CN106311398B - 破碎机、砧铁装置、砧铁件及矿物生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破碎机、砧铁装置及其砧铁件、以及矿物生产线。本发明破碎机的破碎腔(2)内设置有在上下方向上布置的至少两层物料撞击部层，各个物料撞击部层包括围绕叶轮装置(6)间隔布置的多个柱状的物料撞击部(10)，其中在上下方向上相邻的物料撞击部层中，下层的物料撞击部相对于上层对应的物料撞击部布置为能够堆积料衬层(4)而兼作料衬形成部(11)，并且下层的物料撞击部的内端不超过各自对应的上层物料撞击部(10)的内端。本发明通过独创性的顺序撞击的方式不仅真正实现了“物料和砧铁混打”的破碎模式，而且其破碎效率高、破碎粒型良好，破碎物料的空隙率相对于现有破碎机获得显著的提高。

Description

破碎机、砧铁装置、砧铁件及矿物生产线

技术领域

本发明涉及一种物料加工设备，具体地，涉及一种破碎机。进一步地，本发明涉及用于破碎机的砧铁装置及其砧铁件。此外，本发明涉及一种包括破碎机的矿物生产线。

背景技术

破碎机用于物料的破碎加工，其在需要对物料进行破碎加工的领域应用普遍，例如矿物加工生产行业、建筑行业、食品加工行业等。破碎机应用较为广泛的是冲击式破碎机，其主要是通过机械冲击碰撞方式对物料进行破碎。冲击式破碎机在对物料进行破碎的过程中对破碎物料的成形形状(即粒型)往往也有要求，因此冲击式破碎机又可称为“破碎整形机”，例如砂石加工过程中所采用的整形制砂机就是典型的破碎整形机。

典型地，破碎机的主要结构包括进料口、破碎腔、叶轮装置、主轴承、出料口、传动装置和电机等。物料(例如矿石)由进料口落入叶轮装置内，并经由叶轮装置的高速旋转的叶轮加速后甩出，与破碎腔内静止的砧铁(即反击衬板)或物料衬层产生高速碰撞而产生破碎，破碎后的物料通过自重力从破碎机的出料口排出。排出的物料经过筛分装置筛分，从而获得达到所要求粒度的成品后，而筛网的网孔规格以上的物料则再返回破碎整形机重新破碎，这样对粒度不符合要求的物料即可形成连续循环破碎。

目前的破碎机的破碎方式主要有“物料打物料”、“物料打砧铁”以及“物料和砧铁混打”等三种模式，例如在矿石加工生产行业，这三种破碎方式也被形象地称为“石打石”、“石打铁”和“石铁混打”三种模式。

采用“物料打物料”模式的破碎机在破碎腔内未设置砧铁等破碎结构件，物料在破碎腔内的物料堆积板上堆积形成物料衬层，经高速旋转的叶轮加速后的物料与破碎腔内的物料衬层撞击实现物料的“石打石”破碎，例如中国发明专利申请CN1533840A公开的立式冲击破碎机即采用“物料打物料”的模式。采用“物料打物料”模式的破碎机的优点在于，在破碎过程中，物料(例如矿石)相互之间碰撞研磨，破碎后的物料棱角经过相互打磨形成准立方体类的破碎物料(例如砂石骨料)，针柱状破碎物料的含量小，物料的粒型整形效果好。但是，这种破碎机由于叶轮加速的物料撞击物料衬层后导致物料破碎动能大大衰减，从而使得破碎机的破碎效率降低。因此，“物料打物料”模式的破碎机具有成品破碎物料(例如砂粒)的粒型优良的优点，但是也具有破碎效率较低的缺点。

采用“物料打砧铁”模式的破碎机，其破碎腔内设置有砧铁等碰撞结构件，物料在破碎腔内经高速运转的叶轮加速后与砧铁撞击，从而实现物料的“物料打砧铁”破碎，早期的冲击式破碎机较多地采用“物料打砧铁”的破碎模式。采用“物料打砧铁”模式的破碎机的优点在于：物料与砧铁之间相互碰撞，能充分利用物料加速后的破碎动能，实现充分地破碎。但是，由于破碎后的物料没有经过物料与物料之间直接的相互研磨，使得成品物料的针柱状含量多，成品物料(例如成品砂)的粒型较差。因此“物料打砧铁”模式的破碎机具有破碎效率高的优点，但是也具有成品破碎物料粒型差的缺点。

鉴于上述两种破碎模式具有各自的优点和缺点，本领域一些技术人员提出了“物料和砧铁混打”的破碎模式，其初衷在于结合“物料打物料”和“物料打砧铁”两种破碎模式的优点，并克服各自的缺点。这种设想尽管较好，但是鉴于物料破碎碰撞过程的难以控制性，“物料和砧铁混打”的破碎模式并非将“物料打物料”和“物料打砧铁”两种破碎模式简单叠加就可实现较好的破碎效果。

例如，中国实用新型专利CN95201284.7公开了一种破碎机，其说明书声称该破碎机实现了物料与反击衬板、物料与物料之间以及物料与转子之间的相互撞击，但是其说明书中并没有描述该破碎机如何同时实现物料与物料之间以及物料与反击衬板的相互撞击。实际上，CN95201284.7公开的这种破碎机属于上世纪90年代出现的破碎机，由于其存在明显的缺陷，甚至难以进行有效的破碎工作，在生产实践中已经很少采用这种破碎机。具体地，图1显示了CN95201284.7中的破碎机的破碎腔的内部结构俯视图，该破碎机的破碎腔室4a的底部设置有径向向内的环形支撑台阶2a，该环形支撑台阶2a用于固定沿环形方向间隔分布的多个衬板支柱3a，各个衬板支柱3a上套设有反击衬板1a(即砧铁)，从而形成图1所示的破碎腔内部的物料碰撞破碎结构，其中各个反击衬板1a在俯视方向上均处于环形支撑台阶2a的范围之内。根据CN95201284.7说明书的记载，环形支撑台阶2a主要用于设置衬板支柱3a，并未提及该环形支撑台阶2a能够在工作工程中形成料衬层，但是正是由于该环形支撑台阶2a的存在，导致这种破碎机在工作过程中难以有效地进行破碎工作。如上所述，由于各个反击衬板1a在俯视方向上均处于环形支撑台阶2a的范围之内，这在破碎机的工作过程中物料必然在环形支撑台阶2a上堆积，由此形成料衬层，但是在图1所示的这种破碎布置结构中，环形支撑台阶2a上堆积的料衬层会覆盖到反击衬板1a的物料撞击区域上，这导致该破碎机的物料破碎主要采用的仍然是“物料打物料”的破碎模式，即使物料偶尔反弹到外露的反击衬板上，但是并不能起到主要的破碎作用。图1所示的这种破碎布置结构更严重的缺陷在于，由于物料在环形支撑台阶2a上大量堆积，而叶轮装置又在不断地甩出物料，这导致物料相互之间拥堵甚至影响叶轮装置的运转，从而难以进行正常的破碎工作。实践证明，这种破碎机不仅破碎效率低下，而且破碎物料颗粒的粒型比传统的“物料打物料”破碎模式更差。

又如，中国实用新型专利CN2868415Y公开的破碎机也声称采用了“物料和砧铁混打”的破碎模式，但是从其技术方案分析，其主要是在破碎腔的内周表面上沿周向交替地布置砧铁和料衬，这种结构的破碎机在其破碎过程中，经叶轮加速甩出的物料一般只会碰撞砧铁和在料衬上堆积的物料衬层，也就是说，在这种结构的破碎机中，实际上同时存在“物料打物料”和“物料打砧铁”两种破碎模式，而且这两种破碎模式彼此是相对分离的，显然，这种破碎机的破碎效率和破碎粒型的整形效果是比较低劣的，为了改善这种低劣的破碎效果，这种现有技术的破碎机主要采用调整破碎腔内的料衬和砧铁的比例，希望以此来改善破碎效率和粒型效果，但是无论其如何调节，实践证实其破碎效率和粒型效果均难以达到相对理想的水平。

综上可知，鉴于现有技术的破碎机存在的上述缺陷和技术发展困境，需要一种能够打破技术障碍和理论瓶颈、实现技术突破的破碎机及其破碎方法。

发明内容

通过上述分析可以看出，实际上，“物料和砧铁混打”的破碎模式是非常难于实现的：

首先，这种“物料和砧铁混打”破碎模式的实现存在天然的技术障碍，在破碎腔的内周面的同一位置上一般只能设置砧铁和料衬中的一者，即使在破碎腔内周面的同一位置将砧铁和料衬相互重叠覆盖布置也是没有效果的，例如，即使在砧铁的表面覆盖料衬层，经飞轮加速甩出的物料只会与处于表面的物料衬层碰撞，并不会穿透物料衬层继续与物料衬层后面的砧铁碰撞。也就是说，经飞轮加速甩出的物料不可能与砧铁和物料衬层同时发生碰撞，即使在破碎机的破碎腔内人为地同时堆砌砧铁和料衬，现有技术的这些破碎机实际上也无法实现真正有效的“物料和砧铁混打”模式，而仅是同时存在彼此相对分离的“物料打物料”和“物料打砧铁”破碎模式。本领域技术人员尽管提出了“物料和砧铁混打”的破碎模式设想，但是如上分析，实际上迄今为止并未真正形成能够实现“物料和砧铁混打”的破碎布置结构，这种技术瓶颈长期以来难以突破，也由此导致破碎机的技术发展停滞不前。尽管一些现有文献或技术人员宣称其破碎机采用“物料和砧铁混打”的破碎模式并强调其技术效果，但是技术原理和生产实践均证实，这些破碎机的破碎模式和破碎效果本质上或很大程度上仍然属于传统模式。

