CN102355953A - 用于圆锥破碎机的头的防转动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于圆锥破碎机的防转动系统，该圆锥破碎机具有：结构(10)，该结构承载上外壳(20)和竖向轴(30)；偏心元件(40)，该偏心元件将绕该竖向轴(30)旋转；和圆锥头(60)，该圆锥头布置在上外壳(20)内并且轴向地且旋转地支撑在该结构(10)上并且径向地支撑在该偏心元件(40)周围。该防转动系统包括由圆锥头(60)或由结构(10)承载的制动衬套(70)和由所述部件中的另一部件承载的环形靴(80)，在破碎机的“空载”操作时，该制动衬套和环形靴通过作用在圆锥头(60)上的惯性离心力的作用彼此挤压，从而产生与圆锥头(60)和偏心元件(40)之间产生的摩擦力相反并且超过该摩擦力的摩擦力，并且防止偏心元件旋转地拖动圆锥头(60)。

Description

用于圆锥破碎机的头的防转动系统

技术领域

本发明涉及应用于如下类型的圆锥破碎机的构造系统，该圆锥破碎机包括一结构、上壳体和安装在该结构中的竖向轴，和布置在上壳体的内部中以与其一起限定破碎腔的圆锥形的头，并且该圆锥头通过径向支撑该头的偏心元件绕竖向轴以震荡运动移位，并且该偏心元件通过适当的驱动机构而旋转。

更具体地，本发明涉及一种构造系统，当破碎机处于“空载”操作时，即，当没有材料在破碎腔的内部中被破碎时，该构造系统用来防止所述破碎机的头与偏心元件一起旋转。

背景技术

在上面限定的类型的圆锥破碎机中，当要被破碎的材料被供给到破碎腔中时，这个材料同时摩擦该头和上壳体，引起圆锥头沿着与偏心元件的旋转方向相反的方向旋转。被供应的材料防止圆锥头被偏心元件旋转地拖动，维持所述圆锥头相对于上壳体旋转静止。

因此，在“加载”操作中，通过被破碎的材料提供的制动作用，防止圆锥头与偏心元件一起旋转。该材料施加的制动力大于圆锥头和旋转的偏心元件之间的沿相反方向施加的摩擦力。

然而，在破碎机的“空载”操作期间，即当没有材料在破碎腔中被破碎，并且偏心元件继续绕竖向轴旋转时，在破碎腔中没有材料来施加安装到破碎机的该结构的上外壳和圆锥头之间的摩擦制动力。

在“空载”操作中，圆锥头和偏心元件之间的摩擦足以使圆锥头被偏心元件旋转地拖动，倾向于达到偏心元件的相同操作旋转。

然而，在所述“空载”操作状态中，当要被破碎的材料被供给到破碎腔中时，它与上壳体的静止的破碎表面和圆锥头的旋转的破碎表面同时形成摩擦接触，引起圆锥头逆着其旋转质量的巨大惯性力的突然制动。这种操作状态是高度不方便的，这是由于它引起破碎表面的强烈磨损，该破碎表面通常由施加到圆锥头和上壳体的硬材料涂层限定。

与偏心元件一起旋转的圆锥头的另一消极方面是，破碎机倾向于冒着伤害操作者和损坏机器的危险从破碎腔向外猛烈地抛出被引入在“空载”模式下操作的破碎机的石头、矿石、煤和其它的第一颗粒。

用来防止圆锥头与偏心元件一起旋转的已知方案在破碎机的内部中提供一种单向闭锁离合器，以便在破碎机的“空载”操作中防止圆锥头被偏心元件旋转地拖动，但在破碎机的“加载”操作中允许圆锥头沿与上壳体的方向相反的方向旋转。然而，作为缺点，这个方案的离合器及其组件的成本高，并且维护困难。此外，在“加载”操作状态中，圆锥头频繁被迫沿离合器的闭锁方向旋转，损坏离合器。

