具有受限锥形啮合的截齿的制作方法

本申请是2014年3月11日提交的美国专利申请14/203,810的部分继续申请，其要求2013年3月12日提交的美国临时专利申请61/777,375的权益。本申请还要求2016年6月3日提交的在先提交且共同待决的美国临时专利申请62/345,361的权益。这些文件中每一个的全部内容通过引用而并入本文。

本公开内容涉及旋转滚筒破碎机和切割机，并且具体地涉及用于旋转滚筒(例如，用于给料破碎机)的截齿系统。

技术实现要素：

给料破碎机啮合并使切割物料破碎。通常，给料破碎机位于携带物料的输送机附近。给料破碎机可包括轮轴、由轴支撑并可与轴一起旋转的滚筒、以及定位于滚筒的外表面上的保持器。每个保持器支撑一个截齿(或支撑截齿的中间保持器)，该截齿啮合并破碎输送机上的物料，以将物料减小到预定尺寸。

传统的保持器包括直孔，所述直孔容纳中间保持器的柄。柄从一端插入孔中，并通过螺母固定到另一端。间隔环被定位在保持器和柄之间的孔中。当破碎机啮合物料时，物料对截齿的冲击力被保持器的围绕中间保持器的孔的前表面吸收。随着时间的推移，保持器的面可能变形并且导致中间保持器松动，这可能导致冲击力剪切中间保持器的柄。

在一个实施例中，本发明提供了一种截齿系统，其包括保持器和截齿组件。保持器包括第一端、第二端，以及在所述第一端和第二端之间延伸并限定纵向轴线的孔。所述孔的表面可以是锥形的，从而所述孔的靠近第一端的直径大于其靠近第二端的直径。截齿组件包括轴。轴沿纵向轴线容纳在所述保持器的孔内，并且轴可以是锥形的，以与孔配合。

在另一个实施例中，发明提供了一种用于处理切割物料的给料破碎机。给料破碎机包括输送机和用于啮合切割物料的破碎机。输送机包括用于接收物料的第一端和用于排出物料的第二端。破碎机位于输送机的第一端和第二端之间。破碎机包括可旋转地支撑在轴上的滚筒和多个围绕滚筒周向定位的截齿系统。每个截齿系统包括保持器和截齿组件。保持器具有第一端和第二端，并且限定了沿着纵向轴线在第一端和第二端之间延伸的孔。孔的表面是锥形的，孔的靠近第一端的直径大于其靠近第二端的直径。截齿组件包括沿纵向轴线容纳在所述保持器的孔内的轴。轴是锥形的，以与孔配合。

在又一个实施例中，本发明提供了一种制造用于破碎机的截齿系统的方法，破碎机包括可绕滚筒轴线旋转并具有外表面的滚筒。该方法包括形成具有第一端和第二端的截齿保持器、将截齿保持器固定到滚筒的外表面，将截齿组件插入孔的第一端、以及相对于保持器固定截齿组件。截齿保持器限定了沿纵向轴线在第一端和第二端之间延伸的孔。所述形成包括将孔的表面形成为锥形，其中孔的靠近第一端的直径大于其靠近第二端的直径。截齿组件包括与孔配合的锥形轴。

在又一个实施例中，截齿系统包括保持器和截齿。保持器包括第一端、第二端，以及沿纵向轴线至少部分地在第一端和第二端之间延伸的孔。孔是锥形的并且具有相对于纵向轴线的孔锥角，从而孔的靠近第一端的部分的直径大于其靠近第二端的部分的直径。截齿包括轴、切割端，以及位于轴和切割端之间的肩部。轴是锥形的并且具有的轴锥角基本上等于孔锥角。肩部抵接保持器的第一端以限制轴的插入深度，从而限制轴和孔之间的最大啮合。

在又一个实施例中，给料破碎机包括输送机和破碎机。输送机包括用于接收物料的第一端和用于排出物料的第二端。破碎机啮合物料并定位于输送机的第一端和第二端之间。破碎机包括可旋转地支撑在轴上的滚筒和固定到滚筒的外表面的多个截齿系统。至少一个截齿系统包括保持器和截齿。保持器包括第一端、第二端，以及在第一端和第二端之间延伸并限定纵向轴线的孔。孔具有孔锥角，从而孔的靠近第一端的部分的直径大于其靠近第二端的部分的直径。截齿包括轴、切割端，以及位于轴和切割端之间的肩部。轴的轴锥角基本上等于孔锥角。肩部抵接保持器的第一端以限制轴的插入深度，从而限制轴和孔之间的最大啮合。

