差速磨损的输送带刮刀的制作方法

专利名称：差速磨损的输送带刮刀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用作输送带主清洁器的输送带刮刀，特别是这样一种刮刀，其带有一个基础件和一个刮削件，刮削件与基础件相隔并通过一个弹性可弯曲连接件和一个铰接件连接着基础件，从而使刮削件可以相对于基础件弹性转动。
承载着诸如铁矿石等高磨琢性散料的输送带会在输送带中央磨损得比输送带边缘快。这种输送带磨损差异是因为带中央装载的磨损性散料多于带边缘，因而带中央要比带边缘承载着更大部分的输送散料重量。位于输送带中央的输送带清洁器刮刀也比位于输送带边缘的刮刀磨损得快。在输送材料从带上排出之后，细小的携回物料经常会粘着在输送带上。细小携回物料在带中央聚集得远多于带边缘。这就导致了位于输送带中央的输送带清洁器刮刀与位于输送带边缘的刮刀之间出现差速磨损。带中央的负载高和携回物料量大这两种情况的组合，将导致输送带中央和位于带中央的传统输送带清洁器刮刀的加速磨损。输送带的磨损差异和输送带清洁器刮刀的磨损差异将导致一个形成于输送带与位于输送带中央的刮刀之间的大致细长的椭圆形空洞快速长大，并使得不可接受的大量携回物料移过输送带清洁器。
传统的输送带主清洁器刮刀安装在一个横轴上，横轴绕着它的一条长度方向轴线旋转，以将刮刀压紧在带上。带中央与带边缘的差速磨损率的仅有补偿是通过构成刮刀的材料弹性提供的。一般来说，传统刮刀只能弯折或弯曲少量几度，以适应输送带的差速磨损和输送带所绕着旋转的带轮的不平度。对于承载着诸如煤等中等磨琢性散料的输送带，通过这少量几度补偿差速磨损是足够的。然而，在承载着诸如铁矿石等高磨琢性散料时，这种有限的补偿是不够的。
所有弹胶性材料都会出现某种程度的压缩永久变形，因此，如果弹胶性刮刀长时间在负载的作用下弯曲或变形，则它就不能回弹或恢复原始形状。此外，耐磨性最好的弹胶性材料一般都不是压缩永久变形性能最佳的材料。这将导致无法接受的设计协调性。在变形后保持恒定回弹量方面具有最佳性能的材料包括工程材料，如弹簧钢，以及合成材料。这些材料在不超出它们的变形极限时具有弹簧的功能。然而，这些材料不适合于用作主刮刀材料，因为材料的成本高并且材料可能损坏输送带。本发明的刮刀利用了弹胶性材料和诸如弹簧钢等工程材料的合乎需要的性能，以克服上述缺点。
本发明的刮刀可以容易地使刮刀的刮削件相对于刮刀的基础件旋转或转动高达15度，而又不会在刮刀与输送带之间产生过量的清洁压力，而当传统的弹胶性刮刀相对于它的基础件同样转动15度或仅仅10度时就会出现过量的清洁压力。对输送带的以及输送带清洁器刮刀的磨损差异进行15度的补偿足以高效地清洁承载着高磨琢性物料的输送带。
本发明提出了一种刮刀，其适于安装在输送带清洁器的横轴上，其中横轴可以选择性地绕着一个旋转轴线旋转或线性移动。刮刀包含一个刮削件，其带有一个下面的根部和一个具有一个刮削边的末端。根部和末端由弹胶性材料制成。刮刀还包含一个基础件，其由弹胶性材料制成并用于附着在输送带清洁器横轴上。基础件与刮削件根部相隔但距离相对较近。一个或多个弹性可弯曲连接件，例如金属弹簧，伸展于基础件与刮削件的根部之间。每个连接件分别具有一个连接并嵌入刮削件根部的第一端和连接并嵌入基础件的第二端。一个铰接件伸展于基础件的顶表面与刮削件根部的底表面之间并将连接件的位于基础件与刮削件之间的部分包围起来。铰接件可以由比构成刮削件和基础件的弹胶性材料柔软的弹胶性材料制成，或由与刮削件相同的弹胶性材料制成。铰接件包含一个大致中凹的前表面和一个大致中凹的后表面，它们构成一个铰接平面。弹性可弯曲连接件和铰接件使得刮削件能够相对于基础件绕着一个位于基础件与刮削件之间的转动轴线弹性转动，而不需要基础件有任何运动。


