KR20210071001A - 회전식 암석 분쇄기용 유압 맨틀 조립 시스템 - Google Patents

회전식 암석 분쇄기용 유압 맨틀 조립 시스템 Download PDF

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로버트 웬트워스 버크넬
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Abstract

회전식 암석 분쇄기용 유압 맨틀 시스템은 마모되거나 변형된 맨틀을 안전하고 빠르고 효율적으로 교체할 수 있다.
이 시스템은, 플랜지 및 플랜지에 인접한 외부 나사산을 갖는 주축; 측면을 갖고 주축의 외부 나사산에 나사 결합되는 내부 나사산을 갖는 환형 너트 본체; 환형 너트 본체의 측면에 슬라이드식으로 맞물리는 측면을 갖는 환형 유압 피스톤; 및 상부 목 부분 및 하부 엣지 부분을 갖고, 주축이 상부 목 부분을 통해 연장되는 환형 맨틀;을 포함하고, 환형 맨틀의 상부 목 부분은 주축의 플랜지 및 환형 유압 피스톤 사이에서 압축된다.

Description

회전식 암석 분쇄기용 유압 맨틀 조립 시스템
본 발명은 일반적으로 회전식 암석 분쇄기에서 맨틀을 조립하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 회전식 암석 분쇄기 맨틀 시스템의 조립 및 분해 중에 인장력을 인가하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
암석 분쇄기는 암석 유형 및 요구되는 최종 용도에 따라 큰 암석을 작은 암석, 자갈 또는 먼지로 줄이기 위해 채광 응용 분야에서 일반적으로 사용된다. 회전식 암석 분쇄기는 투입된 암석을 중앙홀로 가이드하는 오목형으로 알려진 깔때기형 분쇄 챔버를 사용하는 대중적인 유형의 분쇄기이다. 맨틀 시스템은 중앙홀 내부에 매달려 있으며 주축과 주축에 연결된 맨틀을 포함한다.
주축은 일반적으로 벨트 또는 편심 기어를 사용하여 분쇄 챔버의 하단 엣지에 인접한 선회 운동을 통해 주축과 맨틀을 회전시키는 분쇄 챔버 아래의 작동 시스템에 연결된다. 암석은 오목한 부분과 맨틀 사이에 형성된 구멍(aperture)을 통과하기 전에 계속해서 더 작은 크기로 부서진다.
회전식 암석 분쇄기는 종종 시간당 8000톤 이상의 재료를 처리할 수있는 거대한 기계이다. 따라서, 맨틀 및 분쇄 챔버는 일반적으로 내구성이 강한 내마모성 플레이트를 포함하여 매우 견고해야 한다.
맨틀은 일반적으로 헤드 너트로 알려진 큰 나사 너트로 주축에 고정되고, 때로는 직경이 1200mm를 초과하며 주축에 나사로 고정된다. 정상적인 사용 중에, 두 오목한 맨틀 및 헤드 너트는 모두 심각한 마모를 견디고 교체가 필요할 수 있다. 분쇄 챔버에 대해 암석을 분쇄하는 작동은 일반적으로 맨틀을 소성 변형시키고 축 방향으로 연장시키는데, 이것은 헤드 너트에 상당한 장력을 증가시킨다.
시스템의 소성 변형으로 인해, 헤드 너트를 풀고 맨틀을 교체하는 것은 일반적으로 시간이 많이 걸리고 위험하며 비용이 많이 드는 프로세스이다. 맨틀 교체 공정 중 암석 분쇄기의 연관된 다운 타임 및 생산성 손실은 종종 공정의 전체 비용을 크게 증가시킨다.
