本发明涉及一种破碎矿石、岩石或类似材料的给料的锥形破碎机的损耗辊，其包括一个静止的，倒置锥形、两端开口的外辊，给料从其上部开口注入，所述外辊包括一个具有多个破碎辊齿的内周破碎表面；一个倒置锥形，两端闭口的旋转内辊，其进行偏心旋转，使位于预设缝隙之间的给料通过外辊和内辊的破碎面进行破碎，所述破碎面均带有多个破碎辊齿。
发明背景
岩石、矿石(金属及非金属)及建筑废料通常使用锥形破碎机进行破碎，以缩小给料的体积，便于下游操作。锥形破碎机的破碎室位于外辊和内辊之间。内辊由马达驱动进行同轴旋转运动。外辊为固定部件通常以垂直轴固定。破碎产品的体积由闭合端的设置(CSS)确定，即破碎室出口处外辊和内辊的最小距离。外辊和内辊的典型制造材料为奥氏体锰钢。奥氏体锰钢，也称哈德菲尔锰钢的标准级别，典型地为按重量计含有11-14％的锰(典型地符合BS3100级BW10或ASTMA128级A/B)。由于奥氏体锰钢具有良好的硬度及对破碎室内产生的破碎力的独一无二的耐受性，是锥形破碎机损耗辊材料的主要选择。锰钢损耗辊的耐磨性能主要由其化学成分和锰钢的颗粒体积、矿石或岩石的地质学特性以及破碎室内的动力决定。奥氏体锰钢的硬度通常在180-240BHN(布氏硬度值)之间。通过加工硬化，其硬度可达到400-500BHN。破碎机损耗辊的使用寿命由加工硬化后硬度值和损耗辊在破碎作业过程中承受的压力值决定。目前为破碎行业提供的锰钢具有较大锰含量(＞11-14％)或含有其他元素如铬、钼、镍、钒等的合金以改变其物理和机械性能，提高外辊和内辊的使用寿命。其他方法包括如通过在损耗辊的破碎面覆盖硬面堆焊从而引入外部耐磨材料(美国专利2008041995A1，发明人HALL等)、电弧焊(美国专利3,565,354A发明人D.R.Gittings)，在破碎面加插入层，采用爆炸物预先硬化损耗辊，以提高辊的使用寿命(美国专利2,703,297A发明人Macleod)，或阻力板(WO2014072136A2发明人Malmqvisk等)。然而这些teachings均有缺陷，如插入层、耐磨堆焊、阻力板较高的制造材料成本以及将这些特征加在损耗辊上的人力成本。因此，根据本发明的损耗辊具有各种形状的辊齿(如图3所示)具有优点，其通过岩石或矿石破碎作业中施加于辊的动能可实现更快的加工硬化。
发明简述
相应地，本发明的主要目的是提供一种带有能提高损耗辊耐磨性辊齿的维形破碎机损耗辊替代产品。
本发明的一个目的是加快损耗的辊的加工硬化率。
本发明的一个目的提供一种与插入层型、耐磨板型、堆焊型或类似破碎机相比较成本更低且可靠性更高的选择。
本发明的一个目的是提供一种与采用爆炸物预先硬化破碎机辊方法相比较更安全的方法。
本发明的一个目的是通过铸造、热锻、模压或类似的方法生产本发明的产品。
通过对下面发明的详细描述和对本发明的具体实施例的理解，本发明的其他目的将变得显而易见。
根据本发明的较佳实施例，本发明包括：
一个锥形破碎机损耗辊的替代产品，其包括：
一个为倒置锥形、两端开口的静止外辊(10)，从其上面注入给料(5)，包括一个内圆周破碎面(14)，其包括多个辊齿(30)；
一个为倒置锥形，两端闭口的以固定轴旋转内辊(20)，其由电机(20)驱动。
其特征在于：
所述旋转内辊(20)包括一个带有多外破碎辊齿(30)的外周破碎面(24)；
所述静止外辊(10)在所述旋转内辊(20)的外围，其内周破碎面(14)包括多个破碎辊齿(30)，所述辊齿构成预设缝隙(15)或闭口端设置。
其特征还在于：
所述旋转内辊(20)以一定的偏差角轴向旋转，通过多个位于所述静止外辊(10)内周表面和所述内辊(20)的外周表面上的多个破碎辊齿(30)在预设缝隙(15)内对给料(15)进行破碎。
附图简要说明
通过结合以下附图对详细说明进行理解，可以认识本发明的其他特征及其优点：
图1-A为本发明的横截面图。
图1-B为图1-A的局部放大图，以虚线局域指示。
图1-C为本发明中带有辊齿的静止外辊立体图。
图1-D为本发明中带有辊齿的旋转内辊的立体图。
图2-A为本发明另一实施例的横截面图。
图2-B为本发明中带有辊齿的静止外辊的另一实施例。
图2-C为本发明中带有辊齿的旋转内辊的另一实施例。
图3-A为一个带有短辊齿的静止外辊和一个带有长辊齿的旋转内辊另一实施例的立体图。
图3-B为为一个带有长辊齿的静止外辊和一个带有短辊齿的旋转内辊另一实施例的立体图。
图4为本发明辊齿形状的类型。
发明详细说明
在以下的详细说明中，为实现对本发明的完整理解将提到一些具体的细节。然而，本领域的普通技术人员在不知道所述细节的情况下也有可能实施本发明。此外，公知的方法、工艺及/或组件没有进行详细说明，以避免模糊对本发明的理解。
