本發明涉及附接到設備表面的磨損構件。
背景技術：
磨蝕環境中使用的設備受到可以腐蝕暴露表面的過度磨損。在提取和處理大量土方材料的采礦操作中的設備的暴露表面特別容易磨損。具有許多方法來延長暴露部件的使用壽命。用于部件的材料選擇可提供改進的耐磨性，但是必須與部件的其他性能和使用平衡。硬的磨損層通常通過焊接或其他方法施加到部件的表面，以提供較厚和較硬的表面，延長設備的使用壽命。這種表面硬化可隨著其磨損掉來更新，但是施加過程是極度費力的，并且使得設備長時間不能工作。設備越大，需要越多時間來施加表面硬化，并且設備不能工作的時間越長。
一些設備可設置有可更換襯里，其安裝成覆蓋設備的較大區域。襯里用于非公路傾卸卡車車廂內，車廂接收和傾卸從礦區牽拉的材料。在開放式礦區中作業的大型傾卸卡車定位在挖掘或收集被爆破材料并使負載下落到車廂表面上的鏟斗下方，負載會重達幾百噸。材料被牽拉到另一位置并傾卸。材料包括硬顆粒，由于其上具有成噸的材料，硬顆粒被保持貼靠車廂表面。在車廂傾斜返回以傾卸負載時，這些顆粒刮擦并摩擦車廂的表面。礦區通常日以繼夜地運轉，并且傾卸卡車的車廂被快速磨損。鏟斗可經歷類似的負載和磨損狀況。襯里作為犧牲部件附接到車廂表面。它們可以是橫跨車廂的大型剛性部件，或者它們可以由多個剛性部件組裝而成。這些是定制的，以配合具體形狀的車廂(或具體鏟斗形狀)，并且必須儲存并通過專用卡車運輸到現場，增加了成本。另外，通常需要專用附接系統來將磨損表面保持在傾卸卡車的車廂內。
用于磨損表面的最有效的材料是硬材料，諸如鑄造白口鐵。白口鐵可以鑄造成多種形狀，并且非常耐磨。諸如白口鐵的硬材料難以焊接，因為焊接過程使得材料性能退化并增加裂紋。這種磨損構件通常需要通過其他非焊接裝置附接。諸如鋼的較軟金屬的基部被焊接在設備上，并且接著白口鐵磨損構件被固定到鋼基部。鋼基部比磨損構件更容易磨損，但是磨損構件保護基部，限制磨蝕并延長基部的壽命。
鑄造磨損構件可通過鎖定件或需要附加部件或更復雜的鑄造件的其他機械保持裝置機械地附接到基部。磨損構件具有能夠相對容易地操控和安裝到基部的尺寸。但是，大型表面會需要大量磨損構件覆蓋該表面，再次需要時間和成本來初始安裝基部，以及隨后在基部上更換多個磨損構件的每個磨損構件。這些解決方案的每種解決方案需要長時間的設備停機以及維護工時來安裝和更新。
技術實現要素：
在磨蝕環境中操作的設備受到磨損和磨蝕。處理諸如鐵礦石或煤炭的土方材料的采礦設備會以非常高的速率磨損表面，使得設備需要頻繁維護以更換暴露于磨蝕材料負載的可磨損表面。這種維護對于昂貴投資的設備來說需要長時間停機。
本發明涉及一種磨損表面，其可以用于多種不同設備上以延長設備的使用壽命。磨損表面可與包括彎曲或平表面的大范圍表面形狀相符。磨損表面可在現場被容易地剪裁以配合大范圍的設備表面。磨損表面容易附接到設備，而沒有專用工具，并不用定制緊固件。磨損表面可被直接附接到被保護表面。磨損表面降低了投資設備的更新和維護所需的時間并降低操作成本。磨損表面也可被移除以便更換，而不立即需要專用工具。
在優選實施方式中，安裝到可磨損表面以保護可磨損表面的磨損表面包括硬的磨損構件；以及在兩側與磨損構件重疊的保持構件。
在本發明的另一方面，安裝到表面的磨損組件包括硬的磨損構件、保持構件和襯里，其中保持構件與磨損構件交替，以便將磨損構件保持到襯里。