또한, 헤드 너트는 크기가 크기 때문에 일반적으로 회전식 분쇄기 본체 내의 제한된 공간에서 조이거나 풀기가 어렵다. 따라서, 너트 제거 기술에는 헤드 너트의 주변에 돌출부를 용접하는 것, 해머, 배터링 램(battering rams), 또는 심지어 암석 파쇄 도구로 너트를 굴삭기 암(excavator arm) 상에 두드리는 것(beating)을 포함한다. 다른 헤드 너트 제거 공정은 헤드 너트 아래에 위치한 "토치 링"으로 연소시키기 위해 옥시-아세틸렌 절단 토치를 사용하는 것을 포함하는데, 이것은 링을 붕괴하여 헤드 너트 상의 부하를 완화시킨다. 이와 같은 실행은 작동이 수행해야 하는 조건과 공간적 제약으로 인해 어렵고 위험하다. 종종 에폭시 세팅 화합물(epoxy setting compounds)이 맨틀을 내부 원뿔(cone)에 놓기 위해 사용된다. 화염 절단 토치를 사용하면 화합물을 점화시켜 화재 위험과 건강 위험이 발생할 수 있다.
따라서 회전식 암석 분쇄기를 위한 개선된 맨틀 조립 시스템이 필요하다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 하나 이상의 단점을 극복 및/또는 완화하거나 소비자에게 유용하거나 상업적인 선택을 제공하는 것이다.
첫 번째 측면에서, 그것이 유일하거나 가장 넓은 양태일 필요는 없지만, 본 발명은 회전식 암석 분쇄기용 유압 맨틀 시스템에 있으며, 시스템은:
플랜지 및 플랜지에 인접한 외부 나사산을 갖는 주축;
측면을 가지며 주축의 외부 나사산에 나사결합되는 내부 나사산을 갖는 환형 너트 본체;
환형 너트 본체의 측면과 슬라이드식으로 맞물리는 측면을 갖는 환형 유압 피스톤; 및
상부 목 부분 및 하부 엣지 부분을 갖고, 주축이 상부 목 부분을 통해 연장되는 환형 맨틀;
을 포함하고,
환형 맨틀의 상부 목 부분은 주축의 플랜지 및 환형 유압 피스톤 사이에서 압축된다.
바람직하게는, 시스템은 환형 너트 본체 위에 위치된 환형 희생 커버(sacrificial cover)를 더 포함한다.
바람직하게는, 환형 너트 본체의 상부 표면은 각각 잠금 나사를 수용하는 복수의 나사산 관통홀을 포함한다.
바람직하게는, 환형 유압 피스톤의 상부 표면은 각각 잠금 나사의 원위 단부를 수용하는 복수의 블라인드 홀을 포함한다.
바람직하게는, 고압 내부 시일 및 고압 외부 시일은 환형 너트 본체와 환형 유압 피스톤 사이에 유압 시일을 제공한다.
바람직하게는, 환형 유압 피스톤의 하부 단부는 환형 맨틀의 상부 엣지를 수용하는 리세스를 정의한다.
바람직하게는, 환형 맨틀의 상부 엣지의 외경은 유압 피스톤이 맞물리는 환형 너트 본체의 측면의 외경보다 크다.
바람직하게는, 환형 맨틀의 상부 엣지의 내경은 유압 피스톤이 맞물리는 환형 너트 본체의 측면의 외경보다 크다.
바람직하게는, 환형 너트 본체의 상부 표면은 복수의 유압 유체 액세스 홀을 포함한다.
바람직하게는, 복수의 유압 유체 액세스 홀은 각각 플러그로 밀봉되고, 플러그는 유압 유체 니플 및 어댑터로 교체될 수 있다.
바람직하게는, O-링은 환형 너트 본체의 외측과 유압 피스톤을 희생 커버의 내측에 대해 분리한다.
바람직하게는, 희생 커버는 환형 너트 본체에 볼트로 고정된다.
바람직하게는, 스패너는 환형 너트 본체의 상부 표면에 볼트 고정 가능하다.
본 발명은 종래 기술의 하나 이상의 단점을 극복 및/또는 완화하거나 소비자에게 유용하거나 상업적인 선택을 제공한다.
