具有分散载荷能力和密封垫圈的螺栓 技术领域
本发明总的涉及将磨矿作业中用来将一内衬和一外壳保持在一起地螺栓上的夹紧载荷分散开来，并将壳体密封住，以使内衬中的湿矿浆不能通过安装孔以及那些穿过所述内衬和壳体的、被扩大了的安装孔从外壳泄漏出来，从而能重新建立螺栓能力以维持其设计和理想预载。
背景技术和已有技术
已有的磨矿机衬里螺栓栓接技术和存在的问题
由于几何形状各不相同，传统的具有锥形或球形头部的磨矿机衬里埋头螺栓的头部形状使得它与衬里及其匹配表面的荷载的承载接触较差。这种情况主要是因为在铸造的衬里与锻造而成的螺栓的圆弧式锥形承载区域之间所存在的游隙和制造误差造成的。这个不良的承载区域接触总是导致过早的嵌入，从而使螺栓的夹紧载荷在装配后不久就有损失。这样就需要反复地、高代价地使磨矿机停机以便拧紧螺栓，而后才能形成足够的表面接触以支承所需的螺栓夹紧载荷。在大多数情况下，这些螺栓不可能建立一个能保持紧固的表面区域接触，必需在衬里的使用过程中周期性地拧紧螺栓。往往松弛的螺栓会发生疲劳并断裂，如果因此而导致衬里脱落，就会造成昂贵的后果。
因此，本发明的一个目的在于，提供改进的螺栓紧固特征，即提供改进的匹配表面和预承载能力，从而克服已有技术中存在的问题。
此外，松动的螺栓的转动也是磨矿机机壳内的螺栓孔变大的原因，由此产生的进一步松动和泄漏问题最终会导致昂贵的修理。通常，对一个标准的1又1/2英寸的衬里螺栓而言，衬里中的螺栓孔是铸造成在螺栓头周围约大1/8英寸。图3示出了螺栓承载表面在一水平(径向)平面上与衬里匹配不充分的情况。图1和图2示出了具有小颈部角度差的垂直(轴向)接触面的损失。
因此，本发明的一个目的在于，提供一种改进的螺栓紧固机构，可防止让螺栓穿过的孔发生松动和扩大，从而克服已有技术中存在的问题。
已有的衬里用螺栓的密封问题
在已有技术中，用作衬里螺栓的密封系统是设计成能赋予优良的密封性能的，但是这样做的时间牺牲了接合效率。通常，在各接合表面之间引入橡胶，因而不能实现硬接合，也就是金属-金属的接合。这样就变成一个垫圈接合方式，不能充分地保持螺栓的预载荷。
因此，本发明的目的在于提供一种改进型密封系统而不牺牲接合效率，它既能提供金属-金属接触同时又提供充分的密封作用，从而可以克服已有技术中所存在的各种问题。
本发明的概述
以下是对本发明的简短的概述。本发明旨在根据本发明的目的获得前述和其它益处和优点，下面对本发明以实施例的形式加以广义的描述。
本发明的第一方面是一螺栓，它包括：一具有预定形状的头部；一螺栓体部；一与所述头部和螺栓体部成一体的颈部；以及多个凸起的接触面部分，它们均匀地设置在所述颈部附近，且被构造和制造得用来分散所施加的螺栓载荷。
本发明这方面的另一特征是诸个凸起的接触面部分，它们包括：一与所述颈部相连的基部；以及一自所述基部上方凸伸且被构造和制造得与一支承结构内的螺栓孔的相应壁部相接触的凸脊部分。
本发明的这方面的又一特征在于所述螺栓是一锻制螺栓，所述头部形状可以是从圆形、椭圆形、方形、长方形、球面形或矩形中选择出来的一种，并具有：一轴向延伸部分，它具有恒定圆周长和预定的粗细；以及一位于所述头部和所述螺栓体部之间的锥形颈部。
本发明的这方面的又一特征在于所述颈部具有一周长；所述周长在头部和螺栓体部的周长之间，或者大于这两者的周长。