在本發明的另一方面，將磨損表面施加到基底的方法包括將第一保持構件附接到基底，鄰近第一保持構件定位磨損構件，并且鄰近磨損構件，將第二保持構件附接到基底，其中第一保持構件和第二保持構件將磨損構件保持到基底。
在本發明的另一方面，在采礦應用中保護基底的磨損構件包括白口鐵，其中磨損構件通過懸置在磨損構件之上的鄰近保持構件保持。
在本發明的另一方面，本發明的磨損表面包括與細長保持構件交替的細長硬磨損構件，細長保持構件在兩側與每個磨損構件重疊。保持構件彼此之間以及與磨損構件以間隔開的關系保持，磨損構件保持在保持構件之間。
在本發明的另一方面，磨損表面包括與保持構件交替的硬磨損構件，保持構件在相對側與每個磨損構件重疊。每個保持構件附接到柔性襯里。
在本發明的替代方面，施加磨損表面的方法包括將磨損表面從運輸構型釋放到打開構型。磨損表面被剪裁以便與接收磨損表面的設備相符。被剪裁的磨損表面被安裝到接收設備。
在本發明的替代方面，保持構件通過保持構件的暴露表面的開口焊接到設備。在操作期間，間隔開的保持構件與硬磨損構件重疊以便將磨損構件保持到設備。
在本發明的替代方面，磨損構件在磨損構件的使用壽命期間通過與磨損構件的每側重疊的保持構件保持到操作設備。
在一些實施方式中，磨損構件相對于保持構件和柔性襯里自由運動。磨損構件可以與保持構件和襯里中的一個或全部間隔開，以有助于構件的相對運動。磨損表面可容易橫向于磨損構件的細長方向彎曲或屈曲，以便與接收表面相符。磨損表面可通過滾動和重疊降低側向尺寸，以有助于運輸。
在一些實施方式中，磨損表面被安裝到用于采礦的非公路傾卸卡車的車廂。替代地，磨損表面可安裝到收集沉積土方材料并使其傾卸到新的位置的鏟斗的表面。磨損表面可安裝到諸如連續輸送機、滑槽和料斗的其他設備。
附圖說明
圖1是被剪裁并安裝到傾卸卡車的車廂內的磨損表面的透視圖。
圖1A是運輸構型的磨損表面的透視圖。
圖2是磨損表面的部分的透視圖。
圖3是磨損表面的部分的替代構型的透視圖。
圖4是沿著圖3中的線4-4截取的橫截面圖。
圖5是磨損表面的橫向橫截面，示出開口和保持件構件的焊接。
圖6是磨損表面的橫向橫截面圖，示出磨損。
圖7是鏟斗和磨損表面的透視圖。
圖8是磨損表面的部分的替代實施方式的透視圖。
圖9是磨損表面的部分的替代實施方式的透視圖。
圖10是磨損表面的部分的替代實施方式的透視圖。
圖10A是磨損表面的部分的替代實施方式的透視圖。
具體實施方式
磨損構件被施加到多種設備以延長設備的使用壽命。沒有磨損構件，設備的暴露寬大表面經歷多種磨蝕和磨損，并會由于磨蝕材料而磨損掉。
容易運輸、裝配和附接到設備表面的可更換磨損表面20在圖1-10中總體示出。使用在磨蝕環境中的設備被示出為具有貨艙或車廂12的傾卸卡車10。挖掘的材料被掉落到非公路傾卸卡車的車廂內?？ㄜ嚑坷牧系教幚碚?，其中車廂傾斜以經過車廂的開放后部將材料傾卸而出。大型卡車可承載多達350公噸的有效負載。特別是在滑動離開車廂后部時，在有效負載下，車廂表面上承載的磨蝕材料的運動使得車廂表面非?？焖俚啬ノg。雖然在這些例子中示出非公路傾卸卡車，這出于說明目的，并且不應該認為是限制的。磨損表面可在暴露于磨蝕材料的其他表面上使用，諸如輸送機、滾動磨和鏟斗或在磨蝕環境中使用的其他設備。