图1是安装在一个输送带清洁器中的一组本发明的刮刀的透视图，并显示了刮刀在与一个输送机构一起使用时的情景。
图2A-D显示了刮刀的刮削件相对于刮刀的基础件作转动运动以适应于差速磨损时的情景。
图3是刮刀的侧视图。
图4是刮刀沿图3中的线4-4的前视图。
本发明的输送带清洁器刮刀10适于与图1所示的输送带清洁器组件12一起使用。输送带清洁器12中包含一个细长横轴14，其在每端分别以可旋转的方式安装在一个支撑件上，并且可以被，例如，一个标准输送带清洁器张紧装置(未示出)带动着选择性地绕着其长度方向轴线16旋转，该标准输送带清洁器张紧装置可以是均为本发明人所拥有的美国专利No.4,925,434或1999年11月4日提交的美国专利申请No.09/428,956中所说明的类型的。一个安装件18固定在横轴14上。如图1所示，安装件18包含移动彼此相隔的细长且大致平板形的杆件20和21，它们沿横轴14在长度方向上伸展。每个杆件20和21分别带有一组彼此相隔的孔22。第一杆件20中的每个孔22分别与第二杆件21中的一个相应的孔22对齐，以接收一个从中穿过的销钉或其它紧固件。在本技术领域中众所周知的各种其它类型的安装件也可使用。或者，输送带清洁器组件12也可以包含一个可线性移动而不是可旋转移动的横轴。
输送带清洁器组件12中包含一组刮刀10，它们在图1中分别以参考代号10A至10F表示。刮刀10A-F以可拆卸的方式固定在安装件18和横轴14上。刮刀10A-F彼此之间沿水平方向排列整齐并沿横轴14在长度方向上彼此相邻。刮刀10A-F可以与横轴14一起共同绕着轴线16移动。
如图1所示，输送带清洁器12适于与一个输送机构28一起使用。输送机构28中包含一个输送带30，其可以绕着一个位于输送机构28排放端的主动带轮32旋转。主动带轮32可以绕着一个中心轴线34旋转。主动带轮32包含一个大致圆柱形表面36，其咬合着输送带30。主动带轮32的表面36上可以是中央隆起的，从而使表面36的中央直径大于两个边缘的直径。输送带30包含一个外表面38。外表面38在输送带30的一个第一边缘40与一个第二边缘42之间展开。
如图3和4中最佳显示，刮刀10包含一个刮削件50，其具有一个前表面52和一个相隔的后表面54。刮削件50还包含一个伸展于前表面52底边与后表面54底边之间的底表面56以及一个伸展于前表面52顶边与后表面54顶边之间的刮削面58。前表面52包含一个刮削边60，其位于前表面52与刮削面58的交线上。刮削边60和刮削面58用于咬合输送带30的外表面38。刮削件50还包含一个第一侧表面62和一个相隔的第二侧表面64。
刮削件50包含一个耐磨末端66和一个根部68。耐磨末端66从刮削面58伸至根部68。耐磨末端66与根部68整体成形并相互连接。当耐磨末端66通过与输送带30的刮削咬合而磨损到一个位置，即刮削边60位于一条磨损线70时，刮刀10就应当更换。根部68不与输送带30咬合。
刮削件50的前表面52优选这样成形，即能够随着耐磨末端66的磨损并通过转动而与输送带30保持咬合，使输送带30的外表面38与前表面52之间在刮削边60处保持一个几乎恒定的刮削角度。刮削件50的后表面54优选这样成形并与前表面52相隔，从而随着耐磨末端66被磨损，刮削面58被迫与输送带30的外表面38保持咬合时所带的刮削压力基本上保持恒定。前表面52和后表面54可以具有Martin Engineering Company的美国专利No.4,917,213和1999年11月4日提交的美国专利申请No.09/428,956中所公开的形状，这两个专利结合在此作为参考。然而，刮削件50前表面52和后表面54也可以根据需要以各种不同的方式成形并彼此相对设置。