本发明的这方面的再一特征是所述凸起接触表面部分是细长的V形凸脊，它们从基部凸伸出来并与所述颈部锻制成一体。
本发明的这方面的另一特征在于所述凸起部分相对于所述颈部是对称设置的，并基本上沿着所述颈部的整个长度延伸，也可以沿着所述头部的整个长度延伸，并相对于所述螺栓的纵向轴线作轴向和径向延伸，并且当将一载荷施加于所述螺栓时可变形且与一相邻的孔壁部分紧密配合，从而它们能将所述载荷较更均匀地分散在所述颈部的表面上。
本发明的第二方面是一嵌件，它包括：一具有一宽度、一长度和一厚度的基部；多个自所述基部凸起并沿着所述基部的长度延伸的面接触部分。
在本发明的第二方面中，所述多个凸起接触面部分相对于所述嵌件的宽度来说是较短的。并且与所述基部的长度相连，且被制成平行的、对称设置的V形凸脊，且其高度和宽度可根据一支承结构内的一钻孔的邻近壁部的间隙量而变化。
本发明该方面的另一特征在于所述嵌件在其制造过程的一个工序中具有一种平整的形状，在其最终的工序中具有一种弧形的形状，当将一载荷施加于所述螺栓时能相对于螺栓颈部起到自我对准作用，从而可将所述载荷分散到各凸起接触面上。
本发明的第三方面在于一种用于被扩大的孔的检修垫圈，它包括：一成形本体，它具有一顶面和一底面，以及一从其中穿过的中心孔；一位于所述顶面内、被构造和制造得能容纳一O形圈密封件的环形凹槽；一位于所述底面内、被构造和制造得能容纳一O形圈密封件的环形凹槽；以及多个与所述底面呈一体且被构造和制造得能抓紧一待密封的表面的齿。
在本发明的该方面中，位于所述顶面内的环形凹槽位于所述中心孔附近，并且被构造和制造得能与一穿过所述中心孔和穿过一叠置系固件的螺栓相协作，以在顶面处密封住所述中心孔，而所述底面内的环形凹槽位于所述底面周缘附近，并且被构造和制造得能与一穿过所述中心孔和穿过一叠置在所述顶面上的系固件的螺栓相协作，以在底面处密封住所述中心孔。
本发明该方面的其它特征包括：所述齿是锯齿状的，并被构造和制造得能防止垫圈发生移动和松动，而顶部和底部密封件可在所述垫圈被一叠置系固件紧紧固定于所述密封面时起作用；所述底面部分可以是平整的或弧形的，以与一待密封的弧形表面相协作；所述底面是一载荷面，其内的环形凹槽被构造和制造得能在所述载荷面的周缘上起一底部密封件的作用。
附图简要说明
图1是通过一衬里和外壳以将所述组件保持在一起的、已有技术磨矿机衬里螺栓的局部剖视的前视图。该视图示出了与现有的几何结构的径向接触情况。
图2是与图1相类似的视图，它示出了衬里内的埋头螺孔和已有技术螺栓头的削边之间的不同角度。该视图示出了颈部角不匹配的轴向接触情况。
图3是沿图1中A-A线或图2中A1-A1线截取的、局部剖视的俯视图，它示出了所述埋头衬里螺孔和削边螺栓头之间的接触点。
图4是与图1相类似的视图，它示出了本发明的具有凸脊的锻制载荷分散器，当所述螺栓被预加载至其所需值时，这种载荷分散器可以与衬里的埋头螺孔发生良好和完全的接触。该视图示出了分散器径向和轴向的校正作用。
图5是与图2相类似的视图，它再次示出了本发明的锻制凸脊式载荷分散器。
图6是分别沿图4、图5中A-A或A1-A1线截取的、局部剖视的俯视图。
图7是图4所示的且被称为Liner 1.5 Shape/A的组件的主视图。
图8是图7的俯视图。
图9是具有图4-图8所示的本发明锻制凸脊式载荷分散器的磨矿机螺栓的立体图。该视图示出了一具有载荷分散区域或面积31的螺栓20和一衬里螺栓12。