본 발명의 이해를 돕고 당업자가 본 발명을 실질적인 효과를 낼 수 있도록 하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예로서 아래에서 설명된다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 회전식 암석 분쇄기를 위한 조립된 맨틀 시스템의 부분 절결 측면 사시도이다.
도 2는 도 1의 조립된 맨틀 시스템의 부분 절결 측면도이다.
도 3은 도 1의 맨틀 시스템의 유압 너트 조립체의 상부 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 맨틀 시스템의 유압 너트 조립체의 부분 절결 측면도이다.
도 5는 도 1의 맨틀 시스템의 유압 너트 조립체의 또 다른 부분 절결 측면도이나, 희생 커버가 제거되어 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스패너의 평면도이다.
본 발명은 유압식 암석 분쇄기용 유압 맨틀 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 요소는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요하지만 본 설명에 비추어 당업자에게 명백한 과도한 세부 사항으로 개시 내용을 채우지 않도록, 특정 세부 사항만을 보여주는 간결한 개요 형태로 도면에 도시되어 있다.
본 특허 명세서에서, 제1, 제2, 좌 및 우, 위와 아래, 상부와 저부, 상부와 하부, 뒤, 앞과 옆 등의 형용사는, 형용사에 의해 설명되는 특정 상대 위치 또는 순서를 반드시 요구하지 않고, 오직 하나의 요소 또는 방법 단계를 다른 요소또는 방법 단계로부터 정의하는 데만 사용된다. "구성하다" 또는 "포함하다"와 같은 단어는 구성 요소 또는 방법 단계의 배타적인 집합을 정의하는데 사용되지 않는다. 오히려, 그러한 단어는 단지 본 발명의 특정 실시예에 포함된 구성 요소 또는 방법 단계의 최소 세트를 정의한다.
일 양태에 따르면, 본 발명은 회전식 암석 분쇄기용 유압 맨틀 시스템으로 정의되며, 상기 시스템은:
플랜지 및 플랜지에 인접한 외부 나사산을 갖는 주축;
측면을 갖고 주축의 외부 나사산에 나사 결합되는 내부 나사산을 갖는 환형 너트 본체;
환형 너트 본체의 측면에 슬라이드식으로 맞물리는 측면을 갖는 환형 유압 피스톤; 및
상부 목 부분 및 하부 엣지 부분을 갖고, 주축이 상부 목 부분을 통해 연장되는 환형 맨틀;
을 포함하고,
환형 맨틀의 상부 목 부분은 주축의 플랜지 및 환형 유압 피스톤 사이에서 압축된다.
본 발명의 일부 실시예의 이점은 회전식 암석 분쇄기의 마모되고 변형된 맨틀을 안전하고 신속하고 효율적으로 교체할 수 있는 능력을 포함한다. 작업자는 암석 분쇄기 주축에 인접한 한정된 공간에서 안전하게 작업 할 수 있고, 마모된 암석 분쇄기 맨틀을 주축에 고정하는 손상되고 변형된 너트를 절단하기 위해 절단 토치를 자주 사용해야 하는 종래 기술의 "가열 및 매질(beating)" 기술에 의존하지 않고도 작업할 수 있다. 유압식 조임 및 풀림 프로세스를 사용함으로써, 심지어 심각하게 손상되고 변형된 맨틀도 쉽게 제거하고 교체될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 회전식 암석 분쇄기용 조립된 맨틀 시스템(100)의 부분 절결 측면 사시도이다. 시스템(100)은 주축(105), 맨틀(110) 및 유압 너트 조립체(115)를 포함한다.
유압 너트 조립체(115)는 환형 너트 본체(125)에 고정된 희생 커버(120)를 포함한다. 환형 너트 본체(125)는 주축(105)의 외부 나사산(130)에 나사 결합된다. 환형 유압 피스톤(135)은 환형 너트 본체(125)와 슬라이드식으로 맞물린다. 맨틀의 상부 목 부분(140)은 주축(105)의 플랜지(145)와 환형 유압 피스톤(135) 사이에서 압축된다.
