CN102413937A - 锤子销与锤子之间的接合得到改善的破碎器锤子 - Google Patents

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Abstract

破碎器锤子，包括锤子销开口，其中内表面的至少一些部分沿从破碎器锤子的一个主面向另一主面移动的方向是弯曲的。该内表面可平滑地形成为圆弧形、抛物线形、双曲线形、或其它曲线形的表面，并且其局部极值点位于孔的内部内(例如，位于中心处或附近)。设置弯曲内表面有助于改变和分散由于在破碎锤子刃部接触待破碎材料时锤子销与限定出锤子销开口的壁之间的接触而被吸收的作用力的位置。其它结构包括锤子销与作为锤子部件的衬套构件、卷轴或套筒构件或球状旋转构件之间的接合。

Description

锤子销与锤子之间的接合得到改善的破碎器锤子
相关申请数据
本申请基于2009年2月26日以John P.Hoice和Lonny V.Morgan的名义提交的、名为“Shredder Hammers Including Improved Hammer PinOpening Constructions”的美国临时专利申请No.61/155,852要求优先权利益。该在先优先权申请通过引用完整地并入本文。
技术领域
本发明涉及破碎器锤子构造和包括这种锤子的破碎机械设备和系统。
背景技术
工业破碎设备在例如回收工业中是已知的，用于将大型物体破碎成能够被更轻松地处理的较小部分。除例如橡胶(例如汽车轮胎)、木头和纸等破碎材料外，可获得商业破碎系统，其能够破碎大型的铁料，例如废金属、汽车、汽车主体部件和类似物。
图1A示出了在本领域中已知和使用的示一例破碎系统，而图1B示出了可用于这种破碎系统的常规破碎头或转子的更具体的视图。更具体地说，如图1A所示，该示例破碎系统100包括向破碎室106引入待破碎材料104的进料系统(例如进料槽102)。待破碎的材料104可以是任意期望的尺寸或形状，并且必要时，可在被引入破碎室106前，受到加热、冷却、碎裂、包装、或以其它方式受到预处理。如有必要或如果期望，进料系统102可包括供给辊或其它机械设备，来帮助推动或控制材料104进入室106的速率，以帮助保持材料104抵靠锤砧108，和/或帮助防止材料104后退回进料槽102上。示出了盘形转子，然而例如星形轮和圆筒等其它转子也常常被使用，对于这些类型的转子本发明也是同样有用的。
在破碎室106中安装有旋转破碎头110(绕轴线或轴110A可旋转)。随着头110旋转，破碎锤子112因离心力而向外延伸离开头110的旋转轴线110A(如图1A所示，并如以下将更详细描述那样)。随着它们旋转，破碎器锤子112在锤子112与锤砧108(或设置在破碎系统100内的其它硬化表面)之间冲击待破碎的材料104，以破开材料104。下面将参考图1B详细描述一个常规破碎头110的构造。随着材料104被破碎，它可从破碎室106穿过例如设置在室106壁的底部、顶部或侧面中的出口114之一排出，并以一些方式(由箭头116大致示出，例如经由重力、经由输送器、经由卡车或其它车辆等)得到运输，以进行进一步处理(例如，进一步再循环、回收、分离、或其它处理)。
图1B示出了可在图1A的破碎系统100中使用的示例破碎头110的更具体的视图。该示例破碎头110由多个转子盘120制成，这些转子盘120被围绕驱动轴110A安装的分隔物122彼此分开。虽然可在破碎头110中设置任意数量的转子盘120(例如2-25个)，但是该图示示例包括七个盘120(端部盘120被省略了，以更好地示出下方结构的详情)。盘120可相对于轴110A固定地安装(例如，通过焊接、机械连接器等)，以允许盘120在轴110A旋转时旋转(例如，通过外部电机或其它电源，未示出)。除提供分隔功能外，分隔物122还能够有助于保护轴110A免受不想要的损伤，例如，由于与被破碎材料104、破碎器锤子112的破损部件等的接触造成的损伤。
锤子销124在至少一部分转子盘120之间(更常见的是，在数个盘120之间和/或穿过头110的全长)延伸，并且破碎器锤子112可旋转地安装在这些销124上，而且相对于这些销124是可旋转的。更具体地说，如图1B所示，锤子销124延伸穿过设置在破碎器锤子112的安装部112F中的开口112A，并且破碎器锤子112能够围绕该销124旋转。在该图示示例中，破碎头110包括围绕转子盘120的周缘的六个锤子销124，在两个相邻转子盘120之间的每个销124上设置单个破碎器锤子112(使得每个锤子销124包括安装于其上的单个破碎器锤子112，并且使得破碎器锤子112沿头110的纵向长度交错地分布)。该锤子模式可根据终端用户的需要进行修正。在特定锤子销124上没有设置破碎器锤子112的、转子盘120之间的位置处，销124可被销保护器126覆盖，以保护销结构124免受被破碎材料104的接触和损伤。这些销保护器126，可以是任意期望的尺寸和/或形状，也可作为相邻转子盘120之间的分隔物起作用(必要时)。
使用中，转子盘120作为一个单元绕轴110A旋转，例如，通过外部电机或其它电源(未示出)。与该旋转相关联的离心力使破碎器锤子112绕它们相应的销124旋转，以使它们的较重刃形端部112E向外延伸离开轴110A，如图1A所示。随着旋转的继续，破碎器锤子112将接触待破碎材料104。因为它是可旋转地安装在锤子销124上的，与待破碎材料104的接触可使破碎器锤子112在克服锤砧108冲击待破碎材料104时减速或者甚至沿相反方向旋转。销124、销保护器126、锤子112、分隔物122和转子盘120可构造和配置成使得，在破碎器锤子112不能完全穿过材料104的情况下，它能够旋转至相邻板120之间的位置，从而通过材料104，直到它能够在因粉碎器头110绕轴110A的旋转而生成的离心力的作用下再次向外延伸，以进行下一次碰撞。此外，在一些情况下，破碎器锤子112在通过或穿过待粉碎材料时将在销124上发生侧向偏移。必要时，粉碎器头110的各个部件可相对于彼此成形并取向成使得破碎器锤子112能够绕其销124旋转360°，而不接触另一销124、销保护器126、驱动轴110A、另一锤子112等。上述类型的破碎系统和头在本领域中是已知并被使用的。
从以上描述可知，破碎器锤子112暴露于极其恶劣的使用条件下。因此，破碎器锤子112通常由硬化的钢材料构成，例如低合金钢或高锰合金含量钢(例如Hadfield锰钢，包含约11-14％的锰，按重量计)。这种材料在本领域中是已知并被使用的，例如用在可从俄勒冈州波特兰市ESCO公司购买到的破碎器锤子中的材料。即使在使用这种硬化材料时，破碎器锤子112的典型寿命可以是数天到数周(例如，当然取决于各种因素，例如被破碎的材料、使用量等)。破碎器锤子的刃形或冲击区域112E经过时间和经过与待处理材料104的反复碰撞而趋于磨损，如图3中的虚线所示，而破碎器锤子的安装区域112F(安装锤子销124的端部)通常隐藏在相邻转子盘120之间，而不暴露于被破碎材料104(或许盘120的暴露外部边缘和外周缘处除外)。
图2A和2B示出了设置在破碎器锤子112中用于接收锤子销124的开口112A的边缘的放大图。如这些图所示，虽然这些开口112A的侧壁112B的大部分是笔直的、平坦的、以及沿轴向L彼此平行的，但是形成开口112A的侧壁112B的角部112C(即，内部侧壁112B与锤子112的主面112D相交的地方)可以是倒角的(图2A)或倒圆的(图2B)。这些特征能够使向开口112A中插入锤子销124稍微简单些，特别是在销124的直径在尺寸上接近开口112A的直径时(例如，弯曲或倾斜的角部112C略微“漏斗式地引导”销124进入开口112A中)。