图10是呈锻制分散嵌件形式的本发明另一实施例的立体图，所述锻制分散器嵌件具有本发明的可变形凸脊。该视图示出了一位于衬里螺栓孔2内的标准衬里螺栓20、其中使用了载荷分散器嵌件40，所述载荷分散器嵌件具有诸分散区域41。
图11是在被锻制呈其弧形最终形式之前、在本发明制造工艺的一早期步骤过程中、图10所示的锻制分散器的一种形式，它被称为Liner 1.5 Shape/A。
图12是图11所示锻制嵌件的俯视图。
图13是在将锻制分散器制成其最终的弧形形式的成形步骤之后的、图12的俯视图。
图14是本发明的专用检修垫圈的底侧立体图。该视图示出了用于被扩大了的磨矿机衬里孔的专用检修垫圈。图14示出了一用来防止移动和松动的锯齿状载荷区域53和一在载荷区域的外侧上密封的专用O形密封槽51。
图15是本发明的专用检修垫圈的俯视立体图。该视图示出了：一衬里螺栓、螺母23、垫圈50以及另一“O”形圈54(用虚线示出)。
图16是本发明的一专用检修板的立体图，它也示出了本发明的所述改进型检修垫圈的另一实施例。该视图示出了一专用检修垫圈(矩形)，它具有一与外壳1的曲率相匹配的凹形底面；用于凹头螺钉以将检修板夹紧于外壳上的诸孔，并以俯视图的形式，示出了一位于衬里螺栓20周围和螺母23下方的Valley ForgeTM两件式密封系统。
图17是图16所示检修板的底侧立体图。该视图示出了一将检修板密封于外壳的所述“O”形圈专用密封槽的后视图。
图18是本发明的检修板和检修垫圈组件的俯视图，并被称为一检修垫圈新S/A。该视图还示出了2个定位销钉孔(dowell pin hole)(未编号)。
图19是图18所示检修板的局部剖视图的前视图。该检修板的底面是内凹的。
图20是在制造本发明的过程中使用的一钻头定程停止器钻套(drill stopperbushing)的前视图。
图21是图20的俯视图。
图22是在制造本发明的过程中使用的一中心钻钻套的俯视图。
图23是图22所示的中心钻钻套的局部剖视的前视图。
图24在制造本发明的过程中使用的一螺丝孔钻头钻套的俯视图。
图25是图24所示的螺丝孔钻头钻套的局部剖视图的前视图。
图26是在制造本发明的过程中使用的一钻制工序的局部剖视图的俯视图。该视图示出了一位于板61的一孔内的螺孔钻套。
图27是在制造本发明的过程中使用的一钻制工序的前视图。该视图示出了所述检修组件在一螺孔钻套73上的一钻头定程停止器74内具有一特定的钻头71。所述检修组件的底面是内凹的，具有按定单而定的半径。
较佳实施例的具体描述
采用载荷分散的解决方案
从图4-图9中可以清楚地看到，具有锻制头部形状30的螺栓20被设计成能通过将锥形颈部内的载荷区域径向和轴向的分散来增大接触，甚至在颈部角度失配时也能做到这一点。这种设计采用了具有诸凸脊31的辅助螺栓头锻制表面30，这些凸脊伸入空的间隙区域内，并与均匀地围绕所述螺栓头搭接面的衬里孔表面12相接触。这些凸伸区域或凸脊31具有一定尺寸，当它们被压紧在较硬的钢衬表面12上时可在载荷作用下发生变形。当螺栓20被压紧时，由于产生塑性变形而导致另外增加的径向和轴向表面的接触，一直到达到全夹紧载荷为止，此时，该载荷将在颈部被分散在一较大且较均匀的表面上。
采用嵌件式的解决方案