发明内容

考虑到上述问题，本发明的其中一个目标是提供一种用于在此考虑的类型的圆锥破碎机的头的防转动系统，该防转动系统具有相对低成本的简单构造并且可以被容易地安装和维持，当破碎机处于“空载”操作时，防止圆锥头与偏心元件一起旋转。

如已经提及的，本防转动系统涉及如下类型的圆锥破碎机，该圆锥破碎机包括：结构，在该结构中安装上壳体和具有上端部的竖向轴；偏心元件，所述偏心元件安装在所述竖向轴周围，以便通过驱动机构旋转；和圆锥头，所述圆锥头布置在所述上壳体的内部中并且在所述竖向轴的上端部上方被轴向地且旋转地支撑在所述结构上并且径向地且旋转地支撑在所述偏心元件周围。

根据本发明的第一方面，防转动系统包括由圆锥头和由所述结构限定的部件中的一个部件承载的制动衬套和由所述部件中的另一部件承载的环形靴，在破碎机的“空载”操作时，该制动衬套和环形靴通过作用在圆锥头上的惯性离心力的作用彼此挤压，从而产生与圆锥头和偏心元件之间产生的摩擦力相反并且超过该摩擦力的摩擦力，并且防止圆锥头被偏心元件旋转地拖动。

在执行本发明的特定方式中，制动衬套和环形靴分别由圆锥头和结构的相应部件承载在位于圆锥头的内部并且沿轴向布置在圆锥头在所述结构上和所述偏心元件上的轴向支撑区域和径向支撑区域之间的所述部件的区域中。

另外，根据上面提及的执行本发明的方式，圆锥头在其内部承载制动衬套，环形靴被限定在面对制动衬套的例如竖向轴周围的该结构的区域中。

上面限定的构造系统提供简单且坚固的摩擦制动装置，每当没有材料在破碎腔中被破碎时，该摩擦制动装置能够防止圆锥头与偏心元件一起旋转。

除提供沿与圆锥头和偏心元件之间的摩擦拖动力的方向相反的方向的制动力外，通过减小在偏心元件的最小偏心率区域中的在偏心元件周围的圆锥头的径向支承件的轴向延伸，本发明的系统也可导致所述摩擦拖动力的减小。

上述构造特性允许显著减小所述支承件的区域中的摩擦接触面积，即圆锥头和偏心元件之间的径向支承面积，该区域与破碎机的“加载”操作中支撑径向破碎载荷的区域相对，但该区域限定在破碎机的“空载”操作时由于在圆锥头上产生的惯性离心力的作用，圆锥头施加较大的压力到偏心元件上的区域。因此，本构造系统也允许减小由于偏心元件的圆锥头的摩擦拖动力，而在受到“加载”操作中的径向破碎力的偏心元件的区域中不降低围绕偏心元件的圆锥头的径向支承能力。

附图说明

下面将参考涉及防转动系统的可能的示例性实施例的附图描述本发明，并且其中：

图1示出设置有本发明的防转动系统的圆锥破碎机的简化的示意性竖向剖视图，所述图包含代表在“加载”操作中作用在破碎机中的破碎力的箭头；

图2给出根据图1中的箭头II-II截取的剖视图，示出由圆锥头承载的制动衬套和由破碎机的所述结构承载的环形靴之间的相对布置；

图3给出图1中示出的破碎机的圆锥头的部分、上外壳和竖向轴的示意性的且略微放大的竖向截面，但防转动系统设置有另外的构造特性，所述图包含代表在“空载”操作时作用在破碎机中的径向力的箭头；

图3A给出沿图3中的线III-III截取的偏心元件的横截面；

图4和5给出图1、2和3中示出的制动衬套和环形靴的部件的相同的放大细节，所述部件被构造在增大其间的摩擦的两个实施例中；

图6给出图1、2和3中示出的制动衬套和环形靴的放大细节，但破碎机处于“空载”操作中，并且制动衬套在其径向内部接触圆柱形表面中承载由高摩擦系数的材料制成的环；并且

图7给出根据图6的箭头VII-VII截取的放大剖视图，但破碎机处于“加载”的操作。

具体实施方式

如前面提及的，本发明适用于图1中示出的类型的圆锥破碎机，并且该圆锥破碎机包括结构10，在该结构上安装通过任何熟知的现有技术方式构造的圆锥形上壳体20，并且该圆锥形上壳体在内部设置有由足以耐受破碎力的材料制成的衬里(未示出)。应当理解，在此未描述结构10的特别构造特性，由于它们对本发明的防转动系统目标的构造或功能没有影响。