其次，通过对上述现有技术的描述可以看出，本领域技术人员根本没有意识到：这种“物料和砧铁混打”破碎模式存在破碎效果的不可确定性。如上所述，破碎机的破碎工作至少具有破碎效率和整形效果(即粒型效果)的要求，即使假设某一工程师经过千辛万苦地设计工作发明出了一种能够相对较好地实现“物料和砧铁混打”的破碎布置结构，但是这种破碎布置结构是否能够有效地改善破碎效率和整形效果是难以确定的。实际上，物料的破碎和整形如果需要同时实现较高的破碎效率和粒型效果，其破碎过程和整形过程是需要符合物料的破碎和成形机理的，并非杂乱无章的“物料和砧铁混打”就必然能够实现良好的破碎效率和粒型效果。但是，长期以来，本领域技术人员对此基本没有研究和关注，其根本没有意识到物料的破碎和成形机理的重要性，或者即使认识到，但是鉴于物料的破碎和成形机理的复杂性，对此需要付出大量艰辛的创造性劳动和研究，一般的设计人员根本无从研究。这种状况也导致一些技术人员千辛万苦研发出的破碎机尽管可能不同程度上能够实现“物料和砧铁混打”，但是由于试制试验过程中发现破碎效率和破碎颗粒的粒型效果低劣而不得不中途放弃。也就是说，由于缺乏物料破碎和成形机理的研究和指导，目前本领域技术人员对“物料和砧铁混打”破碎布置结构的研究完全处于一种没有方向性的盲目状态，即尽管一些技术人员在努力地设计能够实现“物料和砧铁混打”的破碎布置结构，但是往往对这种破碎布置结构的破碎效果和粒型效果却毫无把握，这不但造成了破碎机研发过程的盲目性和研发成本损失的巨大风险，而且实际上也构成了限制破碎机技术发展的一个理论瓶颈。

为此，本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种破碎机，该破碎机不但能够相对有效地实现“物料和砧铁混打”破碎模式，而且具有相对良好的破碎效率和粒型整形效果。

进一步地，本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种矿物生产线，该矿物生长线不但加工效率较高，而且加工的物料颗粒具有相对优化的粒型。

配套地，本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种砧铁装置及其砧铁件，其能够作为关键配件以用于形成本发明的具有“物料和砧铁混打”破碎模式、且破碎效率和粒型整形效果良好的破碎机。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供一种破碎机，其破碎腔内设置有安装在立式转轴上的叶轮装置，其中，所述破碎腔内还设置有在上下方向上布置的至少两层物料撞击部层，各层所述物料撞击部层各自包括围绕所述叶轮装置间隔布置的多个柱状的物料撞击部，各个所述物料撞击部的朝向所述叶轮装置的内端与该叶轮装置相间隔，其中在上下方向上相邻的各对所述物料撞击部层中，下层的各个物料撞击部相对于上层对应的所述物料撞击部布置为能够堆积料衬层而兼作料衬形成部，以使得在所述破碎机的破碎工作过程中，与上层所述物料撞击部撞击后的物料能够至少部分地变向撞击到对应的下层物料撞击部上堆积的所述料衬层上，从而连续地实现物料依次与所述物料撞击部和料衬层的顺序撞击。

优选地，所述物料撞击部为刚性的撞击部。

作为一种优选结构，所述至少两层物料撞击部层在上下方向上间隔布置。

尤其优选地，在各层所述物料撞击部层中，相邻的所述物料撞击部之间的间隔尺寸设置为所述破碎机待破碎物料粒度的1-3倍。

典型地，所述破碎机的顶部设有入料腔，该入料腔的下部出口与所述叶轮装置的顶部进口连通，且所述叶轮装置的外周侧出口朝向所述物料撞击部，所述破碎腔的下部设置有与所述破碎腔连通的出料腔；以及所述立式转轴的上部安装有所述叶轮装置，下部经由传动机构连接于旋转驱动装置。

典型地，所述破碎机为制砂整形机。

作为一种优选实施方式，上层的所述物料撞击部与下层的所述物料撞击部彼此错开布置，以使得下层的各个物料撞击部处于各自对应的上层相邻的物料撞击部之间的间隔空间下方的位置，从而使得下层的各个物料撞击部能够堆积料衬层而兼作所述料衬形成部。

作为另一种优选实施方式，在上下方向上相邻的各对所述物料撞击部层中，并且下层的各个物料撞击部的内端在朝向所述叶轮装置的方向上不超过各自对应的上层相邻的物料撞击部的内端。

优选地，在上下方向上相邻的各对所述物料撞击部层中，下层的各个所述物料撞击部的内端在朝向所述叶轮装置的方向上与各自对应的上层相邻的物料撞击部的内端平齐或基本平齐。

进一步优选地，所述料衬形成部还包括设置在最下层的所述物料撞击部层下方的物料支撑底壁，所述物料支撑底壁的内端朝向所述叶轮装置的凸出程度不超过最下层的所述物料撞击部的内端朝向该叶轮装置的凸出程度。

更优选地，所述物料支撑底壁的内端朝向所述叶轮装置的凸出程度小于最下层的所述物料撞击部的内端朝向该叶轮装置的凸出程度。

作为一种优选的具体结构形式，所述破碎腔内设置有砧铁装置，该砧铁装置包括环绕所述叶轮装置布置的环状主体和设置在该环状主体的内壁面上的所述至少两层物料撞击部层，各层所述物料撞击部层中的所述物料撞击部的环绕方向间隔分布；以及所述物料支撑底壁设置在所述环状主体的底部，并且所述物料支撑底壁的外端至少延伸至所述环状主体。

优选地，所述环状主体为圆环状主体，并且各个柱状的所述物料撞击部各自沿所述环状主体的径向朝向所述叶轮装置凸出。

具体地，所述物料支撑底壁为垫置在所述环状主体底部的物料支撑板，所述破碎机的壳体在对应于所述破碎腔的部位形成有环形止挡台阶，所述物料支撑板支撑在所述环形止挡台阶上，且该环形止挡台阶的内边缘不超过所述物料支撑板的内端。

优选地，所述物料支撑底壁能够相对于所述叶轮装置调节安装位置，以调节所述物料支撑底壁的内端在朝向所述叶轮装置延伸的方向上相对于该叶轮装置的位置。

在上述破碎机的技术方案的基础上，为了解决上述第二个技术问题，本发明还提供一种矿物生产线，其中，该矿物生产线包括上述任一种破碎机。

配套地，为了解决上述第三个技术问题，本发明首先提供一种砧铁装置，其用作破碎机的物料碰撞破碎装置，其中，所述砧铁装置包括环状主体，该环状主体的中心区域形成为用于容纳叶轮装置的叶轮装置旋转区，并且所述环状主体在所述破碎机内的安装方位为使得该环状主体的轴向方向沿上下方向，其中所述环状主体的内壁面上在所述轴向方向上设置有用于承受物料撞击的至少两层物料撞击部层，各层所述物料撞击部层各自包括朝向所述叶轮装置旋转区凸出且沿该环状主体的环绕方向间隔分布的多个柱状的物料撞击部，各个所述物料撞击部的朝向所述叶轮装置旋转区的内端与该叶轮装置旋转区相间隔；以及在所述环状主体按照所述安装方位放置的状态下，在所述轴向方向上上下相邻的各对所述物料撞击部层中，下层的各个物料撞击部相对于上层对应的所述物料撞击部能够堆积料衬层而兼作料衬形成部。

优选地，所述至少两层物料撞击部层在所述轴向方向上间隔布置。

优选地，在各层所述物料撞击部层中，相邻的所述物料撞击部之间的间隔尺寸设置为所述破碎机待破碎物料粒度的1-3倍。

优选地，所述环状主体为圆环状主体，并且各个柱状的所述物料撞击部各自沿所述环状主体的径向朝向所述叶轮装置旋转区凸出。

进一步优选地，所述物料撞击部为刚性的撞击部。

作为一种优选实施方式，在所述轴向方向上上下相邻的各对所述物料撞击部层中，上层的物料撞击部与下层的物料撞击部彼此错开布置，以使得下层的各个物料撞击部处于各自对应的上层相邻的物料撞击部之间的间隔空间下方的位置，从而使得下层的各个物料撞击部能够堆积料衬层而兼作料衬形成部。

作为另一种优选实施方式，在所述轴向方向上上下相邻的各对所述物料撞击部层中，下层的各个物料撞击部的内端在朝向所述叶轮装置旋转区的方向上不超过各自对应的上层相邻的物料撞击部的内端。

进一步优选地，在所述轴向方向上上下相邻的各对所述物料撞击部层中，下层的各个所述物料撞击部的内端在朝向所述叶轮装置旋转区的方向上与各自对应的上层相邻的物料撞击部的内端平齐或基本平齐。