正如从图10-图13中可以最清楚地看到的那样，利用相同的理论，可采用载荷分散嵌件40将它们安装在一普通的标准头螺栓20、21和衬里孔10、12之间。暂时安装两个具有凸脊41的嵌件40，使一嵌件位于所述螺栓上的每一颈部区域，并用一弹性箍圈使其保持在位。一旦所述螺栓头被装配入所述衬里孔，各嵌件将自动对准以分散载荷面触点。载荷分散嵌件可以加设到现有的标准衬里螺栓上，以提高它们的承载能力。锻制式分散螺栓(图4-图9)或分散嵌件(图10-图13)的选用可根据具体应用情况和用户的喜好而定。
采用金属-金属的解决方案
正如从图14-图16中可以清楚地看到的那样，本发明的系统可以使接合是金属-金属接合而使密封件独立地完成密封任务。它还可以通过淬硬锯齿状齿53将螺母23载荷直接施加到外壳1上，从而使得所述组件不能移动而松开。检修垫圈50底侧上的O形圈凹槽51内的橡胶或氯丁橡胶O形圈密封件保持在检修垫圈50的周缘上而远离施加实际载荷的金属-金属接触区域53。环形凹槽54(图15)内的另一较小的O形圈(未示)可将所述内孔和诸螺纹密封住。
专用检修板和检修垫圈以对衬里外壳内的诸被扩大的孔进行检修
正如从图16-27中可以清楚地看到的那样，本发明的另一方面包括设置有一专用检修板和专用检修垫圈60，从而可以对因动态移动而造成的衬里和外壳内被扩大的孔进行检修，所述动态移动是由于当采用已有技术的螺栓时，所述螺栓发生松动而造成的。本发明的改进之处包括：一具有一中心孔62(图16)和多个插座孔(socket hole)63的检修板61。所述检修板61的顶面64是平整的，底面可以是弧形的，以与所述外壳相匹配。本技术领域的那些熟练人员可以很容易理解的是，本发明的改进型螺栓可以通过检修板61而穿过衬里10内的孔和外壳1内的孔，所述检修板61由穿过插座孔63的螺栓(未示)而保持在位，穿过插座孔的螺栓穿过检修板61并进入外壳1，但不穿过外壳1(以避免再形成一孔，从而也不得不加以密封)。一检修垫圈50(图15)或图16所示的另一形式的检修垫圈60用来提供金属-金属接触，并可以如上文所述的那样提高密封作用。
图20-图27示出了用来制造检修板61的工艺。在各插座孔63被钻制完毕之后，除去固定用的螺栓，并用本发明的螺栓20来代替，本发明的螺栓具有诸个锻制区域30或采用诸载荷分散嵌件40，随后在其上固定如上文所述的检修垫圈50、60和螺母23。藉助中心钻套72保持在位的中心钻71可以精确地钻制各插座孔63，而与钻头定程停止器钻套74相联接的螺丝孔钻头钻套73可以对被钻制入外壳1但不穿过外壳1的孔的深度进行控制，所述钻头定程停止器钻套74叠置在螺丝孔钻头73的顶部上，如图27所示的那样。当所有的孔63都钻制完毕时，检修板61即由穿过各插座孔63进入外壳1的各螺栓而保持在位。首先，将检修板61叠置在伸入外壳1和衬里10内的中心孔11的上方，并由一穿过中心孔11的大螺栓而保持在位，以防止检修板61在钻制插座孔63的时候发生移动。
上面对本发明的一较佳实施例和在本申请申请时就申请人所知的本发明最佳形式进行了描述。以上描述是为了举例说明本发明，而本发明并不仅止于此，也不限于所述的具体形式，显然，在以上描述的基础上可以作很多的变化和改动。选择这些实施例进行描述是为了更好地说明本发明的原理及其实际应用，以便使本技术领域的熟练人员能以各种实施例以及适用于不同特定目的的变型来最佳地实施本发明。