在又一个实施例中，提供了一种用于形成用于破碎机的截齿系统的方法，该破碎机包括可绕滚筒轴线旋转并具有外表面的滚筒。该方法包括：将多个截齿保持器固定到滚筒的外表面，其中每个截齿保持器包括第一端、第二端，以及沿纵向轴线至少部分地在第一端和第二端之间延伸的孔，该孔具有锥形内表面，从而孔的靠近第一端的直径大于其靠近第二端的直径；将截齿的轴定位在孔内，使得轴的锥形表面与孔配合，并且轴的肩部与保持器的第一端间隔一段间隙；以及将截齿的轴插入孔中，直到肩部抵接保持器的第一端。

通过考虑详细描述和附图，其他独立方面将变得显而易见。

附图说明

图1是破碎机组件的透视图。

图2是破碎机的局部分解透视图。

图3是图2的破碎机的侧视图。

图4是图2的破碎机的放大分解图。

图5是截齿系统的分解侧视图。

图6是图5的截齿系统的横截面视图。

图7是根据另一实施例的包括截齿系统的破碎机的放大分解图。

图8是图7的截齿系统的横截面视图，其中截齿处于第一位置。

图9是图7的截齿系统的横截面视图，其中截齿处于第二位置。

图10是根据又一实施例的截齿系统的横截面图，其中截齿处于第一位置。

图11是图10的截齿系统的横截面视图，其中截齿处于第二位置。

在详细解释任何独立实施例之前，应理解本发明不限于其应用于以下描述中阐述的或在以下附图中示出的构造细节和部件布置。本公开内容可具有其他实施例并且能够以各种方式实践或实施。此外，应理解本文使用的措辞和术语是出于描述的目的而不应被视为限制性的。

本文使用的“包括”和“包含”及其变体的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及其他项目。本文使用的“组成”及其变体的使用意味着仅包括其后列出的项目及其等同物。除非另有说明或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦接”及其变体被广义地使用，并且包括直接和间接的安装、连接、支撑和耦接。

具体实施方式

图1示出了物料破碎和分拣机构(例如，给料破碎机10)，其将例如煤的物料加工成预定尺寸并输送物料。给料破碎机10包括框架14、输送机18和破碎机22。输送机18将物料从进入端26移动到排出端30，并且破碎机22位于进入端26和排出端30之间。

图2和3示出了破碎机22。破碎机22包括：轴34，由轴34支撑以与轴34一起旋转的滚筒38，以及固定到滚筒38的外部的截齿系统42。在所示实施例中，截齿系统42沿着滚筒38的外轮廓的切线定向。每个截齿系统42包括保持器46和容纳在保持器46内的物料啮合工具或截齿组件50。在所示实施例中，保持器46被焊接到滚筒38，并且每个保持器46包括具有肋部(例如，由焊接线形成)的外表面。在其他实施例中(未示出)，保持器46的结构可以是不同的，或者保持器46可以根据需要以不同的方式(例如，紧固件)耦接到破碎机22。

如图4所示，在所示实施例中，截齿组件50包括中间保持器62、垫圈70、螺母74、插销76(图5)、破碎截齿78和销80。截齿组件50沿纵向轴线118被耦接到保持器46，并且破碎截齿78形成用于啮合物料的端部或尖端122。截齿组件50包括可更换的部件，其便于简单和容易地移除和更换物料啮合部件(例如破碎截齿78、中间保持器62等)。

如图5和6所示，保持器46具有第一端82和第二端86，并且限定在端部82、86之间延伸的孔90(图6)。如图6所示，孔90从第一端82到第二端86逐渐变细，从而孔90的靠近第一端82的直径大于孔90的靠近第二端86的直径。在所示实施例中，孔90基本上在第一端82和第二端86之间形成连续的倾斜锥形。锥形孔90相对于纵向轴线118形成角度92。在所示实施例中，角度92约为1.493度。在其他实施例中，该角度可以相对于纵向轴线118在大约1度和2度之间。在其他实施例中，该角度可以相对于纵向轴线118在大约0.5度和10度之间。

如图4-6所示，中间保持器62包括柄或轴94、螺纹端部98、主体部分102和位于轴94和主体部分102之间的肩部106。截齿开口110(图6)形成在主体部分102的一端并且被配置为容纳破碎截齿78。销孔114(图4)形成在主体部分102中并且横交于截齿组件50的纵向轴线118且与之偏离。在所示的实施例中，轴94形成没有任何槽或中断的连续表面，并且轴94以与孔90的锥形表面基本相同的方式逐渐变细。也就是说，在所示实施例中，锥形轴94相对于纵向轴线118形成的角度基本上等于角度92。轴94基本上与孔90配合，同时在保持器46的第一端82和肩部106之间形成空间120。在一个实施例中，空间120在大约0.0625英寸和0.125英寸之间(十六分之一英寸到八分之一英寸)。在其他实施例中，该空间可以在大约0.090英寸和0.120英寸之间。