在本发明的上述砧铁装置的技术方案的基础上，更进一步地，本发明还提供一种砧铁件，所述砧铁件用作上述任一砧铁装置的组成构件，以能够通过多个所述砧铁件组装形成所述砧铁装置，所述砧铁件包括作为所述环状主体的一部分的单元主体部，该单元主体部的内侧表面凸出地设置有至少一个柱状的所述物料撞击部。

通过上述技术方案，本发明的破碎机具有用于对物料进行碰撞而使得物料初步破碎的物料撞击部，更关键地是，在本发明的破碎机中，通过对上下层的物料撞击部的位置关系进行独创性地布置，使得下层的各个物料撞击部相对于上层对应的物料撞击部布置为能够堆积料衬层而兼作料衬形成部，这样，在破碎机的破碎工作过程中，与上层物料撞击部撞击后的物料能够至少部分地变向撞击到对应的下层物料撞击部堆积的料衬层上，从而连续地使得物料依次与物料撞击部和料衬层实现顺序撞击。也就是说，本发明破碎机的物料撞击部通过巧妙的结构设计，同时具有物料撞击和堆积料衬层的作用，其通过精简紧凑的结构开创性地实现了一种“顺序撞击”的破碎工艺，使得物料先与物料撞击部进行撞击，进而使得物料变向而与料衬层进行撞击，从而使得物料在破碎过程中先后实现了与砧铁装置的物料撞击部以及料衬层的依次连续撞击，其利用物料撞击部与物料的撞击进行初步破碎，具有相对较高的破碎效率，进而利用料衬层对初步破碎的物料进行进一步的破碎整形，从而具有良好的粒型效果。本发明破碎机的物料撞击部的这种巧妙的位置结构设计，通过独创性的顺序撞击的方式不仅真正实现了“物料和砧铁混打”破碎模式，而且这种破碎机的破碎效率高、破碎粒型良好，本质上已经构成了破碎机领域的巨大技术突破。

尤其是，在本发明破碎机的优选方式下，同构对所述物料撞击部的间隔尺寸和/或料衬形成部进行更进一步的优化设计，以使得大部分物料有效地遵循顺序撞击的破碎模式，从而使得破碎效果更为优化。实际生产的现场检测结果显示，本发明优选方式的破碎机的物料破碎率较高，破碎效率高于或基本与采用“物料打砧铁”模式的破碎机相当，而且破碎物料的粒型良好，破碎物料的空隙率小于44％，甚至达到30％以下。

另外，本发明的矿物生产线包括上述破碎机，本发明的砧铁装置及其砧铁件用作构成上述破碎机的关键核心部件，因此，本发明的矿物生产线、砧铁装置及其砧铁件也具有上述破碎机的上述技术优点或至少能够为实现上述技术优点而提供关键的功能支持，其均属于本发明的技术构思范围之内。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中：

图1是中国实用新型专利CN95201284.7公开的破碎机的破碎腔内部结构的俯视图。

图2是本发明具体实施方式的破碎机的结构示意图，其中为了清楚本发明破碎机的内部结构而采用了局部剖视的显示方式。

图3是本发明具体实施方式的砧铁装置的立体结构示意图。

图4和图5分别是本发明两种具体实施方式的砧铁件的立体结构示意图。

图6是本发明具体实施方式的破碎机中的物料支撑底壁与物料撞击部之间的位置关系的布置结构示意图。以及

图7是图6所示的物料支撑底壁与物料撞击部之间布置结构的对比结构的示意图。

本发明的附图标记说明：

1入料腔； 2破碎腔；

3环状主体； 4料衬层；

5物料支撑底壁； 6叶轮装置；

7轴承机构； 8传动机构；

9出料腔； 10物料撞击部；

11料衬形成部； 12环形止挡台阶；

13砧铁装置； 14立式转轴；

15间隔空间； 16壳体；

17叶轮装置旋转区； 18单元主体部；

19内边缘； 20物料支撑板的内端

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

预先需要说明的是，在以下本发明具体实施方式的描述中，“砧铁装置”、“砧铁件”等并不表示本发明的砧铁装置和砧铁件仅能由金属铁构成，所谓“砧铁装置”、“砧铁件”等仅是本领域技术人员对破碎机内部物料撞击部件的通称，其可以由硬度足以破碎物料的各种材料制成，例如钢、镍合金等。另外，在本发明的以下说明中，所涉及的方位词，例如上、下等均是按照竖直方向的正常方位所进行的方位区分，有关“内”、“外”等的区分一般是指相对更靠近破碎腔中心的部位为内侧或内端，相对远离破碎腔中心的部位为外侧或外端。

如上所述，现有的破碎机并未真正形成能够实现“物料和砧铁混打”模式的破碎布置结构，而且由于现有技术缺乏物料破碎和成形机理的研究和指导，即使盲目地研发出一些能够实现“物料和砧铁混打”破碎模式的破碎机，这些破碎机也并不必然会带来优化的破碎效率和破碎粒型效果。也就是说，只有采用了更为科学的物料破碎整形结构而实现的“物料和砧铁混打”破碎模式，才能真正兼顾破碎效率和破碎粒型效果。因此，在破碎机的研发过程中，物料破碎和成形机理的研究非常重要。

在本发明的研发过程中，本发明的发明人深入分析了多种物料破碎模式，研究发现：就物料的破碎而言，只要物料具有足够的动能并撞击到足够硬度的物料撞击部上，物料的破碎理论上应当是高效可行的。另外，传统的“物料打物料”的破碎模式之所以能够获得粒型良好的破碎物料，在于使得物料撞击物料形成的料衬层，料衬层本身是一个相对松散的亚刚性的结构，高速运动的物料撞击到料衬层上，料衬层上的物料承受撞击并能够在承受撞击之后退避或飞溅，从而形成物料之间的撞击、摩擦，使得物料表面进行自研磨，因而获得的破碎物料粒型质量较好。但是，问题的难点在于：如何通过科学合理的物料破碎整形结构将上述优点结合起来，兼顾破碎效率和破碎粒型效果？为此，本发明的发明人进行了大量的物料破碎模拟试验，并研究了多种颗粒物(例如河砂)的自然成形过程，应当说，自然颗粒物尽管粒型较好，但是其成形过程是比较复杂、漫长且没有明显规律的，因而在工业生产中完全模仿自然颗粒物的成形过程是不现实的。在破碎模拟试验中，发明人也找到了其它一些破碎效率较高、且粒型优良的颗粒成形过程，但是如果应用于工业生产，将会导致生产工序过于复杂、生产成本较高。在发明人总结了大量破碎模拟试验的数据并进行了概括性的过程分析之后，发明人认为“先破碎、后整形”的顺序破碎过程在很大程度上是能够兼顾破碎效率和破碎粒型效果的。

但是，这种“先破碎、后整形”的顺序破碎过程在破碎整形布置结构的实现方面非常困难，如何使得物料先进行初步破碎，然后再进行后续破碎和整形，并且要尽量避免经过整形后的破碎物料在破碎机内不适当地被重复破碎而破坏整形效果，均对破碎机的破碎整形结构的设计提出了较高的要求。

参见图2所示，在上述研究成果的指导下，本发明独创性地采用运动物体受到碰撞后的变向反射原理来设计本发明破碎机，从而形成“先破碎、后整形”的顺序破碎过程。具体地，作为本发明破碎机的基本实施方式，本发明破碎机的破碎腔2内设置有安装在立式转轴14上的叶轮装置6，并且破碎腔2内还设置有在上下方向上布置的至少两层物料撞击部层，各层物料撞击部层各自包括围绕叶轮装置6间隔布置的多个柱状的物料撞击部10，各个物料撞击部10的朝向叶轮装置6的内端该叶轮装置6相间隔，其中在上下方向上相邻的各对物料撞击部层中，下层的各个物料撞击部10相对于上层对应的物料撞击部10布置为能够堆积料衬层4而兼作料衬形成部11，以使得在破碎机的破碎工作过程中，与上层物料撞击部10撞击后的物料能够至少部分地变向撞击到对应的下层物料撞击部上堆积的料衬层4上，从而连续地实现物料依次与物料撞击部10和料衬层4的顺序撞击。

通过对本发明破碎机上述基本实施方式的描述可以看出，本发明的破碎机具有用于对物料进行碰撞而使得物料初步破碎的物料撞击部10，并且将下层的各个物料撞击部10相对于上层对应的物料撞击部10布置为能够堆积料衬层4而兼作料衬形成部11。也就是说，本发明破碎机的物料撞击部10通过巧妙的位置关系设计，同时具有物料撞击和堆积料衬层的作用，其通过精简紧凑的结构使得物料先与上层的物料撞击部10进行撞击，进而使得物料变向而与下层物料撞击部10上堆积的料衬层4进行撞击，从而实现先初步破碎、进而进一步破碎和整形的顺序撞击，由此获得相对较高的破碎效率，并具有相对良好的粒型效果。

