный размер по окружности. Уплотнения 204a-c удерживающего кольца расположены во втором пазу 226 так, что уплотнения 204a-c выступают за пределы обращенной вниз поверхности 212 (см. фиг. 5) в области второго паза 226. Это позволяет уплотнениям 204a-c взаимодействовать с наклонной верхней поверхностью 144 удерживающего кольца 120 для обеспечения эффекта уплотнения при работе дробилки и в то же время предотвращает взаимодействие несущего кольца 200 с удерживающим кольцом 120.
Уплотнения 204a-c удерживающего кольца выступают вниз в по существу осевом направлении. Уплотнения 204a-c удерживающего кольца выступают вниз ступенчатым образом. Радиально самое внутреннее уплотнение 204a удерживающего кольца выступает дальше всех в направлении вниз. Радиально самое внешнее уплотнение 204c удерживающего кольца выступает меньше всех в направлении вниз. Уплотнение 204b удерживающего кольца, которое расположено в радиальном направлении между самым внутренним и самым внешним уплотнениями 204a, 204c удерживающего кольца, выступает в направлении вниз меньше, чем самое внутреннее уплотнение 204a удерживающего кольца, но дальше, чем самое внешнее уплотнение 204c удерживающего кольца. Это может быть достигнуто, например, путем обеспечения второго паза 226 ступенчатым гнездом 227.
Третий кольцевой паз 250 образован в несущем кольце 200. Третий кольцевой паз 250 главным образом включен для уменьшения веса несущего кольца 200. Третий кольцевой паз 250 образован в обращенной вверх поверхности 210 несущего кольца и предпочтительно в наклоненном вверх участке 218. Третий кольцевой паз 250 также может содействовать изготовлению несущего кольца 200, например, для упрощения обработки сопряжения между горизонтальным участком 216 и наклоненным вверх участком 218.
По меньшей мере одно отверстие 229a-c (на фиг. 3 показано три отверстия) образовано по толщине несущего кольца 200. Отверстия 229a-c расположены таким образом и имеют такой размер, чтобы позволить вставку инструмента, такого как отвертка, в каждое отверстие 229a-c. Инструмент используется для выталкивания уплотнений 204a-c удерживающего кольца из второго паза 226, тем самым позволяя пользователю вручную извлекать уплотнения 204a-c.
Несущее кольцо 200 обычно выполнено из металла, такого как по меньшей мере один из алюминия и стали. Алюминий является предпочтительным из-за его низкой плотности. Алюминий также достаточно устойчив к частицам пыли и может справляться с температурами и смачиванием, испытываемыми во время операции дробления, без возникновения значительной деформации.
Каждое из уплотнений 202, 204a-c содержит удлиненную гибкую полосу 205, имеющую первый и второй концы 228, 230. Гибкая полоса 205 имеет по существу прямолинейное расположение перед изгибом. Длину гибкой полосы 205 отрезают по размеру, по существу соответствующему окружности несущего кольца 200, в котором расположено уплотнение 202, 204a-c. Затем гибкую полосу 205 сгибают в форме кольца (см. фиг. 6) и устанавливают в несущее кольцо 200 для функционирования в качестве уплотнения 202, 204a-c.
Например, фланцевое уплотнение 202 может быть образовано из первой гибкой полосы 205, имеющей первый и второй концы 228, 230. Длину первой гибкой полосы 205 отрезают для соответствия окружности первого кольцевого паза 224. Первую гибкую полосу 205 устанавливают в первый кольцевой паз 224 вдоль по существу всей длины паза 224. Из фиг. 3 и 4 видно, что первая полоса 205 по существу заполняет первый паз 224, так, что первый конец 228 размещается смежно второму концу 230, тем самым образуя по существу кольцевое уплотнение 202. Предпочтительно первый и второй концы 228, 230 находятся в стыковом соединении, когда полоса полностью установлена, однако на практике иногда имеется небольшой зазор 232 между первым и вторым концами 228, 230. Обычно допустим размер зазора, составляющий 5 мм или менее. Количество пыли, проходящей через зазор, составляющий 5 мм или менее, является минимальным и не оказывает существенного влияния на работу оборудования в рабочей зоне 128.
