阅读说明：本技术 回转破碎机顶壳 (Top shell of gyratory crusher ) 是由 扬·约翰松 米夏埃尔·斯科格 桑尼·埃克 芒努斯·弗雷德里克松 于 2018-01-31 设计创作，主要内容包括：一种具有环形壳壁的回转破碎机顶壳,该壳壁被加强,以最小化应力集中并增加所述顶壳的使用寿命。所述顶壳包括支架臂,该支架臂在其径向内部区域处在结构上被加强,并且还包括环形壁,该环形壁在紧挨所述支架臂下方的区域处被加强,以进一步增加强度并便于铸造。(A gyratory crusher top shell having an annular shell wall that is reinforced to minimize stress concentrations and increase the service life of the top shell. The top shell includes a spider arm that is structurally reinforced at a radially inner region thereof, and also includes an annular wall that is reinforced at a region immediately below the spider arm to further increase strength and facilitate casting.)

回转破碎机顶壳

技术领域

本发明涉及一种回转破碎机顶壳，并且特别地是但非排他地是涉及一种具有针对应力集中进行加强的环形壁的顶壳。

背景技术

回转破碎机用于将矿石、矿物和岩石材料破碎成较小的尺寸。典型地是，破碎机包括安装在伸长主轴上的破碎头。第一破碎壳(称为罩部)被安装在破碎头上，并且第二破碎壳(称为凹形部)被安装在框架上，使得第一和第二壳一起限定破碎室，待破碎的材料穿过该破碎室。定位在主轴的下部区域处的驱动装置被构造用以使绕轴定位的偏心组件旋转，以使破碎头执行回转摆动运动并破碎引入破碎室的材料。

主轴在其最上端处由容纳在中心毂部内的顶部轴承支撑，该中心毂部形成轴向地定位在顶壳框架部分的上部区域处的支架(spider)组件的一部分。支架臂从中心毂部径向向外突出，以接触处在顶壳处的轴向上部凸缘或边沿。待破碎的材料典型地是通过支架臂之间的区域落下。在WO 2004/110626、US 2010/0155512、US 4,034,922中描述了具有顶壳和支架组件的示例性回转破碎机。

应当理解，在使用期间，顶壳承受相当大的加载力，包括扭转、压缩和应力集中。高应力区域包括处在支架臂下方的环形顶壳的壳壁和安装在中心毂部处的臂的径向内部区域。应当理解，大幅度的应力集中可导致顶壳的疲劳和开裂，并限制其使用寿命。另外，当将支架和顶壳铸造成整体部件时，常规的顶壳典型地是需要相对复杂的浇注进料器布置。因此，现有制造方法的准备和实施都很耗时。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种回转破碎机顶壳，该顶壳大大地方便了铸造，并且在绕顶壳的环形壁的周向方向上，特别是在支架臂的外侧端部正下方的所述壁的那些区域处，该顶壳表现出大体上均匀的机械强度特性。另一个目的是提供一种具有支架臂的顶壳，该支架臂在其径向内侧端部处被加强，该内侧端部联接到中心毂部。

一个具体的目的是提供一种回转破碎机顶壳，该顶壳简化了浇注进料器组件的复杂性，该浇注进料器组件在铸造期间将液态熔体输送到模具中，从而减少铸造所需的时间并且潜在地减少进料器的数量。更进一步的具体目的是提供一种与现有回转破碎机的底壳、凹形部和主轴兼容的顶壳，以便能够集成在现有回转破碎机内。