당업자가 이해하는 바와 같이, 일부 실시예에 따르면, 플랜지(145)는 맨틀의 상부 목 부분이 압축되는 다양한 기하학적 형상 또는 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 분쇄기의 주축은 관통 볼트 및 여러 개의 테이퍼 구성 요소가 포함되며, 이는 헤드 너트의 무게와 장력에 의해 유지된다.
도 2는 조립된 맨틀 시스템(100)의 부분 절결 측면도이다. 도시된 바와 같이, 맨틀(110)의 상부 엣지(205)는 유압 피스톤(215)의 하부 리세스(210)에 수용된다.
도 3은 유압 너트 조립체(115)의 상부 분해 사시도이다. 희생 커버(120)를 제자리에 고정하기 위해, 소켓 나사(305)는 희생 커버(120)의 홀(310)을 통해 연장되고 환형 너트 본체(125)의 상부 표면(320) 상의 홀(315)에 나사 결합된다.
상부 표면(320)은 또한 예를 들어 플러그에 의해 밀봉되는 유압 액세스 홀(330)을 포함한다. 액세스 홀(330)은 조립 및 분해 중에 충전 매체(일반적으로 오일)의 통과를 허용한다. 홀(330)은 분쇄기의 작동 중에 막혀있다. 또한, 복수의 잠금 나사(335)가 상부 표면(320)과 상부 표면(320)의 둘레 주변에 나사 결합된다.
도 4는 유압 너트 조립체(115)의 부분 절결 측면도이다. 유압 피스톤(215)의 하부 리세스(210)가 명확하게 도시되어 있다. 또한, 잠금 나사(335)를 위한 환형 너트 본체(125)의 나사 구멍(415)과, 잠금 나사(335)의 원위 단부를 수용하는 유압 피스톤(135)의 막힌 구멍이 도시되어 있다.
상부 O-링(405)은 환형 너트 본체의 외측을 희생 커버(120)의 내측에 대해 밀봉한다. 그리고 하부 O-링(410)은 희생 커버(120)의 내측에 대해 유압 피스톤(215)의 외측을 밀봉한다.
또한, 고압 내부 시일(425) 및 고압 외부 시일(430)는 환형 너트 본체(125)와 환형 유압 피스톤(135) 사이에 유압 밀봉을 제공한다. 내부 시일(425)은 환형 너트 본체(125)에 고정되고 유압 피스톤(135)의 축방향 변위 동안 유압 피스톤(135)의 내부 표면과 슬라이드식으로 맞물린다. 반면, 외부 시일(430)은 유압 피스톤에 고정되고 유압 피스톤(135)의 축방향 변위 동안 환형 너트 본체(125)의 외부 표면과 슬라이드식으로 맞물린다. 유압 피스톤(135)의 내부 표면과 맞물리는 환형 너트 본체(125)의 외부 표면의 축방향 높이는 유압 너트 조립체(115)의 최대 스트로크를 정의하며, 이 최대 스트로크는 예를 들어 일부 실시예에서 12mm로 제한된다.
제로 스트로크에서 유압 피스톤(135)이 도 4에 도시되어 있다. 사용시, 피스톤(135)이 환형 너트 본체(125)로부터 축방향으로 멀어짐에 따라, 고압 내부 시일(425) 및 외부 시일(430)은 토로이드 피스톤 공동(toroidal piston cavity) 내부의 유압 유체를 밀봉한다.
도 5는 희생 커버(120)가 제거된 유압 너트 조립체(115)의 추가적인 부분 절개 측면도이다. 어댑터(505)는 환형 너트 본체(125)에 나사 결합된 것으로 도시되고, 유압 유체 니플(510)이 어댑터(505) 상에 나사 결합된 것으로 도시되어 있다.
일부 실시예에 따르면, 환형 맨틀(110)의 상부 엣지(205)의 외경은 유압 피스톤(135)이 맞물리는 환형 너트 본체(125)의 측면의 외경보다 크다.