如上所述，破碎器锤子112在使用中暴露于极其恶劣的条件。破碎器锤子112自身可重达数百磅(例如，150-1500磅)。此外，这些沉重的锤子112以较高的速率撞击待破碎材料104，并且待破碎材料104可构成非常硬的材料，例如汽车、汽车部件等。该撞击动作以及破碎器锤子在冲击待粉碎材料时的侧向移动在销124与破碎器锤子112中的销开口112A的侧壁112B之间引起重复且高压的接触，特别是在这些开口112A的角部112C处。虽然破碎器锤子112如上所述通常由硬化钢材料构成，但是破碎器锤子112仍然经常趋于在安装区域112F发生裂纹C，如图3所示，这能够导致锤子112的过早失效(例如，在刃形区域112E被完全利用前)。该过早失效在部件和劳力上大大增加了成本，并大大减慢和延迟破碎操作。
因此，在本领域中在破碎器锤子和利用这种锤子的机械设备和系统的结构和构造中存在改善的空间。
发明内容
以下内容对本发明的各方面提出概要描述，以提供对本发明及其各个示例特征的基本理解。该概要并非旨在以任何方式限制本发明的范围，而是仅仅为后面的详细描述提供一般的综述和背景。
本发明的各方面涉及破碎器锤子与使锤子与粉碎器头接合的锤子销之间的改善的接合。作为更具体的示例，本发明的各方面涉及一种破碎器锤子，其包括具有锤子安装部和锤子刃形部的锤子主体，其中所述锤子安装部包括在其中限定出的从锤子主体的第一主面向锤子主体的第二主面延伸的安装开口，其中在用于与锤子销接合的所述安装开口内设置有销安装面，其中所述销安装面的至少一部分是凹状的，并且其中所述销安装面的凹状部分的至少一部分在所述安装开口处位于所述第一主面与第二主面之间的所述锤子主体的总体厚度的中心90％内(凹状部分也可位于安装开口厚度的中心75％或者甚至是中心50％内)。销安装面可直接设置在锤子主体上(例如，设置在安装开口的内表面中)，也可设置成被接收在安装开口中的分离构件的一部分(例如衬套或卷轴构件)。销安装面的凹状部分可在安装开口位置处延伸达锤子主体的总体厚度的至少25％(并且在一些示例中，达安装开口位置处的总体锤子主体厚度的至少35％、至少50％、至少60％、或者甚至穿过整个厚度(100％))。
本发明的一些更具体的方面涉及这样的破碎器锤子，其中用于接收锤子销的开口的内表面的至少一部分沿从破碎器锤子的一个主面向另一主面移动的方向(即，穿过粉碎器锤子结构的厚度)是弯曲的。必要时，开口的整个内表面(例如，围绕其整个周缘)可以是弯曲的。
根据本发明的附加方面，用于锤子销的开口的内表面在从破碎器锤子的一个主面向另一主面移动的方向上(即，穿过粉碎器锤子结构的厚度)可以是平滑地弯曲的。例如，沿开口的一部分的内表面(或者横穿锤子结构的厚度的内表面的至少一个主要部分)可平滑地形成为圆弧、抛物线、或其它平滑曲面，其中曲面的局部极值点(即，其局部最小或最大值点)位于锤子销开口的内部(例如，位于曲面的线性长度的中心50％内，并且在一些示例中，位于曲面的线性长度的中心30％内)。
本发明的另一方面涉及这样的破碎器锤子，其中用于锤子销的开口的内表面，沿开口的一个截面，具有多个曲线轮廓。例如，表面的中心部(例如，厚度的中心处)可具有一个曲线特征(例如，第一半径)，而边缘部(即，邻接和靠近主面)可具有不同的曲线特征(例如，不同于第一半径的第二半径，例如较小的半径)。第一曲线特征可延伸超过锤子中的开口的厚度的大部分(例如，超过限定出开口的内表面的曲线的总体线性长度的至少50％，并且在一些示例中，超过该曲线的总体线性长度的至少65％或者甚至是至少75％)，而另一曲线特征可在厚度的其余部分存在(例如，均匀地分隔在两个边缘处，只在一个边缘处等等)，例如小于在开口的各端部处限定出开口的内表面的曲线的总体线性长度的25％、20％、15％、10％或者甚至5％。作为一个附加替代方式，内表面可沿从破碎器锤子的一个主面向另一主面移动的开口的截面具有始终变化的曲率。
在本发明的一些更具体的方面中，当用于锤子销的开口的内表面形成为具有圆弧截面时，圆弧可具有对应于公式0.25≤R1/T≤4的半径R1，其中T是破碎器锤子在锤子销接收开口位置处的厚度。在一些示例中，半径R1可满足公式0.5≤R1/T≤4，公式0.6≤R1/T≤3，或公式0.75≤R1/T≤2，或者甚至包括这些公式外的其它配置。如果破碎器锤子在开口的位置处没有恒定的厚度，则T代表最薄位置处的开口的厚度。虽然该相同的圆弧半径可在粉碎器锤子开口的整个厚度中使用，但是在本发明的一些示例中，该半径将在破碎器锤子厚度的至少中心50％内使用，并且在一些示例中，将在至少中心65％或者甚至是至少中心75％内使用。当开口的边缘部具有与中心部不同的曲线特征时，边缘部可具有比中心部小的半径(例如，至少50％小)，并且在一些示例中，边缘部半径“R2”可在0.05R1-0.5R1的范围内，并且在一些示例中，在0.06R1-0.25R1的范围内，或在0.08R1-0.12R1的范围内，或者甚至是这些公式外的其它配置。
本发明的附加方面涉及这样的破碎器锤子，其包括位于破碎器锤子的安装开口内的衬套构件，其中衬套构件的内表面(其接收锤子销)沿从衬套的锤子销接收开口的第一端向衬套的锤子销接收开口的第二相反端的方向是连续地弯曲的。在这种结构中，破碎器锤子的安装开口可具有大致平坦的侧面(例如，如图2A和2B所示)等等。
本发明的再一些附加方面涉及这样的破碎器锤子，其包括安装开口，在安装开口中安装有卷轴构件，并且在其中接收锤子销(即，该卷轴构件的外表面被接收在破碎器锤子的安装开口中)。在根据本发明的这种示例结构中，破碎器锤子安装开口的内表面的至少一部分和/或卷轴构件的外表面(其与破碎器锤子安装开口的内表面接合)从一端向另一端可以是连续地弯曲的。额外地或替代地，必要时，卷轴构件的内表面(其接合锤子销)从一端向另一端可以是连续地弯曲的。
本发明的附加方面涉及这样的破碎器锤子，其具有包括锤子安装部和锤子刃形部的锤子主体，其中所述锤子安装部包括在其中限定出的从锤子主体的第一主面向锤子主体的第二主面延伸的锤子销接收开口。在本发明的该方面中，至少锤子销接收开口的内表面的中心部弯曲成使得内表面的局部极值点位于第一主面与第二主面之间。内表面的弯曲中心部可延伸达例如锤子销接收开口厚度的总体厚度的至少25％。
本发明的另一方面涉及这样的破碎器锤子，其具有包括锤子安装部和锤子刃形部的锤子主体，其中所述锤子安装部包括在其中限定出的从锤子主体的第一主面向锤子主体的第二主面延伸的锤子销接收开口。在本发明的该示例方面中，锤子销接收开口的内表面的至少一个中心区域包括多个平坦的、非平行的表面，其中位于中心区域内的每个平坦表面以钝角结合至中心区域内的相邻平坦表面。如在该具体背景中使用的“中心区域”占锤子销接收开口厚度的总体厚度的中心75％。该中心区域可包括例如3-40个平坦的非平行表面，并且在一些结构中，可包括5-30个平坦的非平行表面。
本发明的再一方面涉及这样的破碎器锤子，其具有包括锤子安装部和锤子刃形部的锤子主体，其中所述锤子安装部包括在其中限定出的从锤子主体的第一主面向锤子主体的第二主面延伸的安装开口。一分离的销接合构件被接收在所述安装开口中，其中所述销接合构件包括与所述安装开口接合的外表面，并且其中所述销接合构件限定出锤子销接收开口，所述锤子销接收开口包括用于接收销的内表面。销接合构件可构成为例如在锤子主体的安装开口内可旋转的球状旋转构件、衬套构件(可选地固定至锤子主体，至少部分地位于安装开口内)、或卷轴构件(在安装开口内延伸并且可选地相对于锤子主体是可旋转的)。
本发明的附加方面涉及包括根据本发明的示例的破碎锤子的破碎系统和/或破碎头，包括大致如以上参考图1A和1B所描述类型的破碎系统和破碎头(但是安装有根据本发明的一个或多个破碎器锤子)。任何期望类型的破碎系统或破碎头(转子)可包括根据本发明的示例的破碎器锤子，例如圆盘形、星形、圆筒形的转子等。
本发明的再一些附加方面涉及例如上述类型的破碎器锤子的制造方法。这种方法可避免在制造工艺中需要使用型芯，这能减少时间、成本和制造工艺的复杂性。
本发明的其它方面、优点和特征将在以下详细描述，并且从根据本发明的示例结构的以下详细描述中可变得清楚明了。
附图说明
本发明在附图中通过示例示出而不局限于附图，附图中相似附图标记表示相同或相似的元件，附图中：