刮削件50还包含一个基础件80。基础件80是长方形的并包含一个前表面82和一个大致平行并相隔的后表面84。基础件80还包含一个大致为平面的顶表面86和一个相隔并大致平行的平面底表面88。基础件80伸展于一个第一侧表面90和一个第二侧表面92之间。如图3中最佳显示，刮削件50的底表面56与基础件80的顶表面86相隔。一个大致圆柱形的孔94从前表面82至后表面84穿过基础件80。所示的孔94基本上位于前后表面82和84的中央，也可以采用两个或多个相隔的孔以防止刮刀10绕着单一孔94的中心轴线旋转。孔94被定位，从而与安装件18的杆件20和21上的一对对置孔22对齐。一个紧固件(未示出)，如一个螺栓或销钉，用于穿过安装件18中的对置孔22和孔94，从而以刚性和可拆卸的方式将基础件80连接到横轴14上，以使基础件80与横轴14共同移动。作为一个孔94的替换性结构或附加结构，基础件80的底表面88可以成形为一个倒置的大致T形件，例如本发明人的美国专利No.4,953,689中公开的那样，用于以可滑动的方式装配在支撑轴上的一个形状互补的轨道中。
刮削件50和基础件80均优选由弹胶性材料制成，并优选采用尿烷弹胶性材料，如聚酯或聚醚基尿烷。一种优选的可塑聚酯尿烷材料在宾夕法尼亚州Allentown的Air Product and Chemicals，Inc.出售，其制品代号为“A-9”。该A-9尿烷材料的标准硬度为大约90肖氏A级硬度。然而。可以用于制作刮削件50和基础件80的弹胶性材料的硬度可以在大约80肖氏A级硬度至大约70肖氏D级硬度的范围内。A-9尿烷材料在100％延伸率时的拉伸弹性模量为大约每平方英寸1100磅。然而，可以用于制作刮削件50和基础件80的弹胶性材料在100％延伸率时的拉伸弹性模量可以在大约每平方英寸500磅至大约每平方英寸7800磅的范围内。如需要，基础件80也可以由各种其它材料制成。
刮刀10包含一个或多个弹性可弯曲连接件100，如图3和4所示。每个连接件100优选为一个弹簧件，例如图3和4中所示的螺线弹簧、一个片簧或一个弹性杆或板。连接件100优选采用在材料弹性极限内弹性模量为大约每平方英寸7000-8000磅或以上的材料，例如弹簧钢材料或玻璃纤维与环氧树脂合成材料。如图4所示，刮刀10优选包含一组连接件100。每个连接件100分别在一个底端102和一个顶端104之间伸展。如图3和4所示，一个优选的连接件100是一个非弹胶性螺线弹簧件101，例如，由Danly Spring制造的产品No.9-2010-26的模塑弹簧。图3和4中所示的螺线弹簧101为大约2英寸长且外径为1英寸，内径为
英寸。弹簧件101每压缩0.1英寸的单位载荷为大约50.1磅，但也可以根据被清洁输送带和带承载的物料等特定应用条件而使用具有其它弹簧特性的弹簧件。如图3和4所示，弹簧件101的顶端104嵌入并连接着刮削件50的根部68，而底端102则嵌入并连接着基础件80。当弹簧件101处于图3所示放松状态时，弹簧件101的中央长度方向轴线基本上垂直于刮削件50和基础件80上的平表面56、86和88。弹簧件101由弹簧钢制成，但也可以由其它材料，如玻璃纤维与环氧树脂合成材料制成。一个由弹簧钢制成的连接件100在钢材料弹性极限内测量的弹性模量大约为每平方英寸2,800,000磅或以上。
刮刀10可以包含一个铰接件110，其伸展于刮削件50的底表面56与基础件80的顶表面86之间。铰接件110包含一个附着在刮削件50的底表面56上的顶表面112和一个附着在基础件80的顶表面86上的底表面114。铰接件110优选包含一个大致圆形的中凹前表面116，其构成一个位于刮削件50的前表面52的底边与基础件80的前表面82的顶边之间的大致细长的直槽。铰接件110优选包含一个大致圆形的中凹后表面118，其构成一个位于刮削件50的后表面54的底边与基础件80的后表面84的顶边之间的大致细长的直槽。中凹表面116和118构成一个铰接平面，并有助于使刮削件50相对于基础件80转动。铰接件110优选由一种弹胶性材料，如尿烷制成，也可以利用与构成刮削件50和基础件80的材料相同类型的材料制成。或者，构成铰接件110的弹胶性材可以附加包含增塑剂，以使铰接件110非常柔软并容易压缩，从而使铰接件100的硬度为大约30至40肖氏A级硬度。