这些目的通过提供一种顶壳来实现，在该顶壳中，安装孔(其接纳夹紧螺栓，以通过中间夹紧环将凹形部在顶壳内固定在位)在周向方向上被定位到支架臂的任一侧，使得臂的径向最外端部正下方的区域由加强的壁区域形成。因此，加载力更好地通过该加强的壁区域从支架臂传递到顶壳中。因此，本发明的顶壳包括环形壁，该环形壁可被认为在周向方向上包括均匀的径向壁厚度，该壁厚度被凹陷区域中断，这些凹陷区域中的每一个凹陷区域在位置上(在周向方向上)对应于安装孔中的每一个安装孔，以使得当将夹紧环固定在位时，安装孔能够在顶壳处被***和移除。也就是说，为了绕环形壁在周向方向上提供均匀的强度分布，环形壁在安装孔之间在周向方向上被加强，以便包括最大可能的径向厚度。应当理解，加强的壁区域的厚度受到顶壳的最小内径和附接孔的径向位置的限制，该附接孔被设置在顶壳的上部环形凸缘处，进料输入料斗可以通过所述附接孔而被安装到该环形凸缘。

这些目的进一步通过相对于垂直于顶壳的纵向轴线对齐的平面在支架臂的径向内部位置(与中心毂部接触)处特定地构造支架臂的宽度而实现。特别地是，支架臂在该垂直平面中向外渐缩，使得臂的横截面积在径向方向上朝向毂部增加。特别地是，这些向外渐缩的区域的形状轮廓是线性的或凸形的(在垂直于顶壳的纵向轴线的平面中)。这种布置有利于最小化应力集中，并增加顶壳的强度，以承受加载力和特别地是承受当主轴在毂部内旋转时通过毂部传递到支架臂的扭矩。本发明的构造相对于常规的凸形轮廓的过渡区域(在支架臂的径向内侧端部处)特别有利，已经发现该凸形轮廓的过渡区域提供了未被优化的载荷传递和对支架臂的区域处以及支架臂与毂部和环形壁之间的接合部处的应力集中的有限抵抗。

根据本发明的第一方面，提供了一种回转破碎机顶壳，该顶壳包括：绕轴线延伸的环形壳壁，该壁具有径向面向外的表面、径向面向内的表面、轴向上部环形端部和用于与底壳配合的轴向下部环形端部；多个破碎壳安装孔，所述多个破碎壳安装孔轴向延伸穿过壁朝向下部环形端部，以接纳夹紧螺栓，从而将破碎壳安装在顶壳内；其特征在于：环形壁在加强区域处的径向厚度大于环形壁在周向方向上的每个安装孔的位置处的径向厚度，所述加强区域在周向方向上在安装孔之间并且在安装孔的轴向上部端部的轴向位置处延伸。

可选地是，顶壳还可以包括：支架，所述支架具有臂，该臂从定位在延伸穿过顶壳的纵向轴线处的凸台径向向外延伸至壳壁的轴向上部环形端部；并且安装孔在周向方向上绕环形壁分布，并且被定位在这样的区域处，所述区域不在臂中的每一个臂的径向外侧端部的在周向方向上的中心区域轴向下方。

优选地是，每个加强区域在周向方向上连续地绕顶壳的相应的部段在安装孔或安装孔的大***置或大体区域之间延伸。优选地是，每个过渡区域内的环形壁的径向厚度在周向方向和/或轴向方向上是大体上均匀的。这种构造有利于最大化顶壳的强度，并最小化由铸造顶壳导致的壁中的多孔性的风险。

优选地是，加强区域至少在安装孔的轴向上部端部和紧挨着壁的上部环形端部下方的轴向区域之间轴向延伸。因此，加强区域在轴向上部端部和下部端部之间基本上延伸顶壳环形壁的整个轴向高度(在支架臂下方)。可选地是，加强区域可以仅仅在径向向外延伸的上部凸缘和下部凸缘之间延伸。

优选地是，在周向方向上处在安装孔之间的环形壁的加强区域处的面向外的表面被定位在安装孔中的每一个安装孔的径向位置的径向外侧。因此，在加强区域处的环形壁的径向厚度大于每个安装孔的在周向方向上的位置处的壁厚度，使得安装孔凹入，以径向安放在处在环形壁的径向面向外的表面和径向面向内的表面之间的加强区域处的最大壁厚度内。