图1A和1B示出了常规破碎系统和破碎头的特征；
图2A和2B示出了设置在常规破碎锤子中的锤子销开口的更具体的特征；
图3是用于帮助描述粉碎器锤子结构的使用的各种典型特征和特点的视觉辅助图；
图4A-4D提供来协助说明常规破碎器锤子的使用的特征和特点以及它的操作和失效的一种潜在机制；
图5A-5C示出了根据本发明的示例粉碎器锤子结构的各种视图；
图6提供了根据本发明的示例的粉碎器锤子销开口的内表面的截面或表面轮廓的更具体的视图；
图7和8提供了根据本发明的示例的各种粉碎器锤子构造的粉碎器锤子销开口的截面图；
图9A和9B分别是类似于图4A和4C的视图，并且提供来协助说明根据本发明的破碎器锤子的使用的特征和特点、以及它的操作的可能机制，以及这些特征、特点和机制是如何不同于图4A和4C所示常规破碎器锤子的；
图10提供了根据本发明另一示例的粉碎器锤子销开口的截面图；
图11A-11C示出了根据本发明的另一示例粉碎器锤子结构的各种视图；
图12A和12B提供来协助说明根据本发明的示例的破碎器锤子的使用的特征和特点、以及它的操作的可能机制；
图13A和13B示出了根据本发明的另一示例破碎器锤子和锤子销构造的各种视图；
图14A和14B示出了根据本发明的另一示例粉碎器锤子结构的各种视图；
图15A-15E示出了根据本发明的又一示例粉碎器锤子结构的各种视图；
图16A和16B示出了根据本发明的另一示例粉碎器锤子销开口的构造；而
图17A和17B示出了根据本发明的附加示例的粉碎器锤子销开口构造。
读者应该明白这些附图中示出的各种部件并不一定是按比例绘制的。
具体实施方式
以下描述和附图公开了根据本发明的破碎器锤子结构以及破碎器锤子与锤子销之间的接合的示例特征。以下描述包括因调查现有破碎器锤子构造的过早失效而获得的信息。虽然以下描述提供了多种理论来解释为什么发生失效以及为什么本发明能够对现有结构提供改善，但是本说明书中的任何内容均不应解释为将本发明限制至任何特定的操作模式或理论。
由于恶劣的使用条件，在一些情况下，常规的破碎器锤子易于过早失效，例如在裂纹形成于锤子销开口112A的边缘处或附近并横跨锤子112的主面112D扩散时。见图3中的裂纹C。这种裂纹可形成在破碎器锤子112的寿命周期中的初期，甚至在刃形区域112E的重要部分因脱皮发生磨损或消减前。
图4A示出了常规破碎器锤子112及其销124之间的连接。因为破碎器锤子112能自由地绕销124旋转，所以破碎器锤子112与待破碎材料104之间的碰撞(随着破碎器头110的旋转)也致使限定出破碎器锤子销开口112A的内壁112B与销124之间发生碰撞。因为沿开口112A的碰撞作用力F很少会(如果有的话)在大小和/或方向上沿开口112A的全长L是均匀的，碰撞作用力F主要在开口112A的角部112C处(即，侧壁112B与主面112D相交的地方)被吸收。在常规破碎器锤子销开口的侧面设置凹陷或倒角(例如，如图2A和2B所示)可能在销开口112A的角部处进一步增加应力集中，因为向内移动角部(由于倒角或凹陷)会缩短接触点之间的杠杆臂。杠杆臂发挥作用，以制止锤子112在锤子销124上的侧向扭曲。
实际上，破碎器锤子开口112A与销124之间的重复碰撞被认为发生作用以正好在其角部112C处使开口112A的钢材料发生变形(例如，类似于锻造过程)。重复碰撞还趋于使材料硬化。更具体地说，在本示例配置中，在角部112C处的破碎器锤子开口112A与销124之间的重复碰撞被认为引起锤子112的锰钢材料的局部的严重塑性变形。对于一些材料，例如一些已知破碎器锤子构造112的锰钢材料，该塑性变形导致锤子112的钢材料的“镦粗”(横向变形)，特别是在开口112A的角部边缘处，如图4A的右手侧中示出的变位材料112G所示(图4A的“使用后的结构”部分)。该镦粗过程随时间的经过使锤子销开口边缘附近的锤子厚度持续增加，并且常常可能致使在锤子磨损前有必要切掉或修剪因镦粗过程引起的变位材料，以制止与转子发生干涉。停止破碎器锤子的操作来进行修剪的必要，导致破碎器停工时间并且弱化了锤子，从而增加发生灾难性失效的风险。在该修剪过程中添加的热量可能在关键位置处弱化锤子。
变位材料区域112G通常会因其上述形成过程而变硬。尽管发生了硬化，但是在一些已知破碎器锤子构造112的锰钢材料中，该硬化的材料比破碎器锤子构造112的原始锰钢材料略脆。可以认为变位材料区域112G以及由此导致的脆性增加允许在区域112G处诱发破裂或脱皮，一旦破裂开始，它传播穿过破碎器锤子结构112的其它部分，引起上述过早失效。
虽然以上描述的是用于说明一些已知破碎器锤子结构112在安装于新销124上时的过早失效的潜在机制，但是在这些常规破碎器锤子112安装于用过的销124上时也发现了相同类型的失效。在许多情况下，锤子销124的寿命比安装于其上的破碎器锤子112长。因此，用户通常会在以前用过的销124上安装新的破碎器锤子112。随着时间的经过，由于上述碰撞，销124也可能被磨损，从而在其中形成沟槽124G，如图4B所示(图4B示出了一个示例销124，其中已安装两个分离的破碎器锤子，一个破碎器锤子在左侧的沟槽124G区域，而第二分离的破碎器锤子在右侧沟槽124G区域)。如图4C所示，该“用过的销”的配置是在对锤子销124于开口112A的角部112C处同样施加重复的冲击力的情况下发生的。实际上，如果有什么区别的话，使用用过的销124似乎会恶化上述问题，因为甚至在使用的初始阶段(图4C的左手侧)，销124就趋于只与开口112A发生角部边缘接触。上述镦粗问题和/或因破裂而发生的过早失效在角部112C如图2A和2B所示地被倒角或倒圆时，看起来没有得到太大影响或矫正(如上所述，因倒角或倒圆特征而发生的向内移动角部实际上可能增加角部处的应力，因为力矩臂长度被缩短)。
图4D进一步帮助示出了破碎器锤子(特别是它们的销开口)在操作期间可能受到的应力。图4D示出了类似于图4A和4C的右手侧示出的破碎器头构造的部分的截面图(即，图4D的左手侧是带有比较新的销的破碎器头，而图4D的右手侧是带有用过的销的破碎器头)。然而，图4D进一步示出了破碎器锤子可能在使用期间(例如，因待破碎材料的偏心冲击)受到的作用力F以及锤子的所得动作。锤子刃形对待破碎材料的偏心接触可能使锤子112在销124上偏移，并使销124与销开口的角部边缘112A(例如，在图4D中圈出部分所示的顶部和底部边缘处)发生强有力的并且重复的冲击。这种在角部边缘112A处发生应力增加可能导致上述镦粗问题。另外(或替代地)，在锤子销开口的角部边缘112A处的增加的并且重复的应力可能导致开口的延长和/或该区域的膨胀，这可能导致如上所述的破裂和脱皮。
图5A-5C示出了本发明的示例破碎器锤子结构200。图5A示出了透视图，图5C示出了正视图，而图5B示出了沿图5A和5C中的线5B-5B所取的中心截面图。本发明的破碎器锤子200可用于任何期望类型的破碎系统和任何期望类型的破碎头，包括以上参考图1A和1B描述的类型的破碎系统100和破碎头110。当用于例如以上所图示和描述的类型的破碎头时，破碎头可在各部件的任意期望配置和/或构造中包括任意期望数量的转子板、任意期望数量的破碎锤子或星形臂(spider arm)、任意期望数量的锤子销，而不背离本发明。此外，两个转子盘(当存在时)之间的区域可包含呈任意期望配置或构造的、任意期望数量的根据本发明的破碎器头。
该示例破碎器锤子200包括安装区域202A和锤子刃形区域202B，头200在所述安装区域202A处与锤子销124接合，所述锤子刃形区域202B在使用期间接触待破碎材料。这些区域202A和202B的给出是为了方便总体讨论，并非旨在在破碎器锤子200上界定出精确的区域或位置。破碎器锤子200可具有任意期望的构造和/或外部形状，包括通常已知且在本领域中使用的构造(例如单片式或多片式)和/或外部形状。作为一个更具体的示例，如图5A和5B所示，破碎器锤子200可由以例如常规方式(例如通过焊接或通过使用机械连接器结构)结合在一起的两个或两个以上独立的板制成。