铰接件110容易弯曲和压缩，同时又填充了刮削件50与基础件80之间的空间，并封闭了连接件100上的伸展于刮削件50与基础件80之间的部分，以防止连接件100被腐蚀，并防止在刮削件50与基础件80之间的空间中可能出现的任何输送物料积累，这种物料积累可能会妨碍刮削件50相对于基础件80的转动运动。铰接件110还还可以减缓连接件100的任何振动趋势。铰接件110和连接件100构成了一个声音传输屏障，在硬质弹胶性刮刀与具有机械式拼接的输送带一起使用时，这种声音传输有时成为问题。
刮刀10的连接件100和铰接件110使得刮削件50及其刮削边60能够绕着一个位于铰接件110中的转动轴线120转动，而铰接件110位于刮削件50的底表面56与基础件80的顶表面86之间。刮削件50可以初始绕着该转动轴线相对于基础件80从图2A所示的松弛位置转动大约15度而到达图2D所示位置，基座80则没有任何运动。随着输送带30上的咬合着刮削件50的部分的磨损，并随着刮削件50的耐磨末端66的磨损，连接件100和铰接件110带动刮削件50绕着转动轴线相对于基础件80转动，以保持与输送带30连续偏压刮削咬合，直至刮削件50返回图2A所示的原始松弛位置。
作为一个例子，刮削件50将从图2D所示位置，即刮削件50从图2A所示松弛位置转动了大约15度所到达的位置开始逐渐转动到图2C所示位置，即刮削件50从图2A所示松弛位置转动了大约12.5度所到达的位置。随着输送带30和耐磨末端66的进一步磨损，刮削件50将从图2C所示位置逐渐转动到图2B所示位置，即刮削件50从图2A所示松弛位置转动了大约10度所到达的位置，再逐渐转动到图2A所示松弛位置。由连接件100和铰接件110引起的刮削件50的转动运动都是在基础件80或横轴14不作任何运动或旋转的情况下完成的。
刮刀10主要由尿烷材料注塑制成，如需要，这种材料可以相对较软，尿烷材料在第一个模具中成形出铰接件110，而连接件100对中嵌入铰接件110中，以使连接件100的端部102和104从铰接件110中深处。接着，铰接件110在大约200°F温度下固化大约16小时。之后，利用本技术领域众所周知的粘接剂处理铰接件110的顶表面112和底表面114。之后，将铰接件110的连接件100放置在第二个模具中。利用相对较硬的尿烷材料注塑刮削件50和基础件80，以使刮削件50与基础件80相隔，并使铰接件110与刮削件50和基础件80连接成一个整体，而且连接件100的顶端104嵌入刮削件50的根部68中而连接件100的底端102嵌入基础件80中。
在操作中，一组刮刀10A-F以可拆卸的方式安装在横轴14上。接着，后者14绕着轴线旋转，以使一组刮刀10A-F的刮削边60中的至少一个咬合在输送带30上。之后，利用输送带清洁器的张紧装置将横轴14继续旋转一个附加的大约15度，从而使一组刮刀10A-F的刮削件50中的至少一个从其松弛位置相对于其基础件80转动或旋转大约15度。从各刮刀10到达新位置开始直至各刮刀弯曲磨损，张紧装置始终向各刮刀10施加一个扭转偏压力，以使刮削件50绕着转动轴线120相对于基础件80转动。