在上述基本实施方式中，在上下方向上相邻的各对所述物料撞击部层中，本领域技术人员可以采用多种结构形式使得下层的各个物料撞击部10相对于上层对应的物料撞击部10布置为能够堆积料衬层4而兼作料衬形成部11，这可以通过现场结构调试通过各种结构形式实现，例如使得上层物料撞击部与下层物料撞击部部分错开布置。作为一种优选实施方式，在上下方向上相邻的各对物料撞击部层中，上层的物料撞击部10与下层的物料撞击部10彼此错开布置，以使得下层的各个物料撞击部10处于各自对应的上层相邻的物料撞击部10之间的间隔空间15下方的位置，从而使得下层的各个物料撞击部10能够堆积料衬层4而兼作料衬形成部11。在这种优选结构中，本发明巧妙地将上层的物料撞击部10与下层的物料撞击部10彼此错开布置，以使得下层的各个物料撞击部10处于各自对应的上层相邻的物料撞击部10之间的间隔空间下方的位置，从而使得下层的各个物料撞击部能够有效地堆积料衬层而兼作料衬形成部11，这种巧妙的位置关系设计，不但使得下层物料撞击部10和上层物料撞击部10巧妙配合同时起到物料撞击和有效形成料衬层4的作用，而且结构更加精简紧凑，料衬层的作用得到充分地发挥，并且初步破碎后物料的变向撞击空间得到可靠地保证，更加有效地实现了先初步破碎、进而进一步破碎和整形的顺序破碎过程，由此获得相对较高的破碎效率，并具有相对良好的粒型效果。制试验的数据表明，这种优选结构的破碎机最终输出的破碎物料的空隙率一般会达到40％以下，并且破碎效率相对于常规的“物料打砧铁”的破碎机显著提高。在此需要注意的是，上层的物料撞击部10与下层的物料撞击部10彼此错开布置仅是本发明破碎机的优选实施方式，在本发明的基本实施方式中，即使上层的物料撞击部10与下层的物料撞击部10彼此对齐布置，由于本发明的物料撞击部为间隔布置的柱状的物料撞击部10，各个物料撞击部仍然能够起到物料堆积的作用，尤其是上层物料撞击部和下层物料撞击部相互配合的情形下更是如此，因此同样能够实现先初步破碎、进而进一步破碎和整形的顺序撞击的破碎效果。

另外，在本发明破碎机的上述基本实施方式中，本发明的破碎机的破碎腔2内采用叶轮装置6作为物料加速装置，物料依靠叶轮装置6的离心惯性力甩出而撞击到物料撞击部上，实际试验证实，在此情形下，通过物料撞击部的内端端部的侧面承受物料撞击能够使得物料的初步破碎效率更高。因此，作为一种优选结构形式，在上下方向上相邻的各对物料撞击部层中，下层的各个物料撞击部10的内端在朝向叶轮装置6的方向上不超过各自对应的上层相邻的物料撞击部10的内端，根据物料堆积理论，在此情形下，下层物料撞击部10上堆积的料衬层4具有倾斜安息角，因此上层物料撞击部的内端端部的侧面仍然是暴露在料衬层4之外的，由于物料是通过叶轮装置6旋转时产生的惯性力高速撞击到环绕叶轮装置6布置的物料撞击部10上，对于本领域技术人员熟知地，叶轮装置6利用惯性力甩出的物料，物料的高速运动路径是大致沿着叶轮装置6旋转方向的切向甩出的，因此高速运动的物料的大部分将首先撞击到上层的物料撞击部10的暴露的侧面，并进而受到上层物料撞击部10侧面的反撞而在相邻的上层物料撞击部10的间隔空间15内弹射，从而撞击到对应的下层物料撞击部10上堆积的松散物料所形成的料衬层4上，高效地实现物料初步破碎和物料进一步破碎整形的顺序撞击，获得良好的破碎效率和粒型效果。

另外，在此需要特别注意的是，在本发明的上述优选实施方式中，下层的物料撞击部10兼具堆积料衬层4的作用，因此本发明的“下层的物料撞击部10的内端”是指能够同时起到物料撞击和堆积物料而形成料衬层4的有效部分的内端，该有效部分的内端朝向叶轮装置6的凸出程度不应超过上层的物料撞击部10的内端。因此，在本发明申请公布后，即使一些竞争对手为了规避本发明而作出种种规避结构设计，也应当根据本发明的“下层的物料撞击部10的内端”的本质技术含义确定本发明的保护范围。例如，一些竞争对手可能将某一物料撞击构件的内端端部形成为不能容留物料的细长端部，在安装后这个细长端部凸出超过上层物料撞击部10的内端，在此情形下由于这个细长端部根本不能有效容留物料或只能容留少量物料而无法形成有效的料衬层，因此不应认为这个细长端部属于本发明的“下层的物料撞击部10的内端”，在此情形下，本发明的“下层的物料撞击部10的内端”应当是指这个规避结构设计中的物料撞击构件的能够同时起到物料撞击和容留物料而形成料衬层4的有效部分的内端。再如，另一些竞争对手可能在某一物料撞击构件的内端端部形成为不能容留物料的缺口或大孔，在安装后这个具有缺口或大孔的内端端部凸出超过上层物料撞击部10的内端，同样地，在此情形下由于这个具有缺口或大孔的内端端部根本不能有效容留物料或只能容留少量物料而无法形成有效的料衬层，因此不应认为这个具有缺口或大孔的内端端部属于本发明的“下层的物料撞击部10的内端”，本发明的“下层的物料撞击部10的内端”应当是指这个规避结构设计中的物料撞击构件的能够同时起到物料撞击和容留物料而形成料衬层4的有效部分的内端。因此，本发明的“下层的物料撞击部10的内端”是指能够同时起到物料撞击和堆积物料而形成料衬层4的有效部分的内端，不论竞争对手作出何种规避结构设计，只要其符合上述技术含义，均应当属于本发明的保护范围。

在此基础上，作为一种能够兼顾物料初步破碎效率和料衬层有效形成的更优选的结构，在上下方向上相邻的各对所述物料撞击部层中，下层的各个物料撞击部10的内端在朝向叶轮装置6的方向上可以与各自对应的上层相邻的物料撞击部10的内端平齐或基本平齐(例如相差5-15mm均被认为是基本平齐)，在此情形下，尽管下层的物料撞击部10的内端朝向叶轮装置6的凸出程度与对应的上层相邻的物料撞击部10的内端朝向该叶轮装置6的凸出程度基本相当，但是根据物料堆积理论，由于物料在下层物料撞击部10上堆积一般具有一定的倾斜角(即堆积安息角，通常为35°左右)，因此并不会影响到物料首先撞击到上层物料撞击部10的侧面，通过“物料打砧铁”形成物料初步破碎效率基本不会受到影响，并且由于各个物料撞击部的内端端部的凸出程度基本平齐，初步破碎的破碎效率将更加平稳均衡。

当然，上述优选结构形式可以相互结合，从而形成破碎效果更加优良的破碎机中，例如，作为一种更优选的实施方式，在本发明的破碎机中，上层的物料撞击部10与下层的物料撞击部10彼此错开布置，并且同时使得下层的各个物料撞击部10的内端在朝向叶轮装置6的方向上不超过各自对应的上层相邻的物料撞击部10的内端，这种巧妙的结构设计可以使得大部分物料(一般为50％-90％的物料)遵循顺序撞击的破碎模式，使得破碎效果整体得到优化，实际生产的现场检测结果显示，本发明基本实施方式的物料破碎率较高，破碎效率高于或基本与采用“物料打砧铁”模式的破碎机相当，而且破碎物料的粒型良好，破碎物料的空隙率基本小于35％。

在本发明破碎机的上述基本实施方式和/或优选实施方式的基础上，为了使得物料的初步破碎的效果更优良并使得经过整形的破碎物料的输出更顺畅，作为一种优选结构，参见图2和图3，本发明的上述至少两层物料撞击部层在上下方向上间隔布置，也就是说，上层物料撞击部10与下层物料撞击部10之间也具有间隔，当然该间隔不能达到影响料衬层4的有效形成，需要设置为使得相邻的上层物料撞击部10与对应的下层物料撞击部10相互配合为能够有效地堆积料衬层4，这对于本领域技术人员通过间隔尺寸的调试能够容易地实现。更关键的在于，这种优选结构能够确保依次经过初步破碎和进一步破碎整形的物料能够连续地从破碎腔2内动态输出，即经过“物料打物料”整形过的破碎物料不但能够从下层物料撞击部10的内端边缘处输出，而且如上所述，这种优选结构的破碎机的上述至少两层物料撞击部层在上下方向上间隔布置，即上层物料撞击部10与下层物料撞击部10之间具有间隔，在此情形下，尽管这种间隔如上所述需要设置为不影响料衬层4的有效堆积，但是这种间隔的存在，客观上会使得与上层物料撞击部10撞击后的物料在折射撞击到料衬层4上后，料衬层4中的物料由于受到冲击，会从所述间隔中挤出，这种挤出作用使得初步破碎的物料进行相互研磨挤压，从而使得破碎颗粒的整形效果更好，试制试验的数据表明，这种优选结构的破碎机最终输出的破碎物料的空隙率一般会达到30％以下，并且破碎效率较高。

如上所述，本发明的物料撞击部10为柱状的物料撞击部，尽管通过上层物料撞击部和下层物料撞击部的位置关系设计已经基本能够有效地堆积料衬层4，但是为了确保形成的料衬层4更稳定可靠，在本发明破碎机的上述基本实施方式和/或优选实施方式的基础上，更优选地，参见图2所示，本发明的料衬形成部11除了包括上述兼起堆积料衬层4的下层物料撞击部10之外，还包括设置在最下层的所述物料撞击部层下方的物料支撑底壁5，这种物料支撑底壁5的内端朝向叶轮装置6的凸出程度不超过最下层的物料撞击部10的内端朝向叶轮装置6的凸出程度。对于本领域技术人员熟知地，破碎机在工作过程中振动较大，这种物料支撑底壁5的存在可以有效地避免料衬层4因为过度振动等意外原因而出现断层或排空的现象，其设置在最下层的物料支撑底壁5起到对料衬层4的兜底作用，确保本发明破碎机的破碎物料颗粒的顺序撞击的稳定性和可靠性，在保证破碎效率的同时，确保破碎颗粒粒型的良好性。