如图5A-5C所示，破碎器锤子200包括两个主面202C和安装开口(例如锤子销接收开口)202D。破碎器锤子200还具有厚度T，厚度T可以是恒定的，或者也可以在锤子200的整个区域上发生变化。必要时，可设置吊眼210，来实现更好和更简单地处理和移动破碎器锤子结构200。
本发明的至少一些方面涉及破碎器锤子结构200中的锤子销接收开口202D的结构。该示例结构的开口202D通常呈圆形形状，如图5A和5C所示，并且它能以大致与以上参考图1A-4C所描述的相同方式接收锤子销124。然而，本发明的至少一些方面涉及破碎器锤子结构200的限定出开口202D的内壁202E的形状。如图5B的截面图所示，随着从破碎器锤子200的一个主面202C移动至另一主面，限定出开口202D的内表面壁202E是弯曲的。优选地，该曲线将取向成使得该曲线的局部极值点位于破碎器锤子200的总体厚度T的中心点处或附近(例如，位于曲面202E的线性长度的中心50％内，并且在一些示例中，位于曲面202E的线性长度的中心30％内)。在一些更具体的示例中，局部极值点可位于破碎器锤子200的总体厚度的中心的50％内的、表面202E的部分204内，并且在一些示例中，局部极值点可位于破碎器锤子200的厚度的中心的30％内甚至是15％内的表面202E的一部分内(或者甚至在其中心处，如图5B所示)。在本发明的一些示例结构中，局部极值点将位于表面202E的中点处。
内表面202E可构造成呈规则形状，例如圆弧、抛物线、双曲线等。内表面202E也可形成为单个曲线、多个曲线的组合、或连续变化的曲线。图6示出了可根据本发明的至少一部分示例使用的内表面202E的形状或构造的一个更具体的示例。在该示例构造中，表面202E的中心部(从点B到点C)具有第一曲率特征(例如第一半径R1)，而表面202E的边缘部(从点A到点B以及从点C到点D)具有不同于第一曲率特征的曲率特征(例如，边缘部可具有比中心部大的曲率)。两个边缘部可具有彼此相同或不同的曲率特征。作为一些更具体的示例，边缘部各自可具有小于半径R1的曲率半径R2(即，更弯曲)，并且可选地，端部中的每一个可具有处于0.05R1-0.5R1范围内的半径R2，并且在一些示例中，可具有处于0.06R1-0.25R1范围内、或者甚至处于0.08R1-0.12R1范围内的半径R2。作为附加示例，第一半径R1可对应于公式0.25≤R1/T≤4，其中T是破碎器锤子在锤子销接收开口的位置处的厚度。在一些示例中，半径R1可满足公式0.5≤R1/T≤4、公式0.6≤R1/T≤3，或者甚至公式0.75≤R1/T≤2。如果破碎器锤子绕开口202D没有恒定的厚度，则厚度T对应于开口202D的位置处的最小厚度尺寸(即，最小孔厚尺寸)。
因此，如图6所示，用于锤子销的开口202D的内表面202E，沿开口202D的截面，可具有多个曲线轮廓的组合。例如，该表面的中心部(例如，从图6中的点B到点C)可具有一个曲线特征(例如，第一半径R1)，而边缘部(即，从图6中的点A到点B以及从点C到点D)可具有不同的曲线特征(例如，不同于第一半径的第二半径，例如较小的半径)。点B与点C之间的曲线长度可延伸超过开口的总体曲线长度202E的大部分(例如，超过曲线202E的总体线性长度的至少50％，并且在一些示例中，超过曲线202E的总体线性长度的至少65％或者甚至是至少75％)。必要时，点A与点B之间以及点C与点D之间的曲线可在曲线202E的线性长度的整个其余部分存在(例如，均匀地分隔在两个边缘处，只处于一个边缘处，在一个边缘处比另一边缘处多，等等)。可选地，点A与点B之间的曲线长度以及点C与点D之间的曲线长度将覆盖小于开口的总体曲线长度202E的25％、小于20％、小于15％、小于10％、或者甚至小于5％。作为另一选择，必要时，整个曲线202E可具有单个曲率(例如，R2曲线可省略，而R1曲线可延伸至主面202C)。单一曲线202E可具有任意期望数量的具有不同曲率特征的区域，而不背离本发明。曲线(例如R1或R2)并不一定与锤子主体的外侧主面正切(例如，曲线R1可大于0.5T，并且必要时它可延伸至两个主面，见例如图17B)。
图7示出了根据本发明一个示例的破碎器锤子200中的孔202D的位置处的截面图，其中破碎器锤子200具有以上参考图6所描述的类型的内孔表面202E轮廓。如图7所示，在本示例结构200中，内孔表面202E具有均匀的结构，使得孔202D的顶面部202E具有与孔202D的底面部202E相同的轮廓(即，图7所示两表面202E是彼此的镜像)。此外，表面202E关于延伸穿过表面202E的中心的垂直中心线以及关于延伸穿过开口202D的中心的水平中心线是对称的。特别地，如图7所示，表面202E的边缘部比中心部更圆，如以上参考图6所描述的那样。
图7所示均匀性和对称性并非在根据本发明的所有破碎器锤子/锤子销接合构造中都是必需的。相反，必要时，如图8所示，开口202D可以是不对称的，至少关于延伸穿过开口202D的中心轴是不对称的(并且可选地，必要时，关于延伸穿过表面202E和202F的中心的中心轴是不对称的)。更具体地说，在本示例结构300中，开口202D的顶部内表面202E具有以上参考图6-7所描述的构造，但是开口202D的底部内表面202F具有更常规的构造(例如，在主面202C附近的角部边缘具有倒圆或倒角，具有方形角部，等等)。在围绕开口202D的周缘的一些位置处，在表面轮廓202E与表面轮廓202F之间将具有过渡区域。该过渡区域可以比较平缓的，也可以是比较陡峭的，均不背离本发明。因此，在本示例结构300中，随着从一个主面202C向另一主面202C移动时，开口202D的内表面只有一部分具有连续的曲率特征。更具体地说，随着破碎器锤子300旋转(例如，在因安装有破碎器锤子300的锤子头的旋转而发生离心力作用下)，沿离开锤子刃形部202B的方向位于开口202D内的，开口202D的内表面的至少主载荷承载部(例如，如图8所示的开口202D的上部四分之一、上半部、或上部四分之三)，将具有连续的曲率特征。开口202D的包括更常规的内部表面轮廓202F的部分可位于开口202D的趋于承受较少载荷并经受较少冲击力的区域(例如，镦粗的潜在风险减少的区域，例如开口202D的内表面的定位成靠近锤子刃形部202B的区域(例如，如图8所示的开口202D的底部四分之一、下半部、或底部四分之三))。
图9A和9B示出了在其中安装有锤子销124的本发明的一示例破碎器锤子200。在图9A所示配置中，锤子销124是新的(或比较新的)，使得在其中还未发生太多磨损或还未形成沟槽部124G(见图4B)。特别地，在开口202D中设置弯曲的内表面202E，使得销124与破碎器锤子200之间在开口202D的内部中心内(并不一定在开口202D的靠近主面202C的边缘或角部处)形成接触点。此外，通过在开口202D中设置弯曲的内表面202E，来自破碎器锤子刃形区域202B与待破碎材料之间的碰撞的作用力在不同区域间变化和分布，并且沿着内表面202E的更多部分(例如，因为该作用力并非总是沿同一方向入射)。这些特征有助于防止(销124与开口202D的壁202E之间的)冲击力反应区域以及冲击力的吸收被主要集中在限定出开口202D与主面202C之间的接合部的边缘和/或角部处。
销124与内表面202E之间的冲击接触区域的这种散开或“分散”被认为有助于分散和延迟因以上参考图4A和4C所描述的变形机制而发生的特定硬化区域的集中镦粗。此外，弯曲的内表面202E为在开口202D的内部内发生的镦粗过程提供“空间”(例如，凹穴220)，以使任意的横向变形区域并不立即位于和/或暴露在破碎器锤子200的外部主面202C处。此外，销124与内表面202E之间的冲击接触区域的散开或“分散”将最小化或消除上述镦粗问题。