可以预计，刮刀10A-F均会被磨损但不会以相同的速率磨损。每个刮刀10被这样设计，从而使得刮削件50不能只通过连接件100所提供的15度转动运动而完全磨损。张紧装置在横轴上保持一个张紧力并随着刮刀10A-F的磨损而向横轴和刮刀10A-F提供大约37.5°的旋转运动。除了因横轴旋转而提供的这个37.5°的刮刀10A-F旋转运动之外，连接件100还提供了15度的刮削件50转动运动。因此，刮削件50可以在横轴旋转了37.5°，再加上刮削件50绕着转动轴线120相对于基础件80转动了15度之后完全磨损。
作为一个例子，由于输送带30的中央区域比带30的边缘区域磨损得快，因此咬合着带30中央区域的刮刀10C和10D上的刮削件50将首先被连接件10带动着转动，从而使刮刀10C和10D的铰接件110继续与输送带30保持刮削咬合，而不需要使刮刀10C和10D的基础件80或横轴14绕着轴线16旋转或转动，而同时刮刀10A和10F上的刮削件50将保持它们的原始位置。此外，如果刮刀10A-F中的一个特定刮刀，如刮刀10C，比一个或多个其它刮刀，如刮刀10A，磨损得快，则刮刀10C的刮削件50将被刮刀10C的连接件100和铰接件110带动着转动以继续与输送带30保持刮削咬合，而不需要刮刀10C的基础件80或横轴14绕着轴线16旋转或转动，而同时刮刀10A的刮削件50将保持原始位置。因此，每个刮刀10A-F将独立转动调节其相对于相连基础件80的位置，以补偿输送带30上的被该刮刀咬合着的部分的磨损，并补偿刮削件50的耐磨末端66的磨损，而不需要涉及构成输送带清洁器12的其它刮刀无关，也不需要横轴14作任何旋转或转动运动。
刮刀10利用了弹胶性材料的合乎需要的性能和诸如弹簧钢或合成材料等弹性工程材料的合乎需要的性能。刮刀10使得刮削件50及其耐磨末端66能够以适宜的耐磨材料构成，而不需要考虑刮削件50的弹性，这一点在其它需要通过刮削件自身弹性补偿输送带30或相邻刮刀的差速磨损的结构中是必须的。基础件80可以由适宜的材料制成，以附着在连接件100和横轴14上，并可以用与刮削件50不同的材料制成。
连接件100使得刮削件50不但能够通过转动调节以补偿差速磨损，还能补偿因刮刀受到碰撞而引起的不均匀负载，还能补偿因制造偏差和横轴14在负载下弯曲而导致的错位。刮刀10还适用于远超出传统同样刮刀使用极限的凸面带轮32和不圆带轮32。
由连接件100产生的刮削件50与输送带30之间的刮削压力处于有效清洁所需的量值。该压力优选位于大约每平方英寸2至4磅。可以根据所用类型张紧装置的保养说明而调节横轴的张紧状态，从而在刮刀10的使用寿命内将刮削压力几乎保持在最佳值。
在一个替换性实施例中，刮削件50和基础件80彼此分开注塑，或者基础件可以用弹胶性材料之外的材料制作。弹簧件101用作机械式紧固件以将刮削件50连接到基础件80上，而不论是否使用铰接件110。如图4所示，一个或多个螺纹孔130注塑并穿通基础件80。螺纹孔130大致垂直于基础件80的顶表面86和底表面88伸展。还有一对螺纹孔132注塑在刮削件50的根部68中。螺纹孔132从底表面56向内伸入根部68。铰接件110中也可以包含一对分别与孔130和132对齐的孔。基础件80和刮削件50的根部68中的孔130和132中的螺纹用于配合咬合弹簧件101的螺纹线圈。
每个弹簧件101可以绕着它的中心长度方向轴线旋转，从而可以将弹簧件101的顶端104从基础件80的底表面88开始通过基础件80的孔130拧入刮削件50的根部68的孔132中。因而弹簧件101以弹性和转动的方式将刮削件50连接到基础件80上。弹簧件101可以被一个机械装置，如一个套筒扳手带动着旋转。弹簧件101可以沿相反方向旋转，从而将弹簧件101从刮削件50的根部68中抽出。通过这种方式，耐磨末端66被磨完的刮削件50可以从基础件80上拆除并更换上一个新的刮削件50，从而重复使用基础件80和弹簧件101。
上面以特定的方式显示和描述了本发明的各种特征，然而，应当理解，这些特定结构只是解释性的，在附属权利要求书中将对本发明进行最全部的描述。