破碎机还包括竖向轴30，该竖向轴在下方固定到结构10并且提供自由上端部31，该自由上端部通常布置在上壳体20的内部中。

以现有技术中熟知的布置，在竖向轴30周围以插入内部管状衬套41的方式旋转地安装管状偏心元件40，该管状偏心元件设置有环形齿轮42，该环形齿轮接合到安装在结构10上的驱动机构50的小齿轮52。该机构设计成产生偏心元件40绕安装到竖向轴30的内部管状衬套41的旋转或转动。偏心元件40通过轴向轴承43在下方沿轴向安置在结构10上，该轴向轴承通常是任何适当构造的滑动轴承。这里所考虑的类型的破碎机还包括熟知的现有技术构造的圆锥头60，该圆锥头设置有由充分满足破碎力的材料制成的外部涂层61，该圆锥头被布置在上壳体20的内部中以便与其一起限定破碎腔CB。

圆锥头60具有：内部上部分62，该内部上部分在竖向轴30的自由上端部31上方轴向地且旋转地安置在结构10上；和内部下部分63，该内部下部分以插入外部管状衬套44的方式径向枢接(journalled)在偏心元件40的周围。

在附图的各图中，竖向轴30的自由上端部31承载支撑件32，球形支承件33安装到该支撑件上，球形接头65被轴向地且旋转地安置到该球面支承件上，该球形接头被固定在圆锥头60的内部上部分62下方。

通过上面已知的现有技术构造，当通过驱动机构50的致动引起偏心元件40旋转时，圆锥头60绕竖向轴30以震荡运动移位。这里给出的竖向轴30的构造被显著简化并且不预见允许使圆锥头60竖向移位以调节破碎腔CB的尺寸的系统。然而，应当理解，竖向轴30可具有管状构造以便在其内部容纳支撑杆(未示出)，该支撑杆例如通过在下方布置在结构10中的液压致动装置被沿竖向移位，使得承载支撑件32、球形支承件33、球形接头65和圆锥头60的其上端部被升起和降下，从而允许调节破碎腔CB的操作尺寸。

应当理解，圆锥头60的轴向支承件以及破碎腔CB的操作尺寸的调节可以通过现有技术中已知的或未知的其它构造方案来执行，这不改变本发明提出的防转动系统构思。圆锥头60的轴向支承和破碎腔CB的操作尺寸的调节的例子在相同申请人的2005年10月13日提交的专利申请PI0504725-0中被描述和示出。

根据本发明，防转动系统包括制动衬套70，该制动衬套将以可移除的方式安装到由圆锥头60或由结构10限定的部件的一个部件并且优选地具有以足以操作摩擦制动装置的任何材料获得的圆柱形管状形状。

在示出的构造中，制动衬套70以可移除的方式并且在内部安装在圆锥头60中，与圆锥头同轴并且沿轴向布置在圆锥头60相应地到结构10和到偏心元件40的径向和轴向支承区域之间。制动衬套70提供接触圆柱形表面71，该接触圆柱形表面在示出的组件中沿径向位于内部。

制动衬套70到承载它的部分(例如到圆锥头60)的固定可以由不同的方式形成，这些方式允许其到圆锥头60或到结构10的可靠的固定。

防转动系统还包括环形靴80，该环形靴在与制动衬套70的轴向布置一致的轴向布置中，即在圆锥头60相应地到结构10和到偏心元件40的径向和轴向支承区域之间由圆锥头60和结构10限定的部件中的另一个部件承载。