如图9B所示，即使在根据本发明的具有弯曲内部锤子销表面202E的破碎器锤子200与以上参考图4B和4C所图示和描述的类型的磨损了的销124一起使用时，也能获得相似的结果。从图9B可知，由破碎器锤子200的刃形部202B与待破碎材料之间的碰撞引起的入射作用力将致使锤子销124与开口202D的内表面202E之间发生接触。该接触将沿着表面202E发生变化，从而散开或“分散”镦粗区域，并避免横向变形在内表面202E与主面202C发生相交的角部边缘处集中。角部边缘处的曲率增加了的区域(例如，图6中点A与点B之间以及点C与点D之间的区域)能够进一步有助于避免在开口202D的角部边缘处吸收入射的作用力，特别是在销124因沟槽区域124G而能够更自由地移动的配置下。优选地，表面202E将具有比其相应沟槽区域124G的曲率更大的曲率(例如，较小的半径)。
图10示出了根据本发明的另一示例破碎器锤子构造400。在本示例结构400中，开口202D的顶部内表面202E在该图示示例结构400中具有平坦的中心部(部分F)，而在中心部F外设置有弯曲部。虽然在弯曲部中可设置任意期望的曲率特征(例如，单个曲率、多个曲率、或连续变化的曲率)，但是在该图示示例结构400中，顶部内表面202E可具有位于中心部F的紧外侧并且位于开口202D的内部内的第一曲率部分C1(例如，具有上述的尺寸特征R1)、和位于第一曲率部分C1紧外侧并且邻近开口202D的外部边缘(向主面202C开放的区域)的第二曲率部分C2。虽然图示是相同的，但是位于中心部F的一侧的曲率C1可不同于位于中心部F的另一侧的曲率C1。同样地，位于中心部F的一侧的曲率C2可相同于或不同于位于中心部F的另一侧的曲率C2。此外，虽然图10所示底面202F与图8所示的相同，但是该底面202F也可具有与图10中的顶面202E相同的表面特征(以使整个开口202D关于水平轴线是对称的)，或者它也可具有其它的弯曲或非弯曲的特征，而不背离本发明。
如上所述，中心部F在根据本发明的一些示例结构400中可以是平坦的。虽然它可在开口202D的轴向长度内居中(如图所示)，但是这并不是必需的(即，平坦部F可以偏离中心，以使其中心未不精确地处于表面202E的线性中心处)。然而，该中心部F不应该定位成也不应该大到导致以上参考图4A-4C所图示和描述的破裂问题。在根据本发明的一些示例结构中，中心部F的两端将位于表面202E的总体线性长度的中心50％内，并且在一些示例中，这些端部将位于表面202E的总体线性长度的中心25％内、或者甚至是中心10％内。表面202E的对应于各第一曲率部分C1的部分可覆盖开口202D的表面202E的总体线性长度的5％-48％，而对应于各第二弯曲区域C2的边缘部当存在时，可覆盖小于开口202D的表面202E的总体线性长度的20％、小于15％、小于10％、或者甚至小于5％。单一曲线202E可具有任意期望数量的平坦区域和具有不同曲率特征的区域，而不背离本发明。
此外，虽然开口202D的整个内表面可具有如图10中的要素202E所示的截面轮廓，但是这并不是必需的。必要时，在根据本发明的一些结构中，随着破碎器锤子300的旋转(例如，在因安装有破碎器锤子300的锤子头的旋转而发生离心力作用下)，沿离开锤子刃形部202B的方向位于开口202D内的，开口202D的内表面的至少主载荷承载部(例如，如图8所示的开口202D的上部四分之一、上半部、或上部四分之三)，将具有如图10中的要素202E所示的轮廓。
此外，中心区域F并非必需是完全平坦的，它也可具有曲率(向外或向内)或其它表面结构，而不背离本发明。优选地，中心区域F与弯曲区域C1之间的过渡区域，以及弯曲区域C1和C2之间的过渡区域(如果存在的话)，将是比较平滑的，没有陡峭或显著的角部，以便避免或最小化上述镦粗现象。此外，优选地，中心区域F与弯曲区域C1之间的过渡区域将充分地位于开口202D的内部内，以便被引发的任意镦粗将保持在开口202D的内部内，将沿表面202E散开，和/或将不延伸至锤子结构400的外表面202C。
图11A-11C分别示出了根据本发明的另一示例破碎器锤子构造1100的透视图、截面图和俯视图。构造1100类似于以上参考图5A-5C所描述的破碎器锤子结构200，但与锤子销接收开口1102D相关的各特征除外。如这些图所示，该示例结构1100的锤子销接收开口1102D的上部内表面1102E，随着从破碎器锤子1100的一个主面1102C向其另一主面1102C移动时，是非常弯曲的(比图5A-5C所示表面202E更弯曲)。在该破碎器锤子构造1100的一些示例中，锤子销接收开口1102D的内表面1102E的至少一部分(例如，上部主重量承载部，例如上部四分之一、上半部、或上部四分之三，如图11B和11C所示)将具有等于破碎器锤子1100在开口1102D的位置处的总体厚度T的一半的半径R1。这样，内表面1102E的曲线将在内表面1102E的外缘处与主面1102C正切。虽然锤子销接收开口1102D的底部内表面1102F可具有与上表面1102E相同的形状，但是该表面1102F也可具有上述其它轮廓中的任一种，包括略微弯曲的(例如，如图5A-5C所示)、略微平坦的(例如，如图8所示)、或其它。当表面1102E和1102F具有不同的形状或轮廓时，这些形状或轮廓之间的过渡可以是渐变的、平滑的、或陡峭的，例如，如上总体性描述的。
这样(以及通过上述其它弯曲的载荷承载面)，如图12A和12B所示，锤子销开口1102D以锤子销开口1102D与锤子销124之间的承载接触更趋近锤子销开口1102D的中心线开始。例如，如图12A和12B的左手侧所示，对于新销124(图12A)或磨损销124(图12B)，初始的载荷承载接触点大致在锤子1100的中心线处。使用期间，如上所述，锤子销接收开口1102D的材料可能发生横向变形并开始被镦粗，并且锰(或其它材料)可开始硬化，但是在本示例结构1100中，该镦粗和硬化是在更趋近锤子销开口1102D的中心线处开始发生的，而不是在锤子销开口1102D的外缘处。与相对较软的锰(或一些锤子构造中的其它材料)在中心线处的初始单点接触允许(提供空间)锤子销接收开口1102D发生横向变形，并形成为匹配新销的表面或磨损销124的表面。随着它形成并使锰(或其它材料)变位，开口1102D的内部中的承载区域得到加工硬化，在中心线处具有最高的硬度值(而不会像以上参考图4A和4B所描述的那样在开口的外缘处破裂、脱皮和变得无用)。如图12A和12B的右手侧所示的，即使在锤子1100在销124上被强制侧移(例如，因与待破碎材料碰撞而发生的)时，销124与锤子销开口1102D之间的接触仍保持在锤子销开口1102D的内表面1102E内。
如图12A和12B进一步所示的，曲面1102E在锤子中心线处或附近支承工作载荷，即使在锤子1100摇摆远远地偏离中心时也如此。此外，随着锤子1100移动返回中心旋转位置或相反侧(例如，因与待破碎材料碰撞而发生的)，它沿弯曲的销开口表面1102E轻松地滚动。该滚动动作重新硬化销开口表面1102E。此外，该滚动动作(和如上所述的总体减小的材料流动和材料变形)能比常规锤子销开口发生的滑动动作生成较少的热量，而该热量的减少能够有助于减小有害的热量蓄积，并且有助于锤子和销持续更长时间。
弯曲的内部锤子销开口表面(例如表面202E和1102E)有助于使锤子1100的最高工作载荷保持在锤子销开口的最强部分处，即中心线处。因此，该构造远远不会使锤子材料(特别是锰锤子材料)的机械性能超负荷，这有助于减小销开口拉伸(即，销开口的形状的变形)。弯曲的承载表面(例如表面202E和1102E)还大幅减小或消除锤子销开口的外缘处的无支承的材料(例如锰)流动和脱皮。这些特征减小或消除锤子的宽度(或厚度)的膨胀以及必须修剪锤子以制止干涉(例如与破碎头的转子或分隔板的干涉等)问题。
作为另一潜在优点，弯曲的内部锤子销开口表面(例如表面202E和1102E)略微减小破碎器锤子结构200、1100中的材料量(例如，通过消除因外缘处的较大开口尺寸而围绕开口的金属撞击)。该特征在不去除任意磨损材料或降低对待破碎材料的冲击力的情况下，实现材料的更好分布。