可选地是，在相同的轴向高度位置处，每个凹部(安装孔)处的环形壁的径向厚度可以在每个加强区域处的壁厚度的10％至70％、20％至60％、20％至40％、30％至60％、35％至55％或40％至50％的范围内。

优选地是，顶壳还包括：上部环形凸缘，所述上部环形凸缘在朝向上部环形端部的轴向位置处从环形壁的面向外的表面径向向外突出；和下部环形凸缘，所述下部环形凸缘在朝向下部环形端部的轴向位置处从环形壁的面向外的表面径向向外突出，该下部环形凸缘包括多个底壳附接孔，该附接孔被定位在破碎壳安装孔的径向外侧。

可选地是，顶壳还可以包括相应的附接螺栓组，以将料斗和底壳固定到顶壳。附接孔被定位在环形壁的面向外的表面的径向外侧，以避免干涉和接触到环形壁。

优选地是，每个臂包括一对翼，该一对翼在臂与壁的上部环形端部相汇合的区域处在周向方向上向外突出，安装孔被定位这样的区域处，该区域不在臂的中心区域和翼轴向下方。这种构造有利于在臂和顶壳的环形壁的轴向上部端部之间的过渡区域(在轴向方向上)处最大化臂的横截面积，从而最小化应力集中并最大化加载力传递。

优选地是，安装孔被定位成在周向方向上不在臂的任何部分轴向下方。这种构造使得环形壁能够在臂的径向外部部分的正下方被加强，以最大化支架和环形壁之间的加载力传递(特别是用以承受扭矩力)。这种布置进一步有利于促进铸造，并减小臂和环形壁内的多孔性的可能性。

优选地是，环形壁包括大体上均匀的径向厚度，该径向厚度在周向方向上被分别居中定位在安装孔中的每一个安装孔上的径向凹陷区域中断，其中在凹陷区域处的壁厚度小于在周向方向上的安装孔之间的加强区域处的壁厚度。

优选地是，每个臂的在垂直于纵向轴线的平面中的宽度在与毂部连接的相应的过渡区域处在径向向内的方向上增加，其中在垂直于轴线的所述平面中的过渡区域的形状是大体上线性的锥形或者大体上凸形的，并且过渡区域终止于毂部的面向外的表面处。已经发现凸形的轮廓特别地增强了臂抵抗扭转加载力的强度特性。在与毂部的接合部处的臂的这种增加的横截面积也有利于铸造，并减小了臂和毂部内的多孔性的可能性。

优选地是，每个臂的宽度通过每个相应的过渡区域从每个臂的最小宽度沿着每个臂的径向长度部分在径向向内的方向上连续地增加，其中，所述长度部分在每个臂的总的径向长度的30％至70％、40％至60％或45％至55％的范围内，该总的径向长度被限定在大体上定位在壁的环形上部端部处的每个臂的径向最外表面和对应于所述相应的过渡区域的径向最内部分的每个臂的径向最内端部之间，所述过渡区域与毂部的径向面向外的表面交界。这种构造有利于在紧挨中心毂部的相当大的径向长度部分上在结构上加强臂。

优选地是，在与毂部的径向面向外的表面交界的每个过渡区域的径向内侧端部处的每个臂的最大宽度处在比在垂直于纵向轴线的平面中的每个臂的最小宽度大60％至100％、80％至95％或84％至92％的范围内。这种构造最大化了在与毂部的接合部处的臂的横截面积，以最小化应力集中，并最大化加载力从毂部到支架臂的有效传递。