制动衬套70径向压在环形靴80上并且在破碎机的确定的操作状态下发生摩擦。在示出的构造中，环形靴80具有周向和径向外接触圆柱形表面32a，该周向和径向外接触圆柱形表面被限定在固定到竖向轴30的自由上端部31上的支撑件32中。应当理解，环形靴80也可以由优选地以可移除的方式固定在支撑件32周围的环形元件或固定到破碎机的结构10的其它元件限定，如竖向轴30。在示出的构造中，由结构10承载的环形靴80的径向外部接触圆柱形表面32a面对制动衬套70的接触圆柱形表面71。因此，根据提出的系统，制动衬套70和环形靴80的部件中的每一个部件提供接触圆柱形表面71、32a，由圆锥头60承载的那个部件的接触圆柱形表面71包围并且面对由结构10承载的那个另一部件的最内部接触圆柱形表面32a，以便通过当破碎机处于“空载”操作时作用在圆锥头60上的惯性离心力T，在与偏心元件40的最小偏心率的区域直径方面一致的切向接触区域中径向挤压且摩擦最内部接触圆柱形表面32a。

制动衬套70和环形靴80之间的切向摩擦接触的大小被设计成产生摩擦力R1，该摩擦力R1与通过如图3中示出的箭头所指示的外部衬套44在圆锥头60和偏心元件40之间产生的摩擦力R2相反并且超过摩擦力R2，防止圆锥头60被偏心元件40旋转地拖动。

如图1中示出的，当破碎机“加载”操作时，破碎力P被施加到圆锥头60。这个破碎力P的水平分量Q通过外部衬套44传递到偏心元件40并且竖直分量V由球形支承件33支撑。在这种操作状态中，沿如图2中的箭头S示出的与偏心元件40的最大偏心率的方向沿直径相对的方向施加破碎力P的水平分量Q，迫使与偏心元件40的最大离心率的区域相对的圆锥头60的区域离开承载球形支承件33的竖向轴30的相邻的面对区域移动。因此，当破碎机“加载”操作时，破碎力P使制动衬套70径向且略微离开环形靴80移动，在与偏心元件40的最大偏心率的区域相对的摩擦接触区域中，限定有小的径向间隙F，该径向间隙仅仅足以最小化或甚至消除在破碎机的“空载”操作下的制动衬套70和环形靴80的部件之间的任何摩擦(图2)。

当破碎机处于“空载”操作下时，如图3中示出的，破碎力P消失并且通过外部衬套44经受与偏心元件40的摩擦的圆锥头60倾向于与偏心元件40一起旋转，受到惯性离心力T，该惯性离心力沿与破碎力P的水平分量Q的方向相反的方向起作用并且径向迫使制动衬套70具有与环形靴80的摩擦接触，产生摩擦力R1，该摩擦力R1超过圆锥头60通过外部衬套44与偏心元件40的接触产生的摩擦力R2。通过这种方案，当破碎机处于“空载”操作下时，防止圆锥头60通过偏心元件40的旋转拖动而旋转。

如图3中示出的，制动衬套70和环形靴80布置在横向于竖向轴30的平面中，该平面提供离开圆锥头60的质心的小的轴向距离A，惯性离心力T在该质心中起作用，在偏心元件40旋转时圆锥头受到该惯性离心力的作用。因此，考虑到圆锥头的总高度，制动衬套70和环形靴80之间的摩擦力在离开圆锥头60的质心的相对小的轴向距离A处被施加到圆锥头60。

在另一方面，围绕偏心元件40的圆锥头60的径向支承的通常轴向尺寸，即外部衬套44遍及其整个周向延伸的轴向尺寸使得在破碎机的“空载”操作中由所述径向支承提供的摩擦力(摩擦拖动)是惯性离心力T的强度的结果并且也取决于圆锥头60和偏心元件40之间的接触区域的轴向延伸的尺寸，该接触区域是偏心元件40的最小偏心率的区域。