또한, 일부 실시예에 따르면, 환형 맨틀(110)의 상부 엣지(205)의 내경은 유압 피스톤(135)이 맞물리는 환형 너트 본체(125)의 측면의 외경보다 크다. 이는 예를 들어 도 5에 예시되어 있는데, 환형 너트 본체(125)의 외측 표면의 반경 r'이 환형 유압 피스톤(135)의 내측 표면과 맞물리고, 유압 피스톤(135)의 하부 리 세스(210)의 외측 표면의 반경 r"이 환형 맨틀(110)의 상부 엣지(205)의 내부 표면과 맞물리며, 여기서 r"> r'이다.
위에서 설명된 상대적인 치수는 잠금 나사(335)로부터 환형 맨틀(110)의 상부 엣지(205)로의 하중의 직접적인 전달을 제공하는 것을 돕고, 맨틀(110)이 상당한 마모와 변형을 겪은 후에도 맨틀 시스템(100)의 용이한 분리를 돕는다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스패너(600)의 평면도이다. 볼트(미도시)는 스패너(600)의 구멍(605)을 통해 배치될 수 있고 환형 너트 본체(125)의 상부 표면(320) 상의 홀(315) 내로 나사 결합될 수 있다. 이는 스패너(600)의 핸들(610)에 힘을 가함으로써 환형 너트 본체(125)가 쉽게 회전될 수 있게 한다.
맨틀 시스템(100)의 조립 동안, 맨틀(110)은 먼저 주축(105) 위에 그리고 플랜지(145)에 대해 배치된다. 환형 너트 본체(125)에 대한 접근을 제공하고 회전을 가능하게 하기 위해, 소켓 나사(305)를 환형 너트 본체(125)로부터 풀고 커버(120)를 위로 슬라이딩함으로써 희생 커버(120)가 유압 너트 조립체(115)에서 제거된다.
다음으로, 스패너(600)는 환형 너트 본체(125)의 상부 표면(320)에 볼트로 고정된다. 스패너(600)의 핸들 (610)에 힘을 가함으로써, 너트 본체(125)는 주축(105)의 외부 나사산(130)에 단단히 조여져서 유압 피스톤(135)을 맨틀(110)의 상부 엣지(205)에 대해 가압한다. 너트 본체(125)는 유압 너트 조립체(115)의 유압 잠금을 방지하기 위해, 1/4 내지 1/2 회전만큼 후퇴된다.
다음으로, 플러그가 유압 액세스 홀(330)에서 제거되고, 어댑터(550) 및 유압 유체 니플(510)이 상부 표면(320)에 끼워진다. 그 다음 스패너(600)가 제거되고 스패너(600)의 안착을 가능하게하기 위해 이전에 제거된 임의의 잠금 나사(335)가 교체된다.
유압 유체 니플(510)은 유압 펌프(미도시)에 연결된다. 펌프는 이후 유압 너트 조립체(115)를 예를 들어 10,000 psi 또는 700 bar와 같은 적절한 압력까지 천천히 충전하도록 작동된다.
적절한 압력에 도달한 후, 잠금 나사(335)는 유압 피스톤(135) 상에 수동으로 나사로 고정된다. 그 다음, 펌프상의 릴리프 밸브가 천천히 개방되어 유압 너트 조립체(115)의 유압을 감소시키는데, 이것은 유압식으로(hydraulically) 생성된 인장력을 잠금 나사(335)로 전달한다. 그 후 펌프는 유압 유체 니플(510)에서 분리되고 어댑터(505) 및 니플(510)이 제거되며, 유압 액세스 홀(330)은 적절한 나사 플러그로 밀봉된다.
마지막으로, 희생 커버(120)는 유압 너트 조립체(115)에 재조립되고 환형 너트 본체(125)에 볼트로 고정된다.