需要说明的是，物料撞击部10为柱状，该柱状的横截面积不限，即横截面积可以为圆形、三角形、四边形、四边以上的多边形等，在此不做限制。另外，各个物料撞击部10的延伸方向(即长度方向)可以与叶轮的轴线呈一定的角度，比如为60-150°，优选地，可以为90°，即各个物料撞击部10的延伸方向与叶轮轴线垂直，此时的料衬形成效果较好。当角度小于90°时，物料撞击部10的延伸方向向下；当角度大于90°时，物料撞击部10的延伸方向向上。

需要强调的是，物料支撑底壁5的内端朝向叶轮装置6的凸出程度不超过最下层的物料撞击部10的内端朝向叶轮装置6的凸出程度，如图7所示，一旦物料支撑底壁5的内端朝向叶轮装置6的凸出程度超过最下层的物料撞击部10的内端朝向叶轮装置6的凸出程度，料衬层4会堆积到包围或覆盖物料撞击部10的内端端部，这会影响到初步破碎的效果。因此，在本发明中，物料支撑底壁5的内端朝向叶轮装置6的凸出程度不应超过最下层的物料撞击部10的内端朝向叶轮装置6的凸出程度。在此同样需要注意的是，与上述起到料衬层4堆积作用的下层物料撞击部10类似，本发明的“物料支撑底壁5的内端”是指能够起到堆积物料而形成料衬层4的有效部分的内端，该有效部分的内端朝向叶轮装置6的凸出程度不应超过最下层的物料撞击部10的内端。在本发明申请公布后，即使一些竞争对手为了规避本发明而作出种种规避结构设计，也应当根据本发明的“物料支撑底壁5的内端”的本质技术含义确定本发明的保护范围。例如，一些竞争对手可能将某一物料容留构件的内端端部形成为不能容留物料的细长端部，在安装后这个细长端部凸出超过最下层的物料撞击部10的内端，在此情形下由于这个细长端部根本不能有效容留物料或只能容留少量物料而无法形成有效的料衬层，因此不应认为这个细长端部属于本发明的“物料支撑底壁5的内端”，在此情形下，本发明的“物料支撑底壁5的内端”应当是指这个规避结构设计中的物料容留构件的能够起到容留物料而形成料衬层4的有效部分的内端。再如，另一些竞争对手可能在某一物料容留构件的内端端部形成为不能容留物料的缺口或大孔，在安装后这个具有缺口或大孔的内端端部凸出超过最下层的物料撞击部10的内端，同样地，在此情形下由于这个具有缺口或大孔的内端端部根本不能有效容留物料或只能容留少量物料而无法形成有效的料衬层，因此不应认为这个具有缺口或大孔的内端端部属于本发明的“物料支撑底壁5的内端”，本发明的“物料支撑底壁5的内端”应当是指这个规避结构设计中的物料容留构件的能够起到容留物料而形成料衬层4的有效部分的内端。因此，本发明的“物料支撑底壁5的内端”是指能够起到堆积物料而形成料衬层4的有效部分的内端，不论竞争对手作出何种规避结构设计，只要其符合上述技术含义，均应当属于本发明的保护范围。

为了使得物料破碎的效果更好，参见图2和图6所示，更优选地，上述物料支撑底壁5的内端朝向叶轮装置6的凸出程度小于最下层的物料撞击部10的内端朝向该叶轮装置6的凸出程度。在这种更进一步的优选结构形式下，由于在最底部兜底的物料支撑底壁5的内端相对于最下层的物料撞击部10的内端端部较短(实际上由于最下层的物料撞击部10的凸出程度始终不超过其上层的物料撞击部，因此物料支撑底壁5的内端相对于各层的物料撞击部10均是凸出较短的)，料衬层4的堆积程度会有效地使得各层物料撞击部10的内端端部的侧面暴露在外，而不会影响到如上所述的下层物料撞击部10的料衬层4堆积效果。在此情形下，如上所述，叶轮装置6利用旋转惯性力甩出物料，物料的高速运动路径是大致沿着叶轮装置6旋转方向的切向甩出，由于各个物料撞击部10的内端相对于料衬层4更朝向叶轮装置6凸出，在此情形下，叶轮装置6利用旋转惯性力甩出物料与物料撞击部10的凸出的内端端部形成巧妙的结构配合，高速运动的物料将恰好倾斜地撞击到物料撞击部10的凸出在外的内端端部的侧面上，从而使得物料将更加可靠地首先与物料撞击部10的凸出的内端端部的侧面形成“物料打砧铁”撞击，有效地利用物料初始的最大动能对物料形成有效的破碎作用，使得物料的破碎效率获得显著提升。进一步地，如上所述，由于高速运动的物料是恰好倾斜地撞击到物料撞击部10的凸出在外的内端端部的侧面上，由于倾斜地撞击角度的原因，物料在撞击之后将反射，根据反射角度的原理，经过初次碰撞的物料能够有效地将相邻的物料撞击部10之间的间隔空间15的反射，从而进一步弹射而撞击到对应相邻的上层物料撞击部10之间的下层物料撞击部上堆积的料衬层4上，此时尽管物料经过初次碰撞之后的动能已经有所衰减，但是这部分反射的物料的动能已经足以与料衬层4中的物料形成有效的碰撞研磨和进一步的物料打物料的破碎，从而进一步提高破碎效率和破碎物料的粒型效果，使得顺序撞击的节奏性得到优化，并且破碎效果更好。除此之外，这种优选结构设计能够形成更为科学的出料结构，参见图6所示，在这种优选结构形式下，由于物料支撑底壁5处于最下层物料撞击部的下方而作为料衬层4的兜底堆积部分，其内端比最下层的物料撞击部10的内端端部距离叶轮装置更远，因此经过整形的物料能够从该物料支撑底部5的内端边缘向下滑落，并且这种物料的滑落动作并不会影响与物料撞击部10撞击后的物料继续向料衬层4撞击，也就是说，这种巧妙的结构设计使得物料的顺序撞击和输出在结构设计上形成立体分层，两者不会产生干涉，从而使得破碎机的结构更加紧凑，并且工作效率更高，破碎效果更优化。

参见图2和图3所示，在此情形下，作为一种更具体的优选结构，本发明的破碎机的破碎腔2内可以设置有砧铁装置13，上述柱状的物料撞击部10可以作为该砧铁装置的组成部分，具体地，该砧铁装置13包括环绕叶轮装置6布置的环状主体3和设置在该环状主体的内壁面上的所述至少两层物料撞击部层，各层所述物料撞击部层中的物料撞击部10沿环状主体3的环绕方向间隔分布。上述物料支撑底壁5设置在环状主体3的底部，并且物料支撑底壁5的外端至少延伸至环状主体3。

进一步地，如图2所示，物料支撑底壁5可以安装为相对于叶轮装置6调节安装位置，以调节物料支撑底壁5的内端在朝向叶轮装置6延伸的方向上相对于该叶轮装置6的位置。物料支撑底壁5相对于叶轮装置6能够调节安装位置的安装方式众多，可以采用各种公知的安装形式，例如，参见图2和图3所示，物料支撑底壁5可以沿环状主体的径向方向形成一列螺纹紧固件安装孔，而环状主体3的底部形成一个螺纹孔，在安装时根据需要调节物料支撑底壁5，使得其中一个螺纹紧固件安装孔与环状主体3上的螺纹孔对准并进行紧固即可。再如，在图2中由于作为物料支撑底壁5的物料支撑板垫设在环状主体3的底部，在此情形下可以不仅通过环状主体3压紧固定物料支撑底壁5即可，需要调节时解除环状主体3的压紧力而相对于叶轮装置6调节物料支撑板3的位置。又如，物料支撑底壁5的安装位置可调节的安装方式还可以采用定位孔与定位销的定位方式、卡槽和卡凸的配合方式等，无论其采用何种公知的可调节安装位置的安装形式，均应认为属于本发明的保护范围。这种优选结构形式实际上可以调节料衬层4的位置，从而在实际生产过程中可以根据需要调节料衬层4和物料撞击部10的相对位置，从而调节顺序撞击的物料破碎效果。例如，就具体的安装结构而言，参见图2，所述物料支撑底壁5可以为垫置在环状主体3底部的物料支撑板，破碎机的壳体16在对应于破碎腔2的部位可以形成有环形止挡台阶12，物料支撑板可以支撑在环形止挡台阶12上，且该环形止挡台阶12的内边缘19在不超过物料支撑板的内端20。