破碎截齿78包括采矿尖端122、过渡到截齿轴126的截齿肩部124、以及形成在轴126中的凹槽或销凹槽130形式的销接收结构。截齿轴126的尺寸被设计成容纳在中间保持器62的截齿开口110内。此外，销凹槽130被定位在截齿轴126上，从而当破碎截齿78被安装在中间保持器62内时，销凹槽130与销孔114对准(图4)。在其他结构中(未示出)，根据需要，销接收结构可以是孔、凹陷、盲孔或其他结构。

在所示实施例中，销80是螺旋弹簧销，并且销80和销孔114的尺寸被设计成使得销80通过摩擦保持在销孔114内。在所示实施例中，销80由不锈钢制成。销的材料抵抗在正常使用期间由破碎截齿78吸收的冲击所引起的反作用力和剪切失效。在其他实施例中(未示出)，可以使用其他合适的材料，或者销孔114和销80可以根据需要具有不同的形状(例如，正方形、矩形、椭圆形)。

通过首先将中间保持器62的轴94插入保持器46中以使肩部106面向保持器46的第一端82来安装截齿组件50。在中间保持器62定位于保持器46中的情况下，一个或多个垫圈70被对齐并安装在中间保持器62的靠近第二端86的轴94上。然后将螺母74拧到中间保持器62的螺纹端部98上。将螺母74拧紧到所需的扭矩和/或直到垫圈70被压缩或压平到所需的厚度。优选地，可以通过扭矩扳手施加这种紧密度以防止过度紧固。垫圈70与螺母74配合作用，以防止螺母74松脱(即，松开)。锁定销76(图5)穿过螺纹端部98的至少一部分插入，以将螺母74和垫圈70固定在螺纹端部98上。在所示实施例中，锁定销76是开口销。

一旦中间保持器62被紧固并固定在保持器46内，破碎截齿78的截齿轴126就被插入到截齿开口110中，使得凹槽130与销孔114对齐。销80被插入销孔114中并插入破碎截齿78的凹槽130中，从而销80被啮合在中间保持器62的主体部分102和破碎截齿78之间。这种刚性啮合(positiveengagement)将破碎截齿78牢固地保持在适当位置，而销80保持在销孔114内。

为了移除破碎截齿78，反向进行上述安装过程。销80被推出销孔114并因此脱离与破碎截齿78的啮合。一旦移除使用过的破碎截齿78，就可以将新的破碎截齿78重新插入中间保持器62中。

截齿组件50提供了一种用相对简单的工具更换给料破碎机上的破碎截齿的系统。而且，锥形轴94提供了更大的表面积用于分散来自冲击载荷的压力，这可以防止应力集中在保持器46的第一端82周围。另外，锥形孔90和轴94消除了对间隔环的需要，这可以减小由间隔环在操作期间变形引起的剪切失效的可能性。

此外，在所示实施例中，如果螺母74在操作期间变松，则中间钻头保持器62将在随后的冲击期间将其自身重新安置在孔90内。因此，应力将继续分布在锥形表面之间，这可以减少中间保持器62上的磨损并延长截齿组件50的寿命。这些和其他独立优势可以为最终用户带来节省和物理优势。当安装时，破碎截齿系统50不会损害机器性能并且可以为最终用户提供额外的好处。

图7-9示出了根据另一实施例的截齿系统442。截齿系统442类似于上文参考图4-6描述的截齿系统42，并且类似的特征用类似的参考数字加上400来标识。为简洁起见，将主要描述截齿系统42和截齿系统442之间的差异。

如图7所示，在所示实施例中，截齿系统42包括截齿组件450，截齿组件450包括中间保持器462、破碎截齿478和销480。截齿组件450沿纵向轴线518耦接到保持器446，并且破碎截齿478形成用于啮合物料的端部或尖端522。截齿组件450有助于简单且容易地移除和更换物料啮合部件(例如，破碎截齿478、中间保持器462等)。

在一个实施例中，中间保持器462包括柄494、主体502、肩部506和用于接收销480的孔514。柄494被容纳在保持器446的孔490(图8)内。破碎截齿478包括截齿肩部524和截齿柄526。在所示实施例中，截齿柄526被容纳在中间保持器462的主体502的截齿开口510(图8)中。破碎截齿478的柄526包括用于容纳销480的凹槽530，其将破碎截齿478相对于中间保持器462固定。

图8和9示出了定位在保持器446内的截齿组件450。保持器446包括第一端542、第二端546，以及在端542、546之间延伸的孔490。孔490从第一端542到第二端546逐渐变细，从而孔490的靠近第一端542的直径大于孔90的靠近第二端546的直径。在所示实施例中，孔490在第一端542至第二端546之间形成连续的倾斜锥形。锥形孔490相对于纵向轴线518形成锥角492(图8)。在所示实施例中，锥角492约为1.5度。在一些实施例中，角度492小于约7度，以便在柄494和孔490之间提供自保持的锥形啮合。在一些实施例中，锥角492可相对于纵向轴线518在大约1度和2度之间。