因此，除了在破碎机的“空载”操作中提供对抗圆锥头60的制动摩擦力外，本发明还具有如下另外目标：通过偏心元件40提供圆锥头60的拖动摩擦力的减小。

为了通过偏心元件40减小圆锥头60的拖动摩擦力，偏心元件40具有设置有凹陷45的最小离心率区域，该凹陷从偏心元件40的上边缘向下延伸，以便在所述区域的下部中限定用于圆锥头60的支承表面46，该支承表面具有被减小的轴向延伸X，但是该轴向延伸足以支撑在破碎机的“空载”操作中作用在圆锥头60上的惯性离心力T。

通过这种构造，倾向于引起圆锥头60的旋转拖动的摩擦力R2显著减小并且在离开其质心的轴向距离B处施加到圆锥头60，该轴向距离B远远大于制动摩擦力R1的作用区域和圆锥头60的所述质心之间的轴向距离A。因此，惯性离心力T以更大的强度施加在制动衬套70和环形靴80之间的制动摩擦切向接触区域上。

图4和5示出可能的构造，该构造可以应用于制动衬套70或环形靴80，以在破碎机的“空载”操作时增加所述部件之间的制动摩擦。

在图4中的示出的构造中，要被环形靴80的径向外部接触圆柱形表面32a摩擦的制动衬套70的径向内部接触圆柱形表面71设置有凹槽72，该凹槽可具有不同的形式，只要它们方便释放来自所述接触圆柱形表面71、32a的油。在所述接触圆柱形表面中的油保持件可引起减摩擦油膜的形成，削弱将通过制动衬套70和环形靴80之间的摩擦接触获得的制动作用。

在图5中示出的构造中，环形靴80的接触圆柱形表面32a设置有凹槽35，该凹槽35的操作方式与如上所述的布置在制动衬套70的接触圆柱形表面71上的凹槽72的操作方式相同。

图6和7示出另一构造形式，该另一构造形式通过使用高摩擦系数材料(例如橡胶或其它适当的塑料材料)的至少一个环90用于增加制动衬套70和环形靴80之间的摩擦，该环被装配且保持在相应的周向通道76中，该周向通道在举例的构造中被设置在制动衬套70的接触圆柱形表面71上。应当理解，环90可以被装配且保持在设置在环形靴80的接触圆柱形表面32a上或者也设置在所述接触圆柱形表面71、32a两者中的通道(未示出)中。

如图7中示出的，当破碎机“加载”操作时，在对应于偏心元件40的最小偏心率的区域的区域中，环90设计成从承载它的接触圆柱形表面径向向外突出，以便几乎完全占据形成在制动衬套70和环形靴80之间的整个径向间隙G。

在破碎机的这种常见“加载”操作中，破碎力P的水平分量Q维持制动衬套70和环形靴80的部件之间的径向间隙G，最小化或甚至避免环90和所述部件的另一部件的面对的圆柱形表面之间的接触，如图7中所示。

当破碎机处于“空载”操作下时，在与偏心元件40的最小偏心率的区域轴向对齐的所述区域中，惯性离心力T使得环90挤压并且摩擦制动衬套70和环形靴80的所述部件的另一部件的面对的接触圆柱形表面，增加其间的制动摩擦，如图6中示出的情况。然而，环90可具有突出的径向延伸部，该径向延伸部的尺寸设计成使得在破碎机的“加载”和“空载”操作下在与偏心元件40的最小偏心率的区域轴向对齐的所述区域中环90连续地摩擦另一接触圆柱形表面。

虽然这里已经示出涉及圆锥头的自动旋转制动系统的元件的一些构造变体，但应当理解，这种构造变体仅仅是示例性的，本领域技术人员可以提出所述元件的其它不同构造形式，而不偏离伴随本说明书的一组权利要求所包含的发明构思。

Claims (10)