权利要求
1.一种适于安装在输送带清洁器的横轴上的刮刀，上述刮刀包含一个刮削件，其包含一个根部和一个具有一个刮削边的末端，上述末端由具有第一弹性模量的第一种弹胶性材料制成；一个基础件，其与上述刮削件相隔，上述基础件适于附着在输送带清洁器的横轴上；以及一个弹性可弯曲连接件，其伸展于上述基础件与上述刮削件之间，上述连接件具有附着在上述刮削件上的第一端和附着在上述基础件上的第二端，上述连接件由一种具有第二弹性模量的材料制成，上述第二弹性模量大于上述第一弹性模量；这样，上述连接件使得上述刮削件能够相对于上述基础件弹性转动。
2.根据权利要求1的刮刀，其特征在于，上述连接件的上述第一端嵌入上述刮削件的上述根部中。
3.根据权利要求1的刮刀，其特征在于，上述连接件的上述第二端嵌入上述基础件中。
4.根据权利要求1的刮刀，其特征在于，它还包含一组伸展于上述基础件与上述刮削件之间的弹性可弯曲连接件。
5.根据权利要求1的刮刀，其特征在于，它还包含一个伸展于上述基础件与上述刮削件的上述根部之间并包围着上述连接件的铰接件。
6.根据权利要求5的刮刀，其特征在于，上述铰接件包含一个大致中凹的前表面和一个大致中凹的后表面。
7.根据权利要求5的刮刀，其特征在于，上述铰接件由第二种弹胶性材料制成，上述第一种弹胶性材料比第二种弹胶性材料硬。
8.根据权利要求5的刮刀，其特征在于，上述连接件上的位于上述基础件与上述刮削件之间的部分嵌入上述铰接件中。
9.根据权利要求1的刮刀，其特征在于，构成上述连接件的上述材料包括金属。
10.根据权利要求1的刮刀，其特征在于，上述连接件包含一个弹簧件。
11.根据权利要求1的刮刀，其特征在于，上述基础件由一种弹胶性材料制成。
12.根据权利要求1的刮刀，其特征在于，上述弹性可弯曲连接件由一种非弹胶性材料制成。
13.根据权利要求1的刮刀，其特征在于，上述刮削件的上述根部包含一个第一螺纹孔，而上述基础件包含一个第二螺纹孔，上述连接件的上述第一端位于并螺纹连接在上述第一孔中，而上述连接件的上述第二端位于并螺纹连接在上述第二孔中。
14.根据权利要求1的刮刀，其特征在于，上述刮削件包含一个前表面、一个后表面和一个底表面，上述连接件从上述底表面向着上述基础件外伸。
15.根据权利要求14的刮刀，其特征在于，上述基础件包含一个与上述刮削件的上述底表面相面对的顶表面，上述连接件从上述基础件的上述顶表面向着上述刮削件的上述底表面外伸。
16.一种适于安装在输送带清洁器的横轴上的刮刀，上述刮刀包含一个刮削件，其包含一个根部和一个具有一个刮削边的末端，上述末端由一种弹胶性材料制成；一个基础件，其与上述刮削件相隔，上述基础件适于附着在输送带清洁器的横轴上；以及一个弹性可弯曲连接件，其伸展于上述基础件与上述刮削件之间，上述连接件具有一个附着并位于在上述刮削件中的第一端和附着在上述基础件上的第二端；这样，上述连接件使得上述刮削件能够相对于上述基础件弹性转动。
17.根据权利要求16的刮刀，其特征在于，它还包含一个位于上述刮削件与上述基础件之间的铰接件。
全文摘要
一种适于安装在输送带清洁器的横轴上的刮刀,包含一刮削件和一基础件。刮削件带有根部和一个具有刮削边的末端。基础件附着在输送带清洁器横轴上。一个连接件和铰接件伸展于基础件与刮削件的根部之间,连接件具有嵌入刮削件根部的第一端和嵌入基础件的第二端,并使得刮削件能够相对于基础件绕着一个转动轴线弹性转动,而不需要基础件作任何运动。铰接件将连接件上的位于基础件与刮削件根部之间的部分包围起来。
文档编号B65G45/12GK1261047SQ0010015
公开日2000年7月26日 申请日期2000年1月12日 优先权日1999年1月15日
发明者R·托德·斯温德尔曼 申请人:马丁工程公司