作为更进一步的优选实施方式，上述相邻的物料撞击部10之间的间隔尺寸可以优化设置，本发明的发明人经过大量的现场调试试验，相邻的所述物料撞击部10之间的间隔尺寸可以设置为破碎机待破碎物料粒度的1-3倍。对于本领域技术人员熟知地，待破碎物料粒度也就是带破碎物料的颗粒大小，通常球体颗粒的粒度用直径表示，立方体颗粒的粒度用边长表示。对不规则的矿物颗粒，可将与矿物颗粒有相同行为的某一球体直径作为该颗粒的等效直径，具体是当被测颗粒的某种物理特性或物理行为与某一直径的同质球体(或组合)最相近时，就把该球体的直径(或组合)作为被测颗粒的等效粒径(或粒度分布)。在此情形下，由于物料撞击部10和料衬层4的双重先后撞击，并且物料撞击部10之间的间隔也确保了科学合理的撞击空间和物料变向空间，物料的破碎效率获得实质性的提高，检测结果证实其破碎效率已经超过了常规的“物料打砧铁”模式的破碎机，而且破碎粒型的整形效果更加优化，破碎机最终输出的破碎物料的空隙率达到30％以下。

另外，如图2所示，作为立轴式破碎机的典型结构，破碎机的顶部可以设有入料腔1，该入料腔1的下部出口与叶轮装置6的顶部进口连通，且叶轮装置6的外周侧出口朝向本发明的上述破碎整形结构，破碎腔2的下部可以设置有与破碎腔2连通的出料腔9。其中，立式转轴14的上部安装有叶轮装置6，下部经由传动机构8连接于旋转驱动装置(例如电机、发动机或液压马达等)。

在本发明破碎机的上述基本实施方式和各个优选实施方式中，优选地，为了充分可靠地保证物料初步破碎的效率，确保初步破碎的破碎率，物料撞击部10一般可以为刚性的撞击部。当然，物料撞击部10的硬度和刚度一般只要保证能够通过撞击破碎物料即可，可以采用常规的金属(例如铁、钢、合金、硬质高分子材料等)。

本发明的破碎机的上述技术构思可以适用于各种形式的冲击式破碎机，例如食品颗粒加工行业用的破碎机、矿物加工行业采用的破碎机(例如制砂整形机)等。无论何种破碎机，只要其采用本发明的上述技术构思，均应属于本发明的保护范围。

尽管在下文的本发明破碎机的主要工作过程会进一步描述，但是在此还是需要预先说明的是，由于破碎机进行破碎工作时，物料受到叶轮装置6、物料撞击部10、衬料层4以及物料相互之间的撞击，不会是所有的物料均按照上述顺序撞击的破碎方式进行破碎，其中仍然会有小部分物料因为意外撞击的原因例如直接撞击到料衬层4上，或者与物料撞击部10撞击后变向而直接输出到出料仓内，但是这种少部分的物料并不会影响本发明的破碎效果，本发明的破碎机整体上相对于现有技术的破碎机在兼顾破碎效率和破碎粒型效果方面已经获得显著提升，这已经得到实际生产实践的验证。

在本发明破碎机的上述技术方案基础上，本发明还提供一种矿物生产线。对于本领域技术人员熟知地，例如制砂生产线，其在整条生产线上根据需要设置破碎机，本发明的矿物生产线包括本发明上述基本实施方式或优选实施方式的破碎机。

进一步地，与本发明的上述破碎机的技术方案相配套，参见图3所示，本发明还提供一种能够用作上述破碎机核心部件的砧铁装置，其用作破碎机的物料碰撞破碎装置，其中，所述砧铁装置包括环状主体3，该环状主体3的中心区域形成为用于容纳叶轮装置6的叶轮装置旋转区17，并且环状主体3在破碎机内的安装方位为使得该环状主体的轴向方向沿上下方向。在此情形下，按照环状主体3的安装方位而言，环状主体3具有上端和下端。其中环状主体3的内壁面上在轴向方向上设置有用于承受物料撞击的至少两层物料撞击部层，各层物料撞击部层各自包括朝向叶轮装置旋转区17凸出且沿环状主体3的环绕方向间隔分布的多个柱状的物料撞击部10，各个物料撞击部10的朝向叶轮装置旋转区17的内端与该叶轮装置旋转区17相间隔；以及在环状主体3按照安装方位放置的状态下，在轴向方向上上下相邻的各对物料撞击部层中，下层的各个物料撞击部10相对于上层对应的物料撞击部10布置为能够堆积料衬层4而兼作料衬形成部11。

在此需要说明的是，尽管为了简洁起见，有关砧铁装置的一些优选结构在上文的破碎机中没有描述，但是本发明的砧铁装置13可以直接应用于破碎机，因此在下文所述的砧铁装置的相关优选结构或物料撞击部的相关优选具体结构，在不会导致技术方案存在矛盾的情形下，可以直接应用到本发明上述的破碎机的各个实施方式，从而组合成更多实施方式的破碎机。本发明的上述砧铁装置13可以直接应用到图2所示的破碎机的破碎腔2内以用于形成独创的破碎整形结构，在应用时可以根据需要优选地在该砧铁装置13的底部垫上物料支撑板以作为料衬层4的兜底部分，当然在本发明的砧铁装置中，也可以将物料支撑板直接形成在砧铁装置上，这也属于本发明的技术构思。另外，本发明上述砧铁装置13的环状主体3可以形成为整体式，也可以形成为分段式，只要能够组装形成环状主体即可。本发明的砧铁装置13作为上述破碎机的核心关键部件，其为实现初步破碎和进一步破碎整形的顺序撞击提供了结构支持，其同样属于本发明的保护范围之内。

在上述砧铁装置中，作为一种优选结构形式，在环状主体3按照安装方位放置的状态下，在轴向方向上上下相邻的各对物料撞击部层中，上层的物料撞击部10与下层的物料撞击部10彼此错开布置，以使得下层的各个物料撞击部10处于各自对应的上层相邻的物料撞击部10之间的间隔空间15下方的位置。这种巧妙的位置关系设计，不但使得下层物料撞击部10和上层物料撞击部10巧妙配合同时起到物料撞击和有效形成料衬层4的作用，而且结构更加精简紧凑，料衬层的作用得到充分地发挥，并且初步破碎后物料的变向撞击空间得到可靠地保证，更加有效地实现了先初步破碎、进而进一步破碎和整形的顺序破碎过程，由此获得相对较高的破碎效率，并具有相对良好的粒型效果。制试验的数据表明，这种优选结构的破碎机最终输出的破碎物料的空隙率一般会达到40％以下，并且破碎效率相对于常规的“物料打砧铁”的破碎机显著提高。

优选地，在环状主体3按照所述安装方位放置的状态下，在所述轴向方向上上下相邻的各对物料撞击部层中，并且下层的各个物料撞击部10的内端在朝向叶轮装置旋转区17的方向上不超过各自对应的上层相邻的物料撞击部10的内端。在此情形下，当该砧铁装置在破碎机中围绕叶轮装置6布置后，由于物料是通过叶轮装置6旋转时产生的惯性力高速撞击到环绕叶轮装置6布置的物料撞击部10上，物料的高速运动路径是大致沿着叶轮装置6旋转方向的切向甩出的，因此高速运动的物料的大部分将首先撞击到上层的物料撞击部10的暴露的侧面，并进而受到上层物料撞击部10侧面的反撞而在相邻的上层物料撞击部10的间隔空间15内弹射，从而撞击到对应的下层物料撞击部10上堆积的松散物料所形成的料衬层4上，高效地实现物料初步破碎和物料进一步破碎整形的顺序撞击，获得良好的破碎效率和粒型效果。

进一步地，在环状主体3按照所述安装方位放置的状态下，在所述轴向方向上上下相邻的各对物料撞击部层中，下层的各个物料撞击部10的内端在朝向所述叶轮装置旋转区17的方向上与各自对应的上层相邻的物料撞击部10的内端平齐或基本平齐，在此情形下，尽管下层的物料撞击部10的内端朝向叶轮装置6的凸出程度与对应的上层相邻的物料撞击部10的内端朝向该叶轮装置6的凸出程度基本相当，但是根据物料堆积理论，由于物料在下层物料撞击部10上堆积一般具有一定的倾斜角(即堆积安息角，通常为35°左右)，因此并不会影响到物料首先撞击到上层物料撞击部10的侧面，因此通过“物料打砧铁”形成物料初步破碎效率基本不会受到影响，并且由于各个物料撞击部的内端端部的凸出程度基本平齐，初步破碎的破碎效率将更加平稳均衡。

在本发明的砧铁装置中，在各层所述物料撞击部层中，相邻的所述物料撞击部10之间的间隔尺寸设置为破碎机的待破碎物料粒度的1-3倍，例如，如果破碎机用于破碎40mm粒径左右的物料，所述间隔尺寸可以为40～120mm。如上所述，这种经过发明大量调试试验所获得的尺寸参数关系，使得物料撞击部10之间的间隔确保了科学合理的撞击空间和物料变向空间，物料的破碎效率获得实质性的提高，在这种砧铁装置应用到破碎机上，破碎物料的检测结果证实，本发明破碎机的破碎效率已经超过了常规的“物料打砧铁”模式的破碎机，而且破碎粒型的整形效果更加优化，破碎机最终输出的破碎物料的空隙率达到30％以下。