1.一种用于如下类型的圆锥破碎机的头的防转动系统，该圆锥破碎机包括：结构(10)，在所述结构中安装有上壳体(20)和具有自由上端部(31)的竖向轴(30)；偏心元件(40)，所述偏心元件安装在所述竖向轴(30)周围，以便通过驱动机构(50)旋转；和圆锥头(60)，所述圆锥头布置在所述上壳体(20)的内部中，并且在所述竖向轴(30)的自由上端部(31)上方轴向地且旋转地支撑在所述结构(10)上并且径向地且旋转地支撑在所述偏心元件(40)周围，所述防转动系统的特征在于，所述防转动系统包括由所述圆锥头(60)和所述结构(10)限定的部件中的一个部件承载的制动衬套(70)和由所述部件中的另一个部件承载的环形靴(80)，所述制动衬套(70)和所述环形靴(80)通过在所述破碎机的“空载”操作时作用在所述圆锥头(60)上的惯性离心力(T)的作用彼此挤压，从而产生与所述圆锥头(60)和所述偏心元件(40)之间产生的摩擦力相反并且超过该摩擦力的摩擦力，并且从而防止所述圆锥头(60)被所述偏心元件(40)旋转地拖动。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制动衬套(70)和所述环形靴(80)分别由圆锥头(60)和结构(10)中的相应部件承载在所述部件的区域中，所述区域位于所述圆锥头(60)内部并且沿轴向布置在所述圆锥头(60)在所述结构(10)上和所述偏心元件(40)上的轴向支撑区域和径向支撑区域之间。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述制动衬套(70)和环形靴(80)的部件中的至少一个部件以可移除的方式安装到承载该部件的圆锥头(60)和结构(10)中的相应部件。

4.如权利要求2或3中的任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述制动衬套(70)和环形靴(80)的部件中的每一个部件设置有接触圆柱形表面(71，32a)，由所述圆锥头(60)承载的那个部件的接触圆柱形表面(71)包围并且面对由所述结构(10)承载的那个另一部件的最内部接触圆柱形表面(32a)，以便通过当所述破碎机处于“空载”操作时作用在所述圆锥头(60)上的惯性离心力(T)，在与所述偏心元件(40)的最小偏心率的区域直径方面一致的切向接触区域中径向挤压且摩擦所述最内部接触圆柱形表面(32a)。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述制动衬套(70)以可移除的方式安装在所述圆锥头(60)的内部中并且具有径向内部接触圆柱形表面(71)，所述环形靴(80)被限定在所述结构(10)的区域中并且其径向外部接触圆柱形表面(32a)面对所述制动衬套(70)的接触圆柱形表面(71)。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述环形靴(80)的接触圆柱型表面(32a)被限定在固定到所述竖向轴(30)的支撑件(32)中。

7.如权利要求4、5或6中的任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述接触圆柱形表面(71，32a)中的至少一个设置有油释放凹槽(72，32b)。

8.如权利要求4到7中的任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述接触圆柱形表面(71，32a)中的至少一个设置有至少一个周向通道(76)，由高摩擦系数的材料制成的环(90)被装配且保持在所述周向通道中，并且所述环从承载它的所述接触圆柱形表面沿径向突出，以便在所述破碎机的“空载”操作时在与所述偏心元件(40)的最小偏心率的区域轴向对齐的区域中提供与另一接触圆柱形表面的摩擦接触。

9.如权利要求4到7中的任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述接触圆柱形表面(71，32a)中的至少一个设置有至少一个周向通道(76)，由高摩擦系数的材料制成的环(90)被装配且保持在所述周向通道中，并且所述环从承载它的所述接触圆柱形表面沿径向突出，以便在所述破碎机的“空载”和“加载”操作时在与所述偏心元件(40)的最小偏心率的区域轴向对齐的区域中连续地提供与另一接触圆柱形表面的摩擦接触。

10.如权利要求1到9中的任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述偏心元件(40)具有设置有凹陷(45)的最小离心率的区域，所述凹陷从所述偏心元件(40)的上边缘向下延伸，以便在所述区域的下部中限定用于所述圆锥头(60)的支承表面(46)，所述支承表面具有被减小的轴向延伸(X)，但是所述轴向延伸足以支撑在所述破碎机的“空载”操作时作用在所述圆锥头(60)上的惯性离心力(T)。

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