磨損表面20被示出有交替的細長磨損構件24和保持構件26。保持構件可任選地包括在頂表面26B和底表面26A之間延伸的開口28。
襯里22支承交替的細長磨損構件24和細長保持構件26。保持構件大致沿著磨損構件的長度在每側與磨損構件重疊，雖然在一些實施方式中，保持件沿著其長度與磨損構件間斷地重疊。在優選實施方式中，保持構件在頂側26B比底側寬，并且分散地延伸離開底側26A。保持構件在底側26A處附接到襯里材料。
磨損構件在面向襯里材料22的底表面24A處較寬，并且分散地延伸離開底表面到頂表面24B。磨損構件和保持構件的相鄰會聚和分散側表面可彼此相符。圖2示出作為平表面和傾斜表面的側表面24C和26C，為磨損構件和保持構件兩者提供梯形橫截面。圖3示出作為彎曲弓形表面的磨損構件的側表面，其反映相鄰的保持構件側表面。磨損構件分別具有半圓形橫截面。這些是例子。側表面可采取不與相應側表面鏡像的不同形狀，只要保持構件在磨損構件側表面的大部分上(即，在使用期間在磨損構件的足夠長度上，使其得到保持)與相鄰磨損構件側表面大致重疊即可。
磨損構件總體上是比保持構件或襯里材料硬的材料。磨損構件意圖是與磨蝕材料接觸的主要磨損表面，并可由白口鐵或其他材料構成。由于其材料性能，這些金屬會難以焊接，并在應力下趨于在焊接處出現裂紋或失效。保持構件可以是比磨損構件軟的材料。雖然保持構件也接觸磨蝕材料并比磨損構件更快地磨損，它們具有更好的焊接質量并可更有效地附接到相鄰結構部件。隨著材料從保持構件磨損，磨損構件更加凸顯，并且保持構件的磨損降低。附接到設備結構的保持構件與由相鄰重疊的保持構件保持的耐磨的磨損構件的組合利用兩種構件的最佳材料性能來提供有利的磨損表面。
替代地，磨損構件可以是較軟材料，會難以附接到可磨損表面。例如，磨損構件可以是橡膠或聚合物，并且通過保持構件保持。在替代實施方式中，磨損構件和保持構件具有類似的硬度。
同樣由于難以焊接，由諸如白口鐵或陶瓷的硬材料制成的硬磨損構件太脆而不能在許多應用中使用。與只有脆構件的情況相比，硬磨損構件與更延展的保持構件交替使其可以在更寬范圍的重載應用中使用磨損構件。在操作期間碎裂的脆磨損構件可被始終保持到可磨損表面。
襯里材料22可以是保持磨損構件和保持構件的間距和順序且提供磨損表面的橫向柔曲的任何材料。襯里材料可由橫向于細長構件延伸的單獨鋼絲或帶構成。襯里材料可例如是擴展的金屬網、織物、焊接或織造金屬絲或合成材料?？梢允褂闷渌牧虾蜆嬓?。
每個保持構件26附接到襯里材料22以保持間距和順序。每個保持構件可以沿著構件的長度在順序點處點焊到襯里材料。替代地，保持構件可沿著其長度連續粘接到襯里材料。替代地，保持構件可通過膠、攻絲或其他方法附接到襯里22。保持構件可以經螺栓連接或通過其他方式機械地固定就位。保持構件可焊接到諸如垂直于構件并在構件下方延伸的板條的支承件。磨損構件24可分別類似地附接到襯里材料。替代地，磨損構件可只通過相鄰重疊的保持構件保持順序和間距。磨損構件24可與襯里材料22分離地浮動，以便通過重疊的保持構件26保持。端部止動件30可用來限制軸向運動。
襯里材料在安裝之前保持磨損表面的磨損構件和保持構件。磨損表面優選地與襯里材料一起安裝就位。一旦磨損表面安裝到設備，該構件就通過其附接到設備(而不是附接到襯里材料)來保持就位。替代地，襯里材料可在保持構件固定到設備之前與磨損構件和保持構件分離。