Каждое из первого, второго и третьего уплотнений 204a-c удерживающего кольца образовано из гибкой полосы 205 и установлено во втором пазу 226 подобно фланцевому уплотнению 202 в первом пазу 224.
Обычно каждое уплотнение 202, 204a-c удерживается на месте путем плотного прилегания к соответствующему пазу 224, 226.
Гибкие полосы 205 могут быть изготовлены, например, с помощью процесса экструзии. Это также позволяет использовать одни и те же гибкие полосы 205 для всех уплотнений 202, 204a-c, необходимо только отрезать полосы 205 соответствующей длины, соответствующей окружности несущего кольца 200 в радиальном местоположении уплотнения 202, 204a-c. Обычно каждая удлиненная полоса 205 имеет прямоугольное поперечное сечение (см. фиг. 5). Типичные размеры: ширина в диапазоне 5-12 мм; высота в диапазоне 15-40 мм; и длина в диапазоне 500-4000 мм.
Предпочтительно уплотнения 202, 204a-c выполнены из пластического материала, такого как материал на основе полиэтилена, и/или композитного материала, такого как углеродное волокно или стекловолокно.
Далее со ссылкой на фиг. 1, 2, 7 и 8 будет описана работа уплотнительного узла 124.
При использовании уплотнительный узел 124 расположен в кольцевом пазу 125. Уплотнительный узел 124 выполнен и расположен по окружности относительно внешней поверхности 146 пылезащитного кожуха 112 и, в частности, так, что фланцевое уплотнение 202 расположено в уплотнительном контакте с вертикальным фланцем 123. Соответственно, уплотнение 202 при сопряжении с внешней поверхностью 146 обеспечивает первое первичное уплотнение для отделения зоны 109 выгрузки от зоны 128 рабочих частей. Конфигурация уплотнения 202 и несущего кольца 200 является такой, что уплотнение 202 выступает за пределы радиально самой внутренней поверхности несущего кольца, и в связи с этим несущее кольцо 200 не контактирует с пылезащитным кожухом 112 при нормальном использовании.
Уплотнительный узел 124 расположен и ориентирован в пазу 125 так, что по меньшей мере одно из уплотнений 204a-c удерживающего кольца имеет некоторый уплотнительный контакт с удерживающим кольцом 120 и, в частности, имеет некоторый уплотнительный контакт с обращенной вверх наклонной поверхностью 144 удерживающего кольца. Уплотнительный контакт между по меньшей мере одним из уплотнений 204a-c удерживающего кольца и удерживающим кольцом 120 обеспечивает вторичное уплотнение для отделения соответствующих зон 109,128. Поскольку уплотнения 204a-c выступают за пределы обращенной вниз поверхности 112 несущего кольца, по меньшей мере в положении, в котором расположены уплотнения 240a-c, несущее кольцо 200 не контактирует с удерживающим кольцом 120 при нормальном использовании.
Когда головка 103 приводится в гироскопическое вращение приводным валом 108 и шестернями 116, уплотнительный узел 124 смещается в осевом направлении (по вертикали) относительно пылезащитного кожуха 112 на ограниченную величину. Соответственно, радиально самая внутренняя поверхность фланцевого уплотнения 202 скользит по поверхности 146, однако она остается в плотном сопряженном контакте с этой поверхностью для предотвращения прохождения каких-либо частиц пыли и т.п. из зоны 109 выгрузки вверх в полость 117 подвижного конуса и последующего загрязнения зоны 128 рабочих частей. Таким образом, фланцевое уплотнение 202 также функционирует в качестве скребка для удаления загрязняющих частиц с внешней поверхности 146 кожуха.