上述结构全部都包括在锤子主体中限定出的锤子销接收开口处锤子销与锤子主体直接接合。这并不是必需的。相反，必要时，本发明的各种示例结构可包括单独的销接合构件，该销接合构件在锤子主体的安装开口处与锤子主体接合，以使销与销接合构件直接接合，其进而与锤子主体直接接合。这种结构的各种示例在下面描述。
图13A和13B示出了如以上简要描述的使用单独的销接合构件来接合破碎器锤子1300与销1324的一个示例。在本示例中，破碎器锤子1300可具有相同于或类似于以上构造中的一个的(例如，图5A-5C、6、7、8、10和11A-11C中示出的)构造。然而，在本示例配置中，锤子销1324包括安装于其上的卷轴1326。卷轴1326包括用于接收销1324的内部开口1326D，并且卷轴1326可按任意期望的方式与销1324接合而不不背离本发明，包括经由焊接、经由机械连接器等等。或者，必要时，销1324可松弛地装配在卷轴开口1326D内，并且可选地，卷轴1326通过破碎器头(例如，图1B中的盘120)的分隔板1330保持就位。卷轴1326可由任意期望的材料制成，包括传统上用于破碎器锤子和/或锤子销构造的材料。
卷轴1326的外表面1326E可从开口1326D的一侧向另一侧弯曲。弯曲的外表面1326E可具有任意期望的形状，包括用于以上参考图5A-11C所描述的销开口构造的弯曲内表面的形状中的任一种。可选地，必要时(并如图13B所示)，卷轴1326的弯曲外表面1326E可与破碎器锤子1300的安装开口1302的相似地成形的内表面1302E抵接。卷轴1326的外表面1326E可具有相同于或略大于破碎器锤子1300的安装开口1302的相应承载表面1302E的半径(或其它弯曲构造)的半径(或其它弯曲构造)，以便能够实现这些表面之间的平稳的滚动接合。卷轴1326的内表面(其接收销1324)可以是弯曲的或平坦的，并且/或者它可适配于销1324的外表面的形状。
图13A和13B的破碎器锤子/销构造可在至少一部分环境中是有用的，因为各部分(例如销1324、锤子1300和卷轴1326)的材料可选择成使得磨损的大部分被卷轴1326吸收，从而能够使销和/或锤子的寿命增长。销1324与锤子1300(经由卷轴1326)的弯曲承载连接也能提供以上对于图5A-11C的构造所描述的各种优点。
虽然所有上述示例结构均在破碎器锤子上具有弯曲的内部销接收开口(或安装开口)，但是这并不是根据本发明的所有锤子销/破碎器锤子接合配置必需的。图14A和14B示出了根据本发明的一种示例构造1450，其中破碎器锤子1400的安装开口1402可(但不是必须)沿主面向主面的方向具有比较平坦的内表面1402E(例如，可选地，图2A和2B所示类型的)。在本示例配置1450中，在破碎器锤子1400的安装开口1402内设置有衬套构件1420，并且衬套构件1420的内表面1422E可包括从其销接收开口1422的一端向另一端弯曲的表面(例如，以上述各种方式中的任一种方式弯曲)。销124在图14B中示出为安装在衬套构件1420的销接收开口1422中。因此，在本发明的该示例中，是衬套1420而不是破碎器锤子提供弯曲的销承载表面。
衬套构件1420可以任意期望的方式接合在破碎器锤子1400的安装开口1402内，而不背离本发明。例如，必要时，衬套构件1420可通过焊接或其它熔接技术、或通过机械连接器等与破碎器锤子1400固定地接合。衬套构件1420可由任意期望的材料制成而不背离本发明，包括上述和/或传统上用于破碎器锤子构造的材料中的任一种。
衬套构件1420可呈多种多样的形状，而不背离本发明。例如，虽然图14B示出了衬套构件1420大致终止于破碎器锤子1400的主面1402C处，但是这并不是必须的。相反，必要时，衬套构件1420可包括延伸成至少部分地超过和邻接破碎器锤子1400的主面1402C中的一个或多个的端盖或凸缘。衬套1420的尺寸也可形成为使其端面位于锤子安装开口1402的边缘内。其它构造也是可能的，不背离本发明。
图15A-15E示出了锤子销与破碎器锤子之间的另一示例“衬套类型”的连接结构。在本示例结构中，衬套呈与破碎器锤子1500的安装开口1502接合的球状旋转体构件1520的形式。破碎器锤子1500的安装开口1502在本示例结构中包括具有局部球形形状(如将在下方详细描述的)和球状旋转体插入区域1504的内表面1502E。
在本示例配置中，球状旋转体构件1520具有大致球状的外表面1520S，但是球体的两个相反端1520E被切掉了，并在这些端部之间限定出锤子销接收开口1522。球状旋转体构件1520的外部球面1520S的尺寸和形状大致做成被接收于并保持邻接于破碎器锤子1500的安装开口1502的内表面1502E。球状旋转体1520的在使用中与锤子销直接抵接的内表面1520P可从销接收开口1522的一端1520E向另一端1520E具有大致平坦的表面。
现在将参考图15D和15E描述在该示例构造中向破碎器锤子1500中安装球状旋转体1520的过程。如图15D所示，首先，转动球状旋转体1520以使其两相反端1520E与安装开口1502的球状旋转体插入区域1504的边缘对齐。在该取向下，球状旋转体1520可插入安装开口1502中，并移上插入区域1504的倾斜内表面1504R。一旦完全插入(即，处于倾斜表面1504R的内端处)，可将球状旋转体1520扭曲至图15E所示取向，以使球状旋转体销接收开口1522与破碎器锤子1500的安装开口1502对齐。球状旋转体1520得以保持在安装开口1502内，因为其球形外表面1502E具有比安装开口1502的直径大的外部尺寸。一旦就位，球状旋转体1520将通过开口1522接收锤子销，锤子销保持球状旋转体1520位于安装开口1502内，如上所述，因为球状旋转体1520不能旋转90°(由于锤子销的存在)，并且因为球状旋转体的外表面1520E大于安装开口1502。锤子1500于是将能够在使用期间在球状旋转体1520上旋转，包括当破碎器锤子1500以偏心方式撞击待破碎材料时在开口1522内旋转(即，球状旋转体1520将允许锤子1500发生一些侧向旋转以及周向旋转)。
可使用其它卷轴和衬套构造和配置，而不背离本发明。然而，在这种构造中，使锤子销与破碎器锤子连接的各个部分之间的至少一部分界面将是弯曲的，并且可选地从销接收开口的一端向另一端连续地弯曲。
虽然根据本发明的示例的数种结构包括在锤子销上承载锤子重量的曲面，但是曲面并不是所有根据本发明的结构中所必需的。图16A和16B示出了根据本发明的一种示例锤子销结构1600，其中锤子销开口1602D的内表面1602E在截面中包括一系列平坦的区段1602S，这些区段1602S从锤子主体的一个主面1602C向另一主面排列成近似上述曲面。图16B构成图16A的截面图中示出的圆圈区域的放大图。区段长度L、区段1602S的数量和相邻区段1602S之间的角度α1、α2、α3等可为任意期望的值而不背离本发明，并且长度L和角度α以及区段1602S的总体数量的适当尺寸的特定范围可通过常规实验确定。此外，长度L和角度α在锤子销开口1602D的从一个主面1602C到另一主面的厚度内是相同或不同的。至少一部分平坦区段位于破碎器锤子的总体厚度的中心75％内。
作为一些更具体的示例，区段1602S的长度L可在0.01T-0.5T的范围内(并且在一些示例中在0.05T到0.33T之间、或者甚至在0.075T到0.2T之间)，其中T是破碎器锤子1600在锤子销接收开口1602D的位置处的厚度。角度α可以是钝角。在一些更具体的示例中，角度α的范围可为例如120°到179°，并且在一些示例中在150°到175°的范围内。区段1602S的数量可在例如2-50个的范围内，并且在一些示例中，在3-40个或5-30个的范围内，而不背离本发明。在本示例结构中，随着区段1620S的数量变大，区段1620S的长度L变小，而相邻区段之间的角度接近180°，表面变成(或大致变成)平滑的曲面。