优选地是，每个过渡区域在垂直于纵向轴线的平面中在处于80°至130°、90°至110°或95°至110°范围内的环形距离上与毂部交界。

根据本发明的第二方面，提供了一种回转破碎机顶壳，其包括：支架，所述支架具有臂，该臂从定位在延伸穿过顶壳的纵向轴线处的凸台径向向外延伸；环形壳壁，所述环形壳壁绕轴线延伸，该壁具有径向面向外的表面、径向面向内的表面、轴向上部环形端部(臂从该轴向上部环形端部延伸)和轴向下部环形端部(该轴向下部环形端部用于与底壳配合)；多个破碎壳安装孔，所述多个破碎壳安装孔轴向延伸穿过壁朝向下部环形端部，以接纳夹紧螺栓，从而将破碎壳安装在顶壳内；其特征在于：安装孔绕环形壁在周向方向上分布，并且被定位这样的区域处，该区域不在每个臂的径向外侧端部的在周向方向上的中心区域轴向下方。

根据本发明的第三方面，提供了一种回转破碎机顶壳，其包括：支架，所述支架具有臂，该臂从定位在延伸穿过顶壳的纵向轴线处的凸台径向向外延伸；环形壳壁，所述环形壳壁绕轴线延伸，该壁具有径向面向外的表面、径向面向内的表面、轴向上部环形端部(臂从该轴向上部环形端部延伸)和轴向下部环形端部(该轴向下部环形端部用于与底壳配合)；其特征在于：每个臂在垂直于纵向轴线的平面中的宽度在与毂部连接的相应的过渡区域处在径向向内的方向上增加，其中在垂直于轴线的平面内的过渡区域的形状是大体上线性的锥形或者大体上凸形的，并且过渡区域终止于毂部的面向外的表面处。

根据本发明的第四方面，提供了一种回转破碎机，其包括如本文中所要求保护的顶壳。

附图说明

现在将仅通过示例并参考附图来描述本发明的

具体实施方式

，其中：

图1是根据本发明的具体实施方式的回转破碎机顶壳的透视图；

图2是图1的顶壳的另一个透视图；

图3是图2的顶壳的通过M-M的侧视剖视图；

图4是图1的顶壳的通过M-M的放大剖视图；

图5是图1的顶壳的通过N-N的透视剖视图；

图6是图3的顶壳的通过O-O的平面剖视图；

图7是图2的顶壳的平面图；

图8是图7的顶壳的一部分的放大平面图。

具体实施方式

参考图1和图2，回转破碎机顶壳100包括总体上由附图标记101表示的支架和总体上由附图标记102表示的环形壁。支架101包括一对沿直径方向相对的臂103，臂103从碗形中心毂部104径向向外突出，中心毂部104被定位在延伸穿过顶壳100的纵向轴线112上。每个臂103大体上在轴向方向上弯曲，使得每个臂103的径向外部区域轴向延伸，以与环形壁102的轴向上部端部配合。

特别地是，环形壁102包括由轴向面向上的平面环形面113限定的第一轴向上部端部和由面向下的平面环形面114限定的轴向下部环形端部。壁102还包括径向面向外的表面106和对应的径向面向内的表面107。表面107的轴向延伸部分为大体上圆柱形的，并且与毂部104的径向面向内的表面同心，该径向面向内的表面限定了中心孔105，该中心孔105通过轴向上部主轴轴承组件(未示出)而以可旋转的方式安装回转破碎机的主轴(未示出)，如本领域技术人员将理解的那样。顶壳100被构造用以通过径向面向内的表面107而在基本固定的位置安装并在位置上支撑外部破碎壳(替代地是称为凹形部)(未示出)，以限定破碎区的一半，该破碎区进一步由支撑在破碎机头(未示出)上的内部破碎壳(替代地是称为罩部)(未示出)限定，破碎机头则被安装在破碎机主轴上。轴向上部环形凸缘108在大致对应于壁102的上部端部环形面113的轴向位置处径向向外突出。对应的下部环形凸缘109在壁102的下部端部处从壁102的面向外的表面106径向向外突出，该下部端部大致被定位在下部端部环形面114处。环形壁102在上凸缘108和下凸缘109之间轴向延伸。根据具体实施方式，径向面向外的表面106包括大体上截头圆锥形的轮廓，该轮廓相对于壁102的轴向下部端部朝向轴向上部端部径向向内倾斜。这种构造有利于顶壳100的铸造，以最小化壁102和支架臂103内的孔隙率。