Головка 103 и удерживающее кольцо 120 вращаются как единый блок. Блок приводится в гироскопическое вращение приводным валом 108 и шестернями 116. Перемещение блока в процессе работы приводит к вращению удерживающего кольца 120 относительно уплотнительного узла 124 и регулированию его радиального положения относительно уплотнительного узла 124. Это проиллюстрировано на фиг. 2, 7 и 8, на которых видно, что зазор между внешней поверхностью несущего кольца 200 и головкой 103 с левой стороны значительно меньше зазора между внешней поверхностью несущего кольца и головкой 103 с правой стороны. Вращение блока приводит к скольжению уплотнения 204a-c удерживающего кольца по верхней наклонной поверхности 144 удерживающего кольца 120, таким образом, чтобы поддерживать по меньшей мере некоторый уплотнительный контакт с удерживающим кольцом 120. Это предотвращает прохождение частиц пыли и т.п. из зоны 109 выгрузки вверх в полость 117 подвижного конуса через паз 125 и последующее загрязнение зоны 128 рабочих частей или по меньшей мере значительно уменьшает количество пыли, проходящей в рабочую зону. Таким образом, уплотнения 204a-c удерживающего кольца также функционируют в качестве скребков для удаления загрязняющих частиц с удерживающего кольца 120.
В связи с этим уплотнительный узел 124 по настоящему изобретению эффективен для предотвращения прохождения частиц вверх за пределы нижней области поверхности 146 кожуха и в зону 128 рабочих частей.
Значительное преимущество изобретения заключается в том, что несущее кольцо 200 может быть использовано многократно. Несущее кольцо 202 не изнашивается, поскольку само оно не обеспечивает функцию уплотнения и не контактирует с частями, которые перемещаются относительно него. В связи с этим необходимо менять только уплотнения 202, 204a-c по мере их износа. Это снижает затраты и количество отходов. Поскольку само несущее кольцо 202 не обеспечивает функцию уплотнения, несущее кольцо 202 может быть выполнено из материалов, отличающихся от материалов, подходящих для уплотнения. Например, материал может быть выбран для лучшего сопротивления рабочим температурам, воздействиям воды и пыли, и в связи с этим является более надежным по сравнению с уплотнительными кольцами известного уровня техники. Другое преимущество заключается в том, что, поскольку уплотнения 202, 204a-c образованы их удлиненных гибких полос, уплотнения могут быть легко изготовлены. Также один и тот же сырьевой материал можно использовать для каждого уплотнения 202, 204a-c, необходимо только отрезать соответствующую длину сырьевого материала. Гибкие полосы легко устанавливаются в несущее кольцо 200 и легко извлекаются из него.
В соответствии с дополнительными конкретными реализациями уплотнительный узел 124 может включать в себя различное количество уплотнений 204 удерживающего кольца. Например, уплотнительный узел может включать в себя одно, два или четыре уплотнения 204 удерживающего кольца. Может использоваться любое возможное количество уплотнений удерживающего кольца. Второй паз 226 соответствующим образом подходит для размещения выбранного количества уплотнений.
Вместо обеспечения одного ступенчатого паза 226 для размещения всех уплотнений 204 удерживающего кольца может быть обеспечено множество пазов 226. Например, каждое уплотнение 204 может быть установлено в отдельном пазу 226.
Уплотнительный узел может включать в себя по меньшей мере одно уплотнение, которое выполнено с возможностью выступать из самого внешнего края 208 несущего кольца для взаимодействия с нижней поверхностью 129 головки 103.
Уплотнительный узел может включать в себя по меньшей мере одно уплотнение, которое выполнено с возможностью выступать из обращенной вверх поверхности 210 несущего кольца для взаимодействия с нижней поверхностью 129 головки 103.
Несущее кольцо может быть выполнено из определенного материала. Например, несущее кольцо может быть выполнено из определенных металлов. Несущее кольцо может включать в себя композитный материал, например, может включать в себя углеродное волокно и/или стекловолокно.
Несущее кольцо может иметь композитную структуру, которая включает в себя множество материалов.
По меньшей мере одно из уплотнений 202, 204a-c может содержать множество гибких полос 205. Каждая гибкая полоса образует сегмент кольцевого уплотнения 202, 204a-c. Каждая гибкая полоса устанавливается на несущем кольце. Смежные полосы устанавливаются торец к торцу, так что общая форма является по существу кольцевой. Будет принято во внимание, что между торцами смежных кольцевых сегментов могут иметься небольшие зазоры. Уплотнение, образованное таким образом, обычно включает в себя от 2 до 10 кольцевых сегментов, однако может использоваться любое возможное количество сегментов.