必要时，在根据本发明的一些示例锤子销开口构造中，上述分段式“平坦”特征可与以上其它示例中所描述的曲面组合使用。例如，必要时，锤子销接收开口(两个主面之间)的中心可包括一个或多个平坦的区段，而开口的边缘(主面附近)可以是弯曲的。或者，必要时，可在锤子销接收开口的中心处设置连续弯曲的结构，而使开口的边缘包括分段式构造。还可使用弯曲和分段式表面特征的其它组合，而不背离本发明。
包括像以上参考图16A和16B所描述那样的平坦区段的重量承载表面也可用作本发明上述卷轴和/或衬套类型实施例的重量承载表面(代替曲面或与曲面组合)。此外，包括像以上参考图16A和16B所描述那样的平坦区段的重量承载表面也可被包括在像图8、10、12A和12B中所示出那样的在开口的顶部(如这些图所示)具有与开口的底部不同的表面构造的结构中。换言之，开口的整个周缘并非必须具有相同表面形状。
图17A示出了另一示例破碎器锤子构造，其中曲面不延伸到锤子销接收开口的整个厚度。如图17A所示，在根据本发明的示例的一些破碎器锤子结构1700中，只有开口1702D的表面1702E的中心部1702K具有曲率以提供上述优点，而开口1702D的侧面1702L和边缘1702B可具有其它曲率和/或边缘特征。作为一些更具体的示例，侧面1702L可构成长的线性或平坦表面，而边缘1702B可构成紧紧地弯曲或倒角的边缘构造，例如，类似以上参考图2A和2B所描述那样的。例如，如果开口1702D和销124的尺寸使得销表面不论销124相对于锤子1700形成什么样的偏心角都不能到达开口1702D的角部边缘1702B，则可设置这种侧面和边缘特征。作为另一示例，分隔板120(或破碎器头的其它结构)可限制锤子1700在销124上的侧向移动。如果锤子销接收开口1702D的曲率形成为使得分隔板120将在锤子1700倾斜足够大以使销124到达开口1702D的角部边缘1702B前制止锤子的侧向运动，则开口1702D的角部边缘1702B可具有方形的、倒角的、紧紧地弯曲的、或其它期望的构造。
在这种结构中，包括曲面1702K(图17A中的长度L)的开口1702D的厚度的比例可以是锤子销开口1702D的总体厚度T的任意期望的比例，前提是获得了在以上和以下描述的期望优点。在本发明的一些更具体的示例中，曲面1702K可延伸达锤子销开口厚度的总体线性尺寸的至少25％(即L≥0.25T)，并且在一些附加示例中，曲面1702K可延伸达锤子销开口厚度的总体线性尺寸的至少30％、至少40％、或者甚至是至少50％。曲面1702K在开口的内部内提供锤子销开口表面1702E的局部极值点，在主面之间的中心部中(可选地，在锤子销开口厚度的中心75％内)。此外，虽然曲面1702K可如图17A所示在锤子销开口1702D的总体厚度中居中，但是它也可沿厚度T位于任何其它期望的位置或地方，而不背离本发明。同样地，侧面(本示例结构1700中的平坦表面1702L)可相对于主面1702C以相同或不同的角度延伸，而不背离本发明。
图17B示出了一种示例锤子主体结构1750，其中锤子销开口1752D的内表面1752E由从锤子主体1750的一个主面1752C向另一主面1752C延伸的单个曲线R限定出(在截面中)。在本示例锤子结构1750中，R呈半径大于0.5T的圆弧的形式(但是其它结构也是可能的，例如抛物线形、不规则形状的曲线、不同曲线的组合、曲线与平坦表面的组合等等)。由于表面1752E的形状(在本示例中R大于0.5T)，表面1752E与锤子主体1750的外部主面1752C不正切(而是形成了更陡峭的角部)。然而，由于开口尺寸1752、销124的直径、和/或相对于锤子主体1750配置分隔板120(或其它相关因素)，锤子主体1750不能侧向摆动达到足以在内孔表面1752E与锤子主体1750的主面1752C发生相交的角部边缘1752B处施加应力的程度。因此，该边缘结构1752B可具有任意期望的形状或截面外观。
包括像以上参考图17A和17B所描述那样的结构的重量承载表面也可用作本发明上述卷轴和/或衬套类型实施例的重量承载表面。此外，像以上参考图17A和17B所描述那样的重量承载表面也可被包括在像图8、10、12A和12B中所示出那样的在开口的顶部(如这些图所示)具有与开口的底部不同的表面构造的结构中。换言之，开口的整个周缘并非必须具有相同表面形状。
如上所述，根据本发明的破碎器锤子可具有任意期望的尺寸和形状而不背离本发明，特别是外部周边形状，包括传统上已知并在本领域中使用的尺寸和形状。作为一些更具体的示例，破碎器锤子可具有在100-1500磅范围内的总重量，并且在一些示例中，在150-1200磅范围内的总重量。破碎器锤子可具有在15-50英寸范围内的总体高度H(从吊眼210的尖端至锤子刃形部202B的端部)(在图示示例中约为37.5英寸)，在10-40英寸范围内的总体宽度W(在图示示例中约为27英寸)，和在1英寸-10英寸范围内的总体厚度T(在图示示例中约为5.5英寸)。在图5A-5C的图示示例中，开口202D的内表面202E具有约5.4英寸的中心半径R1(例如，图6的点B与点C之间)，并且各端部(例如，图6的点A与点B之间以及点C与点D之间)具有约0.55英寸的半径。开口202D形成为使得总体曲线202E在变化半径的区域之间平滑地流动。
虽然本发明的各方面可用任意类型的破碎器锤子材料进行实施，但是本发明的各方面在与能够经受上述类型的镦粗和/或硬化过程的破碎器锤子材料一起使用时是特别有利的。在本发明的一些示例中，根据本发明的锤子销开口的弯曲内表面将与至少在锤子销开口的区域中由易于经受上述类型的镦粗和/或硬化过程的材料形成的破碎器锤子一起使用。作为再一些更具体的示例，根据本发明的锤子销开口的弯曲内表面将与由硬化钢材料形成的破碎器锤子一起使用，所述硬化钢材料例如为低合金钢或高锰合金含量钢(例如，10-20％锰)(例如Hadfield锰钢或按重量计包含约11-14％的锰的其它钢)。
本发明的一些有利方面涉及改善破碎器锤子的使用寿命和/或避免破碎器锤子的过早失效，特别是至少部分由经历如上所述镦粗和/或硬化过程的材料形成的破碎器锤子。改善的寿命和可靠性将减少破碎器停工时间，降低成本(例如部件、人工等的成本)，并改善破碎生产率。根据本发明在销开口边缘处的有利的应力降低会是有用的，而不管用于制造锤子的是什么材料(例如，由上述锰合金钢制成的锤子以及由并不一定呈现出上述镦粗性质的其它材料制成的锤子，包括由已知的且在本领域中使用的常规材料制成的锤子)。
此外，根据本发明的至少一部分示例在破碎器锤子中设置锤子销开口的弯曲内表面能够简化锤子制造方法。由于它们的结构(例如，在开口112A中具有直线侧壁112B)，常规破碎器锤子结构中的开口通常是使用型芯和砂子(cores and sand)铸造或砂子造模(sand molded)铸造方法制成的。设置模具以及包括用于开口结构的型芯会增加与铸造工艺相关联的设置时间和成本。根据本发明至少一部分实施例的弯曲破碎器锤子销开口(例如202D)不需要用于其形成的型芯。这是因为曲面形状(例如表面202E)具有充分的“脱模斜度(draft)”，以允许模具半部直接形成期望的开口(例如202D)，并在铸造工艺完成时拉开或取出。该特征能使根据本发明至少一部分示例的破碎器锤子比包括更常规的锤子销开口的破碎器锤子结构制造起来更简单、更便宜和更快。此外，该特征能够改善凝固和淬火，因为水分能够更容易地进出开口(例如202D)，这有助于在该关键区域提供更好的淬火。不管用于制造锤子的是什么材料(例如，由上述锰合金钢制成的锤子以及由并不一定呈现出上述镦粗性质的其它材料制成的锤子，包括由已知的且在本领域中使用的常规材料制成的锤子)，均能实现本发明的这些有利特征和方面。
结论
参考多种示例结构、特征、元件以及结构、特征和元件的组合在以上和附图中描述了本发明。然而，以上公开的目的是提供与本发明有关的各种特征和概念的示例，而不是限制本发明的范围。本领域的技术人员将意识到的是可在不背离本发明的范围的情况下对上述示例结构做出若干变更和变型。