另外，作为本发明的特别优选的一种具体优选结构形式，环状主体3可以为圆环状主体，并且各个柱状的物料撞击部10各自沿环状主体3的径向朝向叶轮装置6凸出。这种特别优选结构的砧铁装置13的优点在于：第一，参见图2和图3，由于各层物料撞击部10各自沿环状主体3的径向朝向叶轮装置选装区17凸出，这更便于使得物料撞击部10沿环状主体3的周向均匀分布，在此情形下，由此形成的破碎机的破碎整形结构在围绕叶轮装置6上可以基本均匀布置，使得叶轮装置6在环状主体3的中心部位且距离各个物料撞击部10的内端的距离大致相同，同时由于叶轮装置6旋转时沿旋转方向甩出的物料基本也是均匀的，两者相互配合，这种砧铁装置13将使得物料在其周向上的各个部位所实际的顺序撞击过程基本相同，从而从整体上使得物料的破碎效率和整形效果更加均衡，不会存在一个部位破碎整形效果良好、另一部分破碎整形效果相对较差的不均衡现象，从而使得物料破碎效率和整形效果更加优良。第二，如图3所示，由于各层物料撞击部10呈柱状，并且各个物料撞击部10均各自沿环状主体3的径向朝向叶轮装置旋转区17(安装后即朝向叶轮装置6)凸出，这表明各层相邻的柱状物料撞击部10之间的间隔尺寸从环状主体3的内壁面朝向中心部位逐渐减小，即相邻的柱状物料撞击部10之间的间隔空间15在朝向叶轮装置6的内端的开口尺寸小，而在靠近环状主体3的外端的间隔尺寸大，这种精确的结构设计使得在破碎机的工作过程中，该间隔空间15内堆积的料衬层4将在靠近环状主体3的部分堆积得比较厚实，而在朝向叶轮装置6的开口部位将堆积得较少，实际试制试验过程已经证实，这种巧妙的结构设计将能够使得物料在与物料撞击部10撞击后，在间隔空间15内与下层物料撞击部上堆积料衬层4中的物料形成充分撞击和研磨，而在经过破碎整形的物料要从间隔空间15的朝向叶轮装置的内端开口部位排出时，由于该开口部位的间隔尺寸相对较小，从而使得物料在此处相互之间形成较强烈的挤压作用，从而使得物料相互之间的研磨更加充分，这将使得物料在从间隔空间15排出时再经过一次挤压式的研磨，从而使得破碎物料的整形效果获得进一步提升，实现现有技术单纯“物料打物料”的破碎模式无法比拟的整形效果。第三，参见图3，该砧铁装置13采用环状主体3的内壁面上设置柱状的物料撞击部10的方式形成，这使得砧铁装置13的加工制造更加方便容易，在制造过程中可以将环状主体3和柱状物料撞击部10分开加工再相互连接，同时由于柱状物料撞击部10单独加工，并且在本发明中柱状物料撞击部10主要是内端端部部位承受物料撞击，可以仅对物料撞击部10的主要撞击部位进行耐磨处理，从而节省加工成本，便于加工制造。并且，在某一物料撞击部10出现损坏时，可以仅将损坏的物料撞击部10去除并连接新的物料撞击部10，无需将整个砧铁装置13更换，因此也极大地方便了破碎机的日常维修维护。实际试制试验数据证实，这种优选结构形式下破碎机的破碎效率不仅显著提升，而且破碎物料的整形效果优秀，破碎物料的空隙率基本达到30％以下。如果该优选结构与下文所述的上述上、下层物料撞击部相互间隔的实施方式相结合，破碎物料的空隙率基本会达到25％以下。

另外，作为另一种优选结构，所述至少两层物料撞击部层在环状主体3的轴向方向上间隔布置，即上层物料撞击部10与下层物料撞击部10之间具有间隔，在此情形下，如上所述，尽管这种间隔如上所述需要设置为不影响料衬层4的有效堆积，但是这种间隔的存在，客观上会使得与上层物料撞击部10撞击后的物料在折射撞击到料衬层4上后，料衬层4中的物料由于受到冲击，会从所述间隔中挤出，这种挤出作用使得初步破碎的物料进行相互研磨挤压，从而使得破碎颗粒的整形效果更好，试制试验的数据表明，这种优选结构的破碎机最终输出的破碎物料的空隙率一般会达到30％以下，并且破碎效率较高。如果与上述的径向布置的物料撞击部的优选结构相结合，破碎物料的空隙率基本会达到25％以下。

另外，如上所述，物料撞击部10优选为刚性的撞击部，以更可靠地获得物料的初步破碎效果。另外，由于物料撞击部10承受物料首次撞击的最大动能，并且不停地承受物料的摩擦，因此优选地，物料撞击部10可以由耐磨材料制成或者表明经过耐磨处理。在此需要额外说明的是，本发明的柱状的物料撞击部10只要能够实现撞击物料的作用并同时能够通过上下层的物料撞击部的配合堆积料衬层4即可，其形状可以根据需要设计，例如图4和图5所示的方柱状或圆柱状，当然根据需要还可以设计成其它形式的柱状。

在本发明的上述砧铁装置的技术方案的基础上，如上所述，为了便于砧铁装置的加工制造，环状主体3可以形成为分段式也可以为一体式结构，因此配套地，如图4和图5所示，在本发明的技术构思范围内，本发明还提供一种砧铁件，该砧铁件用作上述砧铁装置的组成构件，从而能够通过多个所述砧铁件组装形成所述砧铁装置，其中，所述砧铁件包括作为上述环状主体3的一部分的单元主体部18，该单元主体部18的内侧表面凸出地设置有至少一个物料撞击部10。

以上描述了本发明的破碎机、矿物生产线、砧铁装置及其砧铁件的基本实施方式以及相关优选实施方式。为了帮助本领域技术人员更加深刻地理解本发明的技术方案，以下参照图2所示的本发明优选实施方式的破碎机并适当结合图3所示的砧铁装置和图6所示的物料支撑底壁的物料支撑结构示意图，从整体上描述本发明的破碎工作过程。

参见图2、图3和图6所示，本发明的破碎机所实现的物料破碎过程本质上属于一种更符合天然颗粒破碎成形原理的工艺过程，其独创性地采用了“物料与砧铁顺序混打”全新破碎模式。在图2所示的优选实施结构形式下，通过在破碎腔2内设置具有柱状物料撞击部10的砧铁装置13，各层的柱状的物料撞击部10之间具有间隔空间15，并与上层对应的物料撞击部10配合而形成料衬层4，物料从叶轮装置6飞出后先与砧铁装置13的上层物料撞击部10的内端端部碰撞实现初步破碎，初步破碎后的物料在剩余的动能下继续撞击物料撞击部10之间的料衬层4，从而通过物料与物料的撞击实现碰撞研磨。

如图2所示，待破碎的物料(例如矿石原料)从入料腔1中落入叶轮装置6，叶轮装置6安装于轴承机构7上，并经由传动机构8而通过电机带动高速旋转。物料经加速后甩出与砧铁装置13的上下相邻两层中的上层物料撞击部10撞击而形成初步破碎(即“物料打砧铁”)，充分利用高速物料的动能。由于叶轮装置6旋转甩出的物料运动方向大致沿叶轮装置6的旋转方向的切向倾斜甩出，因此大部分高速物料主要撞击上层柱状物料撞击部10的凸出内端端部的侧面，这样，初步破碎的物料的大部分会反弹变向撞击到间隔空间15内的料衬层4上，进行进一步的破碎和整形(即“物料打物料”)，从而实现先初步破碎后整形的“物料砧铁顺序混打”的破碎模式。另外，由于撞击角度的原因，与物料撞击部10撞击初步破碎后的物料中的小部分也会被物料撞击后回弹而继续与叶轮装置6甩出的高速物料碰撞破碎，并会导致回弹的初步破碎物料进一步破碎整形后在自重力作用下由出料仓9排出，这种回弹撞击的物料与物料之间的碰撞在传统的“物料打砧铁”模式的破碎机中也是存在的，其对本发明破碎机的破碎效果具有一定的辅助作用，但是也会导致叶轮装置6甩出的少量高速物料因为受到回弹初步破碎物料的撞击而由出料仓9排出。除此之外，由于意外撞击等原因，叶轮装置6甩出的少量高速物料也有可能会直接撞击到物料撞击部10之间的料衬层4上。但是，整体而言，这种少量物料的非顺序撞击或混杂撞击的破碎过程并不会影响本发明的破碎效果，本发明的破碎机整体上相对于现有技术的破碎机在兼顾破碎效率和破碎粒型效果方面已经获得显著提升。

由上描述可以看出，本发明独创性地形成了一种全新的“物料砧铁顺序混打”全新破碎模式，其先经过高速运动的物料撞击砧铁进行初步破碎，充分利用其初始较大的动能，然后初步破碎的物料进一步撞击料衬层4，以实现物料与物料的相互研磨，从而获得良好的粒型。