多个料斗附接孔115周向地分布并且轴向延伸穿过凸缘108，并且被构造用以接纳附接螺栓，以将进料料斗(未示出)安装到顶壳100。对应的一组底壳附接孔116绕下凸缘109周向地分布并轴向延伸穿过下凸缘109，以接纳附接螺栓，从而将底壳(未示出)安装在顶壳100下方，进而限定回转破碎机的主框架。

环形壁102包括总体上由附图标记111表示的加强区域，其在周向方向上在轴向延伸穿过壁102的多个安装孔110中的每一个安装孔之间延伸。在加强区域111处的壁102的径向壁厚度大于在对应于每个安装孔110的部位的周向位置处的壁102的对应的壁厚度。因此，每个安装孔110的轴向上部端部(轴向地定位在轴向地处在上凸缘108和下凸缘109之间的壁102的区域内)被容纳在总体上由附图标记201表示的凹部内。每个凹部201从壁102的面向外的表面106朝向径向面向内的表面107径向向内突出，以便限定周向地绕壁102分布的一组凹穴或空腔区域。每个凹部201在上凸缘108和下凸缘109之间延伸壁102的整个轴向高度。另外，每个凹部201在周向方向上的宽度足以容纳螺栓头，并足以允许合适的附接工具(诸如扳手等)***凹部201内，以接合螺栓头，从而提供顶壳100和底壳的紧固或松开。每个凹部201的在周向方向上的宽度小于每个加强区域111绕轴线112延伸的对应距离。特别地是，每个凹部201的宽度(在周向方向上的宽度)是每个加强区域111的在周向方向上的长度的大约50％或小于50％。因此，环形壁102的大部分被加强。参考图6,每个凹部201延伸的径向距离G处在每个加强区域111在周向方向上延伸的角度距离H的30％至40％的范围内。另外，在环形壁102的轴向中间高度位置处(轴向地在凸缘108和109之间)的对应的径向厚度在每个加强区域111处比在每个凹陷区域201处显著地要大。特别地是，并且参考图3和图4，每个凹部201处的环形壁102的径向厚度I处在每个加强区域111处的壁厚度J的25％至35％的范围内(在相同的轴向高度位置处)。根据另一个具体实施方式，每个凹部201处的环形壁102的径向厚度I可以处在每个加强区域111处的壁厚度J的40％至50％的范围内。

从图1、图2和图6中可以注意到的是，每个安装孔110都被定位在底壳附接孔116组的径向内侧，以便从每个凹部201延伸到顶壳100的面向下的下部端部环形面114。因此，在轴向上部端部110a和轴向下部端部110b之间的每个安装孔110的轴向长度大于每个底壳附接孔116和料斗附接孔115的对应轴向长度。

参考图2、图3和图7，每个支架臂103包括总体上由附图标记203表示的过渡区域，该过渡区域位于中心毂部104处且朝向中心毂部104。每个臂103在垂直于轴线112的平面中的宽度在径向方向上从最小宽度位置701(大约位于臂103的径向中间长度处)朝向毂部104增加。另外，每个臂的宽度(在垂直于轴线112的平面中的宽度)在与环形壁102的接合部处(在上部端部环形面113的区域处)通过一对翼202在大体轴向方向上增加，所述一对翼202在周向方向上从每个臂103的中心区域200向外突出。因此，每个臂103在其径向内部区域和径向外部区域处通过每个过渡区域203和上述的一对翼202而在结构上加强。这种构造有利于在与毂部104和顶壳环形壁102的接合部处最小化每个臂103内的应力集中。为了进一步优化顶壳100以抵抗由于使用期间遇到的加载力(包括扭力、拉力和压缩力)产生的应力集中，壁102在周向方向上紧挨着每个臂103下方的位置处没有安装孔110，并且因此没有对应的凹部201。也就是说，在每个臂103的径向外部区域的轴向下方的位置处，壁102的每个沿直径方向相对的区域包括具有更大壁厚度的对应加强区域111。从图2中已经注意到，最近的相邻安装孔110在周向方向上被定位在臂的中心区域200之外。另外，在周向方向上(相对于每个臂103)最近的安装孔110被定位在每个臂的翼202的区域之外。如将注意到的是，每个臂的中心区域200对应于每个臂的相对于每个臂103的径向最外表面702具有径向凹陷部分的区域，参考图7。因此，凹陷区域201和每个对应的安装孔110周向地分布在壁102处，从而安放于每个臂103的所述区域之外，以更好地将加载力从支架101分配到环形壁102中。