Claims (32)

1.一种破碎器锤子，包括：
包括锤子安装部和锤子刃形部的锤子主体，其中所述锤子安装部包括在其中限定出的从锤子主体的第一主面向锤子主体的第二主面延伸的安装开口，其中在用于与锤子销接合的所述安装开口内设置有销安装面，其中所述销安装面的至少一部分是凹状的，并且其中所述销安装面的凹状部分的至少一部分在所述安装开口处位于所述第一主面与第二主面之间的所述锤子主体的总体厚度的中心90％内。
2.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面直接形成在所述锤子主体的安装开口的内表面中。
3.如权利要求2所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分从所述第一主面向所述第二主面是连续地弯曲的。
4.如权利要求2所述的破碎器锤子，还包括：
被至少部分地接收在所述安装开口内的卷轴构件，其中所述卷轴构件包括贯通其中限定出的锤子销安装口和与所述安装开口的内表面接合的外表面。
5.如权利要求4所述的破碎器锤子，其中，与所述安装开口的内表面接合的所述卷轴构件的外表面的至少一部分沿所述卷轴构件的纵向方向是连续地弯曲的。
6.如权利要求1所述的破碎器锤子，还包括：
被接收在所述安装开口中的衬套构件，其中所述衬套构件的内表面构成所述销安装面。
7.如权利要求6所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的至少一部分从所述衬套构件的第一端向所述衬套构件的第二端是连续地弯曲的。
8.如权利要求6所述的破碎器锤子，其中，所述衬套构件至少部分地在所述安装开口内与所述锤子主体固定地接合。
9.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分是延伸成占所述锤子主体在所述安装开口处的总体厚度的至少25％的曲面。
10.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分至少部分地位于所述锤子销接收开口的最远离所述锤子刃形部的半部中。
11.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分沿从所述第一主面向所述第二主面的方向是连续地弯曲的。
12.如权利要求11所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的连续地弯曲的部分至少部分地位于所述安装开口的最远离所述锤子刃形部的半部中，并且其中所述销安装面的位于所述安装开口的最靠近所述锤子刃形部的半部内的至少一部分沿从所述第一主面向所述第二主面的方向不是连续地弯曲的。
13.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分包括具有圆弧截面的第一区域，其中所述圆弧具有对应于公式0.5≤R1/T≤4的半径R1，其中T是所述破碎器锤子在所述安装开口处的最小厚度尺寸。
14.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分包括：(a)具有第一圆弧截面的中心区域，其中第一圆弧具有对应于公式0.5≤R1/T≤4的半径R1，其中T是所述破碎器锤子在所述安装开口处的最小厚度尺寸；(b)位于所述中心区域的第一端的第一端部区域，所述第一端部区域的截面为具有半径R2的第二圆弧，其中R2在0.05R1-0.5R1的范围内；和(c)位于所述中心区域的第二端的第二端部区域，所述第二端部区域的截面为具有半径R3的第三圆弧，其中R3在0.05R1-0.5R1的范围内，并且R3可相同于或不同于R2。
15.如权利要求14所述的破碎器锤子，其中，R3相同于R2。
16.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分包括位于所述锤子主体在所述安装开口处的总体厚度的中心30％内的局部极值点。
17.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分包括位于所述锤子主体在所述安装开口处的总体厚度的中心处的局部极值点。
18.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分位于与所述销安装面在所述破碎器锤子于旋转破碎头上旋转时的主载荷承载部相对应的位置处。
19.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分沿从所述第一主面趋向所述第二主面的方向是连续地弯曲的，并且其中所述销安装面包括沿从所述第一主面向所述第二主面的方向不是连续地弯曲的第二部分。
20.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述锤子主体至少部分地由响应于重复冲击力经受镦粗的钢材料构成。
21.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述锤子主体至少部分地由按重量计具有10-20％的锰合金含量的钢材料构成。
22.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述锤子主体至少部分地由按重量计具有11-14％的锰合金含量的钢材料构成。
23.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述锤子主体至少部分地由Hadfield锰钢构成。
24.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分包括：(a)延伸成不多于所述锤子主体在所述安装开口处的总体厚度的中心50％的中心平坦区域；(b)位于所述中心平坦区域的第一端的具有第一曲率特征的第一弯曲侧部区域；和(c)位于所述中心平坦区域的第二端的具有第二曲率特征的第二弯曲侧部区域，其中所述第一曲率特征可相同于或不同于所述第二曲率特征。
25.如权利要求24所述的破碎器锤子，其中，所述第一弯曲侧部区域具有第一圆弧截面，其中第一圆弧具有对应于公式0.25≤R1/T≤4的半径R1，并且其中所述第二弯曲侧部区域具有第二圆弧截面，其中第二圆弧具有对应于公式0.25≤R2/T≤4的半径R2，其中T是所述破碎器锤子在所述安装开口处的最小厚度尺寸。
26.如权利要求25所述的破碎器锤子，其中，R1与R2相同。
27.如权利要求1所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分包括多个平坦的非平行表面，其中位于所述锤子主体在所述安装开口处的总体厚度的中心50％内的每个平坦表面以钝角结合至相邻平坦表面。
28.如权利要求27所述的破碎器锤子，其中，所述销安装面的凹状部分包括3-40个平坦的非平行表面。
29.一种破碎器锤子，包括：
包括锤子安装部和锤子刃形部的锤子主体，其中所述锤子安装部包括在其中限定出的从锤子主体的第一主面向锤子主体的第二主面延伸的安装开口；和
被接收在所述安装开口中的销接合构件，其中所述销接合构件包括与所述安装开口接合的外表面，并且其中所述销接合构件限定出锤子销接收开口，所述锤子销接收开口包括用于接收销的内表面。
30.如权利要求29所述的破碎器锤子，其中，所述销接合构件包括球状旋转体，其中所述球状旋转体在所述锤子主体的安装开口内是可旋转的。
31.如权利要求29所述的破碎器锤子，其中，所述销接合构件包括与所述锤子主体固定地接合的衬套构件。
32.如权利要求29所述的破碎器锤子，其中，所述销接合构件包括相对于所述锤子主体不是固定的卷轴构件。
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