맨틀 시스템(100)의 분해는 본질적으로 위의 역순으로, 희생 커버 (120)가 제거되어 유압 장치를 연결하고 잠금 나사(335)에 대한 하중을 해제하기 위한 충전을 허용한다. 이러한 기능이 해제된 상태에서 충전 압력이 해제되면 조립체의 인장력이 해제된다. 어떤 이유로든 유압 장치가 고장 나면, 잠금 나사(335)를 점진적으로 뒤로 밀어 하중을 수동으로 해제하여, 안전성을 높이고 기능을 보장할 수 있다.
당업자는 본 발명의 실시예의 다양한 구성 요소가 강철, 강철 합금 및 기타 금속 합금을 포함하는 다양한 고강도 재료로 제조될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 다양한 실시예에 대한 상기 설명은 당업자에게 설명을 목적으로 제공된다. 본 발명을 하나의 개시된 실시예로 제한하거나 배타적인 것으로 의도되지 않는다. 본 발명에 대한 수많은 대안 및 변형이 상기 교시된 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 따라서, 일부 대안적인 실시예가 구체적으로 논의되었지만, 또 다른 실시예는 당업자에 의해 명백하거나 비교적 쉽게 발전될 것이다. 따라서, 이 특허 명세서는 여기에서 논의된 본 발명의 모든 대안, 수정 및 변형, 및 전술한 발명의 사상 및 범위 내에 있는 다른 실시예를 포함하도록 의도된다.

Claims (13)

  1. 회전식 암석 분쇄기용 유압 맨틀 시스템으로서,
    플랜지 및 플랜지에 인접한 외부 나사산을 갖는 주축;
    측면을 갖고 주축의 외부 나사산에 나사 결합되는 내부 나사산을 갖는 환형 너트 본체;
    환형 너트 본체의 측면에 슬라이드식으로 맞물리는 측면을 갖는 환형 유압 피스톤; 및
    상부 목 부분 및 하부 엣지 부분을 갖고, 주축이 상부 목 부분을 통해 연장되는 환형 맨틀;
    을 포함하고,
    환형 맨틀의 상부 목 부분은 주축의 플랜지 및 환형 유압 피스톤 사이에서 압축되는 것인, 유압 맨틀 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    환형 너트 본체 위에 위치된 환형 희생 커버를 더 포함하는 것인, 유압 맨틀 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    환형 너트 본체의 상부 표면은 각각이 잠금 나사를 수용하는 복수의 나사산 관통홀을 포함하는 것인, 유압 맨틀 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    환형 유압 피스톤의 상부 표면은 각각이 잠금 나사의 원위 단부를 수용하는 복수의 블라인드 홀을 포함하는, 유압 맨틀 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    고압 내부 시일 및 고압 외부 시일은 환형 너트 본체와 환형 유압 피스톤 사이에 유압 시일을 제공하는 것인, 유압 맨틀 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    환형 유압 피스톤의 하부 단부는 환형 맨틀의 상부 엣지를 수용하는 리세스를 형성하는 것인, 유압 맨틀 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    환형 맨틀의 상부 엣지의 외경은 유압 피스톤이 맞물리는 환형 너트 본체의 측면의 외경보다 큰 것인, 유압 맨틀 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    환형 맨틀의 상부 엣지의 내경은 유압 피스톤이 맞물리는 환형 너트 본체의 측면의 외경보다 큰 것인, 유압 맨틀 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    환형 너트 본체의 상부 표면은 복수의 유압 유체 액세스 홀을 포함하는 것인, 유압 맨틀 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    복수의 유압 유체 액세스 홀은 각각 플러그로 밀봉되고, 상기 플러그는 유압 유체 니플 및 어댑터로 교체 가능한 것인, 유압 맨틀 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    O-링은 환형 너트 본체의 외부 측면과 유압 피스톤을 희생 커버의 내부 측면에 대해 밀봉하는 것인, 유압 맨틀 시스템.
  12. 제2항에 있어서,
    희생 커버는 환형 너트 본체에 볼트로 고정되는 것인, 유압 맨틀 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    스패너는 환형 너트 본체의 상부 표면에 볼트로 고정될 수 있는 것인, 유압 맨틀 시스템.
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