参考图5，每个臂103的在紧挨着上部环形凸缘108上方的轴向位置处(在臂的中心区域200处)的径向厚度小于环形壁102的紧挨着每个臂的中心部分200下方(并且在相同的周向位置处)的对应的径向厚度J。因此，壁102在紧挨着每个臂103的径向外侧端部下方并且在正下方的沿直径方向相对的区域处在结构上被加强。这种构造进一步有利于促进顶壳100的铸造。特别地是，加强区域111相对于支架臂103的位置的定位有利于引入液态铸造材料，以避免原本会降低顶壳100的使用寿命的铸造缺陷(特别是最终制品中的孔隙率)。环形壁102的本发明构造通过简化当顶壳被铸造时从下部环形表面114朝向毂部104的最上部环形边沿204的材料流动路径进一步降低了材料进料器的复杂性。

参考图7和图8，通过在位于与毂部104的接合部处的每个臂103的径向内侧端部处的每个过渡区域(总体上由附图标记203表示)的构造，在顶壳100处的应力集中被进一步最小化。如图所示，在垂直于轴线112的平面中，每个臂103的宽度沿着每个过渡区域704从最小宽度区域701朝向毂部104在径向方向上增加。特别地是，每个臂103包括最小宽度E(在区域701处的宽度)，该最小宽度E大体上位于处于每个臂103的径向最内端部703(位于与毂部104的径向外侧表面705的接合部处)和径向最外表面702(紧挨着定位在上部端部环形面113上方并且处在与上部端部环形面113的接合部处)之间的每个臂103的中间径向长度位置。每个臂103在径向最内端部703处的对应宽度F大于最小宽度E。根据具体实施方式，宽度F比宽度E大80％至95％。随着过渡区域704在周向方向上向外张开，实现了每个臂103与毂部104增大的接触横截面积，从而使应力集中最小化，并且有利于传递由被容纳在中心孔105内的旋转着的主轴(未示出)产生的加载力。根据具体实施方式，每个臂103延伸并与毂部104的外表面705配合的角度距离θ在80°至130°的范围内，并且特别地是在90°至110°的范围内。这种径向距离对应于端点703的角度间隔，端点703代表每个臂103的径向最内端部和毂部104的径向面向外的表面705的接合部。另外，每个过渡区域203的径向长度D是每个臂103的总的径向长度C的40％至60％，该总的径向长度C被限定在每个臂103的径向最内端部703和径向最外表面702之间的径向距离之间。

为了进一步优化每个臂103的增强的强度特性，根据具体实施方式，每个过渡区域203在垂直于轴线112的平面中的形状轮廓是大体上凸形的。也就是说，每个臂103的端面的形状轮廓(其限定了每个臂103在垂直于轴线112的平面中的宽度)从径向外侧臂区域朝向最小宽度位置701向内凹入或渐缩。然后，形状轮廓700从最小宽度位置701向最大宽度位置703变为凸形。根据另外的具体实施方式，形状轮廓700可以是大体上线性的锥形。然而，形状轮廓700不是凹形的，否则凹形可能会降低强度特性并增加应力集中的可能性。