也就是说，本发明的本质上开创性地实现了一种“顺序撞击”的破碎工艺，通过对上下层的物料撞击部10的位置关系进行独创性地布置，并且将下层的各个物料撞击部10相对于上层对应的物料撞击部10布置为能够堆积料衬层4而兼作料衬形成部11，尤其是优选地将上层的物料撞击部10与下层的物料撞击部10彼此错开布置，以使得下层的各个物料撞击部处于各自对应的上层相邻的物料撞击部之间的间隔空间15下方的位置，从而使得下层的各个物料撞击部能够堆积料衬层4而兼作料衬形成部11，这样，在破碎机的破碎工作过程中，与上层物料撞击部撞击后的物料能够至少部分地变向撞击到对应的下层物料撞击部堆积的料衬层上，从而连续地使得物料依次与物料撞击部和料衬层实现顺序撞击。本发明破碎机的物料撞击部的这种巧妙的位置结构设计，通过独创性的顺序撞击的方式不仅真正实现了“物料和砧铁混打”破碎模式，而且这种破碎机的破碎效率高、破碎粒型良好，本质上已经构成了破碎机领域的巨大技术突破。实际生产的现场检测结果显示，本发明的破碎机的物料破碎率较高，破碎效率明显高于现有技术的破碎机，或者至少与采用“物料打砧铁”模式的破碎机相当，而且破碎物料的粒型良好，破碎物料的空隙率一般小于44％，在优选结构下甚至达到25％以下。本发明通过独创性的顺序撞击的方式不仅真正实现了“物料和砧铁混打”破碎模式，本质上已经突破了破碎机领域的技术瓶颈和技术障碍，形成了破碎机领域的巨大技术突破。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (25)

1.破碎机，其破碎腔(2)内设置有安装在立式转轴(14)上的叶轮装置(6)，其中，所述破碎腔(2)内还设置有在上下方向上布置的至少两层物料撞击部层，各层所述物料撞击部层各自包括围绕所述叶轮装置(6)间隔布置的多个柱状的物料撞击部(10)，各个所述物料撞击部(10)的朝向所述叶轮装置(6)的内端与该叶轮装置(6)相间隔，

其中在上下方向上相邻的各对所述物料撞击部层中，下层的各个物料撞击部(10)相对于上层对应的所述物料撞击部布置为能够堆积料衬层(4)而兼作料衬形成部(11)，以使得在所述破碎机的破碎工作过程中，与上层所述物料撞击部(10)撞击后的物料能够至少部分地变向撞击到对应的下层物料撞击部上堆积的所述料衬层(4)上，从而连续地实现物料依次与所述物料撞击部(10)和料衬层(4)的顺序撞击。

2.根据权利要求1所述的破碎机，其中，所述物料撞击部(10)为刚性的撞击部。

3.根据权利要求1所述的破碎机，其中，所述至少两层物料撞击部层在上下方向上间隔布置。

4.根据权利要求1所述的破碎机，其中，在各层所述物料撞击部层中，相邻的所述物料撞击部(10)之间的间隔尺寸设置为所述破碎机待破碎物料粒度的1-3倍。

5.根据权利要求1所述的破碎机，其中，所述破碎机的顶部设有入料腔(1)，该入料腔(1)的下部出口与所述叶轮装置(6)的顶部进口连通，且所述叶轮装置(6)的外周侧出口朝向所述物料撞击部(10)，所述破碎腔(2)的下部设置有与所述破碎腔(2)连通的出料腔(9)；以及所述立式转轴(14)的上部安装有所述叶轮装置(6)，下部经由传动机构(8)连接于旋转驱动装置。

6.根据权利要求1所述的破碎机，其中，所述破碎机为制砂整形机。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的破碎机，其中，上层的所述物料撞击部(10)与下层的所述物料撞击部(10)彼此错开布置，以使得下层的各个物料撞击部(10)处于各自对应的上层相邻的物料撞击部(10)之间的间隔空间(15)下方的位置，从而使得下层的各个物料撞击部(10)能够堆积料衬层(4)而兼作所述料衬形成部(11)。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的破碎机，其中，在上下方向上相邻的各对所述物料撞击部层中，并且下层的各个物料撞击部(10)的内端在朝向所述叶轮装置(6)的方向上不超过各自对应的上层相邻的物料撞击部(10)的内端。

9.根据权利要求8所述的破碎机，其中，在上下方向上相邻的各对所述物料撞击部层中，下层的各个所述物料撞击部(10)的内端在朝向所述叶轮装置(6)的方向上与各自对应的上层相邻的物料撞击部(10)的内端平齐或相差5mm至15mm。

10.根据权利要求8所述的破碎机，其中，所述料衬形成部(11)还包括设置在最下层的所述物料撞击部层下方的物料支撑底壁(5)，所述物料支撑底壁(5)的内端朝向所述叶轮装置(6)的凸出程度不超过最下层的所述物料撞击部(10)的内端朝向该叶轮装置(6)的凸出程度。

11.根据权利要求10所述的破碎机，其中，所述物料支撑底壁(5)的内端朝向所述叶轮装置(6)的凸出程度小于最下层的所述物料撞击部(10)的内端朝向该叶轮装置(6)的凸出程度。

12.根据权利要求10所述的破碎机，其中，所述破碎腔(2)内设置有砧铁装置(13)，该砧铁装置(13)包括环绕所述叶轮装置(6)布置的环状主体(3)和设置在该环状主体的内壁面上的所述至少两层物料撞击部层，各层所述物料撞击部层中的所述物料撞击部(10)沿所述环状主体(3)的环绕方向间隔分布；以及

所述物料支撑底壁(5)设置在所述环状主体(3)的底部，并且所述物料支撑底壁(5)的外端至少延伸至所述环状主体(3)。

13.根据权利要求12所述的破碎机，其中，所述环状主体(3)为圆环状主体，并且各个柱状的所述物料撞击部(10)各自沿所述环状主体(3)的径向朝向所述叶轮装置(6)凸出。

14.根据权利要求12所述的破碎机，其中，所述物料支撑底壁(5)为垫置在所述环状主体(3)底部的物料支撑板，所述破碎机的壳体(16)在对应于所述破碎腔(2)的部位形成有环形止挡台阶(12)，所述物料支撑板支撑在所述环形止挡台阶(12)上，且该环形止挡台阶(12)的内边缘(19)不超过所述物料支撑板的内端(20)。

15.根据权利要求10所述的破碎机，其中，所述物料支撑底壁(5)能够相对于所述叶轮装置(6)调节安装位置，以调节所述物料支撑底壁(5)的内端在朝向所述叶轮装置(6)延伸的方向上相对于该叶轮装置(6)的位置。

16.矿物生产线，其中，该矿物生产线包括根据权利要求1至15中任一项所述的破碎机。

17.砧铁装置，其用作破碎机的物料碰撞破碎装置，其中，所述砧铁装置包括环状主体(3)，该环状主体(3)的中心区域形成为用于容纳叶轮装置(6)的叶轮装置旋转区(17)，并且所述环状主体(3)在所述破碎机内的安装方位为使得该环状主体的轴向方向沿上下方向，

其中所述环状主体(3)的内壁面上在所述轴向方向上设置有用于承受物料撞击的至少两层物料撞击部层，各层所述物料撞击部层各自包括朝向所述叶轮装置旋转区(17)凸出且沿该环状主体(3)的环绕方向间隔分布的多个柱状的物料撞击部(10)，各个所述物料撞击部(10)的朝向所述叶轮装置旋转区(17)的内端与该叶轮装置旋转区(17)相间隔；以及

在所述环状主体(3)按照所述安装方位放置的状态下，在所述轴向方向上上下相邻的各对所述物料撞击部层中，下层的各个物料撞击部(10)相对于上层对应的所述物料撞击部(10)能够堆积料衬层(4)而兼作料衬形成部(11)。

18.根据权利要求17所述的砧铁装置，其中，所述至少两层物料撞击部层在所述轴向方向上间隔布置。

19.根据权利要求17所述的砧铁装置，其中，在各层所述物料撞击部层中，相邻的所述物料撞击部(10)之间的间隔尺寸设置为所述破碎机待破碎物料粒度的1-3倍。

20.根据权利要求17所述的砧铁装置，其中，所述环状主体(3)为圆环状主体，并且各个柱状的所述物料撞击部(10)各自沿所述环状主体(3)的径向朝向所述叶轮装置旋转区(17)凸出。

21.根据权利要求18所述的砧铁装置，其中，所述物料撞击部(10)为刚性的撞击部。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的砧铁装置，其中，在所述轴向方向上上下相邻的各对所述物料撞击部层中，上层的物料撞击部(10)与下层的物料撞击部(10)彼此错开布置，以使得下层的各个物料撞击部(10)处于各自对应的上层相邻的物料撞击部(10)之间的间隔空间(15)下方的位置，从而使得下层的各个物料撞击部(10)能够堆积料衬层(4)而兼作料衬形成部(11)。

23.根据权利要求17至21中任一项所述的砧铁装置，其中，在所述轴向方向上上下相邻的各对所述物料撞击部层中，下层的各个物料撞击部(10)的内端在朝向所述叶轮装置旋转区(17)的方向上不超过各自对应的上层相邻的物料撞击部(10)的内端。

24.根据权利要求23所述的砧铁装置，其中，在所述轴向方向上上下相邻的各对所述物料撞击部层中，下层的各个所述物料撞击部(10)的内端在朝向所述叶轮装置旋转区(17)的方向上与各自对应的上层相邻的物料撞击部(10)的内端平齐或相差5mm至15mm。

25.砧铁件，其中，所述砧铁件用作根据权利要求17至24中任一项所述的砧铁装置的组成构件，以能够通过多个所述砧铁件组装形成所述砧铁装置，所述砧铁件包括作为所述环状主体(3)的一部分的单元主体部(18)，该单元主体部(18)的内侧表面凸出地设置有至少一个柱状的所述物料撞击部(10)。