通过以下实施例的说明将更清楚地理解本发明，其附图仅作为参考，并未按比例绘制。
本发明通过提供一种更快的加工硬化率，从而实现辊在破碎作业过程中更大程度的硬化，以提供维形破碎机损耗辊的耐磨性能/使用寿命。这一概念的原理基于硬化率和加工硬化的程度为破碎作业中施加于辊的动能的直接函数这一事实。
在固溶处理过程中，由于锰钢内锰元素的稳定性，锰钢保留了其奥体氏结构。然而奥体氏状态为亚稳态，在破碎动能对其结构施加能量时，锰钢被“加工硬化”。然而，某些破碎机的给料为易碎材料且具有较高的摩擦力(尤其是硅或石英含量高的给料)。在这种情况下，锰钢辊的加工硬化率较低，加工硬化非常浅层。浅层硬化的辊在完全加工硬化前即完全磨损，导致外辊和内辊迅速损耗。加工硬化过程非常复杂，其是奥氏体相结构转化从α-到ξ-马氏体(结构上比奥氏体要坚硬得多)，以及变形引起的机械孪晶和动应老化的结合。上述这些硬化机制都必须通过在钢结构内施加能量启动，所述能量来自破碎室内的破碎力。钢结构内的变形或应力是损耗辊所接受的压强值的直接函数。
压强(σ)为单位面积所承受的压力；
σ＝F/A(公式一)
其中σ＝(N/m2)，即每平方米牛顿
F＝压力(N)，
A＝受力面积(m2)
应力为受压后固体的变形。由于压强(σ)和应力(ξ)与受力面积负相关；破碎作业中压力F的值确定，如表面积减小，则产生的压强增大。相似地，在受到的压强较大时，应力也较大。
如需出现机械孪晶，则施加于损耗辊的能量必须大于堆垛层错能，其典型地为18-35mJ/m2。
因此，为了增大损耗辊的压强和应力，则应减小与破碎作业压力的接触面积。通过采用与损耗辊相同的母材料(在本实施例中为锰钢)制成的凸块或辊齿可实现上述目的；凸块或辊齿的形状使上部表面积小于基面。这些凸块之间有缝隙或凹陷，以便于细粒材料的流动并满足锰钢由于高可塑性出现的膨胀。通过采用凸块或辊齿，与破碎媒介的接触面积与损耗辊光滑的破碎面相比将缩小。例如，破碎作业中接触面积缩小30％，则损耗辊承受的压强将增加42.8％。基于加工硬化的程度和速率与辊所受压强/应力正相关的理解，辊所受压力/应力增大将加快辊加工硬化率。加工硬化单元的深度及硬度值将增大，从而提高锰钢损耗辊的耐磨性能。
如图1-Ato2-C所示本发明涉及的锥形破碎机损耗辊的替代产品(1)，其静止外辊(10)为倒置锥形、两端开口，给料(5)，如岩石、矿石、矿物或金属材料，有机物或无机物或两者的合成物，如实线所示从上端开口注入，静止外辊(10)包括一个内周破碎面(14)，其包括多个破碎辊齿(30)。旋转内辊(20)为倒置锥形、两端闭口，其轴向旋转，包括一个外周破碎面(24)，其包括多个破碎辊齿(30)。旋转内辊(20)通过电机驱动的偏心传动，以一定的偏差角轴向旋转。所述静止外辊(10)在所述旋转内辊(20)的外围，其内周破碎面(14)包括多个破碎辊齿(30)与所述外周破碎面(24)构成预设缝隙(15)或闭口端设置(CSS)，即破碎室出口处外辊和内辊的最小距离。
静止外辊(10)及旋转内辊(20)较佳的选择是以奥氏体高锰钢制成，其所含锰的比重大于11％。
如图1-A(长辊齿型)和2-A(短辊齿型)所示，选择的应用型号由破碎机设计细节、破碎媒介的摩擦/耐磨性能以及每个破碎作业的具体作业参数确定。
关于提高和加快锥形破碎机损耗辊的替代产品(1)的加工硬化，图3-A和3-B描述实现此目的的其他实施例。带有短辊齿(18)的静止外辊(10)与带有长辊齿(28)的旋转内辊(20)相配对，或带有长辊齿(28)的静止外辊(10)与带有短辊齿(18)的旋转内辊(20)相配对。静止外辊(10)与旋转内辊(20)配对，其中辊(10、20)具有短辊齿(18)或长辊齿(28)，或两者的组合。
如图4所示，辊齿(30)为多边形，如三角形、矩形、平行四边形、菱形、五角形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形、梯形或类似形状，星形、圆形、椭圆形、曲线形、直线形或上述组合。辊齿(30)包括上表面(31)和基面(32)，其中所述基面(32)具有与上表面(31)相同的形状和较大的表面积。
如上所述，较小的表面积产生较大的压强(公式一)和应力，其相应提高辊(10、20)的硬度(通过加工硬化)和加工硬化率。锥形破碎机损耗辊的替代产品(1)较佳的选择是以奥氏体高锰钢制成，其所含锰的比重大于11％，通过铸造、模造或热锻工艺制成。
尽管本发明以所述较佳实施例进行说明，以描述其实施结果及相对于在先技术的优点，本发明并不限于所述的具体实施例。因此，本说明书所述发明的形式仅作为描述目的，在不离开本发明权利要求的保护范围内仍可选择其他实施例。