图8示出了相对于保持器446处于初始位置的截齿组件450。柄494包括外表面558，其在肩部506和柄494的端部562之间具有锥形，从而柄494的靠近肩部506的部分的直径大于柄494的靠近端部562的部分的直径。柄494的外表面以基本上等于孔490的锥角492的角度逐渐变细。

在图8中所示的初始位置，在肩部506和保持器446的第一端542之间形成间隙566。在其他实施例中，间隙566可以大于或小于图8中所示的间隙566。一旦就位，就可以通过将截齿组件450插入保持器446内的期望深度，而将截齿组件450安放在保持器446内。安放可以以各种方式完成，例如通过在截齿组件450上施加力(例如，通过锤子)、将截齿组件450按压到孔490中，或者相对于保持器446拉动截齿组件450。当安放时，截齿组件450通过孔490的锥形表面和柄494之间的接触压力保持。接触压力根据柄494和孔490之间的啮合深度而增加。如图9所示，肩部506提供止动表面以防止截齿组件450插入超过预定点。因此肩部506限制了可以在柄494和孔490之间施加的最大接触压力。因此，用户可以使用基本工具移除截齿组件450。可以使用各种方法移动和移除截齿组件450，包括在肩部506和保持器446的第一端542之间进行锤击、按压、拉动和/或楔入。

现有的给料破碎机的问题是在孔490和柄494之间缺乏限定的或设定的接触压力。结果，截齿和保持器会遭受到1)缺乏足够的啮合，或2)过度啮合。缺乏足够的啮合导致截齿不被固定在孔490内并且在正常操作期间移位。另一方面，过度啮合导致截齿组件和保持器446之间的较大的接触压力，从而难以(或在某些情况下，不可能)及时地移除截齿组件。这显著增加了更换或修理截齿所需的时间，降低了给料破碎机10的生产时间。另外，给料破碎机10的操作通常将截齿组件向内驱动到孔490中，并进一步将柄楔入孔490内。这对于在截齿和保持器446之间安装有间隙或空间的截齿尤其如此。

上述截齿组件450包括锥形柄494，以确保与孔490的最小啮合(从而具有最小接触压力)。类似地，肩部506抵靠保持器446的第一端542，以限制柄494相对于孔490的插入，从而限制最大啮合或接触压力。施加在截齿组件450上的载荷主要通过肩部506与保持器446的第一端542的环形表面之间的接触传递到滚筒。

图10和11示出了根据又一个实施例的截齿系统842。截齿系统842类似于以上参考图7-9描述的截齿系统442，并且类似的特征用类似的参考数字加上400进行标识。

截齿系统842包括沿着纵向轴线918耦接到保持器846的整体式截齿850，并且截齿850形成用于啮合物料的一端或尖端922。在一个实施例中，截齿850包括柄894、主体902和肩部906。柄894被容纳在保持器846的孔890内，孔890在端部942、946之间延伸。孔890从第一端942到第二端946逐渐变细，从而孔890的靠近第一端942的直径大于孔890的靠近第二端946的直径。

图10示出了相对于保持器846处于初始位置的截齿850。柄894包括外表面958，其在肩部906和柄894的端部962之间具有锥形，从而柄894的靠近肩部906的部分的直径大于柄894的靠近端部962的部分的直径。柄894的外表面958以基本上等于孔890的锥角892的角度逐渐变细。

在图10所示的位置中，在肩部906和保持器846的第一端942之间形成间隙966。在其他实施例中，间隙966可以大于或小于图10中所示的间隙966。一旦就位，就可以通过将截齿850插入所需深度，而将截齿850安放于保持器846内(例如，在截齿850上施加力、按压截齿850、或相对于保持器846拉动截齿850)。截齿850通过孔890的锥形表面和柄894之间的接触压力来保持。如图11所示，肩部906提供止动表面以防止截齿组件850插入超过预定点，从而限制了可以在柄894和孔890之间施加的最大接触压力。可以使用各种方法来移动和移除截齿850(例如，在肩部906和保持器846的第一端942之间锤击、按压、拉动和/或楔入)。

尽管上文已经在给料破碎机10的背景下描述了截齿系统42、442、842，但是应当理解，截齿系统42、442、842可以被结合到包括旋转滚筒破碎机或切割机的其他机器中。例如，除了给料破碎机之外，可以在双辊破碎机、连续采矿机切割头和其他类型的切割机构上实施截齿系统42、442、842。

尽管已经参考某些优选实施例详细描述了各方面，但是在所描述的一个或多个独立方面的范围和精神内存在变化和修改。在以下权利要求中阐述了各种特征和优点。