諸如鏟斗的被保護表面的不同區域可以不同的速率磨損。鏟斗的下面可以比鏟斗的頂表面更高的速率磨損。磨損構件材料可被選擇成提供特定的強度和硬度以便以特定速率磨損。磨損表面的不同區域可接著針對鏟斗的經歷不同磨損速率的不同部分定制。例如，鏟斗的頂表面可具有陶瓷的磨損構件，并且下表面可具有白口鐵的磨損構件。因此，磨損表面可以與鏟斗的所有區域上的磨損量類似地達到其使用壽命的終點。雖然保持構件優選為相同的，它們也可以是不同材料。
類似地，經歷沖擊損壞的區域(諸如卡車車廂中的傾卸區域)可以裝配有磨損構件，緩和其損壞模式，同時經歷最高磨蝕速率的區域(諸如同一卡車車廂的尾部)可以裝配有將使得尾部處的高磨蝕區域內的使用壽命最大化的磨損構件(雖然這對于傾卸區域來說并不適合)。這種特定區域的定制可由工廠建造在單個磨損表面內，并可接著隨著各個部分被修復或更換而在柔性板的壽命內進一步定制。替代地，響應于觀察到的磨損速率，磨損表面可在安裝現場定制。
磨損表面通常被允許圍繞細長磨損構件和保持構件所延伸的縱向軸線柔曲或彎曲。這允許磨損表面與諸如圖1的傾卸卡車的車廂的橫向彎曲表面相符。磨損表面可根據設備的曲率柔曲，而不預成型為該特定形狀。保持構件通常與相鄰的保持構件間隔開，使得每個中間的磨損構件可以移出襯里材料的平面，而沒有糾結。替代地，構件可被間隔開，使其接觸相鄰構件，并在柔曲時貼靠彼此滑動。
磨損表面也可以圍繞橫向軸線縱向柔曲，即沿著磨損構件的長度。與磨損表面圍繞襯里柔曲處的縱向軸線彎曲相比，這種柔曲需要磨損構件彎曲。磨損構件內使用的硬材料趨于出現裂紋，而不是彎曲，這限制了磨損表面可以圍繞橫向軸線彎曲以便與彎曲表面相符的程度。
優選的實施方式的磨損表面在圖1中示出，其中虛線指示由磨損表面剪裁以便與車廂12相符的部分。剪裁磨損表面以便與車廂相符允許磨損表面位于車廂的底部，并以邊緣附近的有限間隙的方式覆蓋大部分表面。保持構件和磨損構件可通過切割炬、磨刀、齒形刀或用于切割硬金屬的任何其他標準方法切割，并且接著如所示安裝成磨損表面20’。這種安裝可包括位于磨損表面后部的車廂唇部處的塊體或保持件30，其防止磨損構件滑出車廂。磨損表面20可形成為配合特定表面，諸如特定的卡車車廂，從而在現場不需要剪裁。保持構件26和磨損構件24可分別延伸完整長度L1，或者它們中的兩者或任一可只延伸完整長度的一部分。例如，保持構件和/或磨損構件可布置成端對端，以便延伸完整長度L1。替代地，磨損構件和保持構件可在軸向相鄰構件的端部之間具有間隙。
車廂12被示出有弓形前端，其在車廂的中部具有長度L。車廂的長度朝著側部漸縮到長度L1。磨損表面通常在車廂出現任何磨損以及更新磨損車廂之前安裝。細長部件在通過柔性襯里材料22安裝之前保持在相對位置上。
分離的磨損表面20”在圖1A中示出為卷起構型，這降低了磨損表面的側向長度以有助于運輸。非公路卡車通常比公共道路上所允許的寬。全尺寸車廂襯里會由于其寬度而難以運輸到安裝現場。通過降低表面的尺寸，全尺寸襯里可容易以卷起構型在平貨艙或其他卡車上在公共道路上運輸。
替代地，磨損表面可以多個部分的長度更加受到限制的方式供應。例如磨損表面可包括多個部分，每側三米長。通過將每個磨損表面部分與之前部分相鄰附接到表面來提供全覆蓋，磨損表面可得到保護。
每個保持構件26可包括在底側26A和頂側26B之間延伸的開口28。設備10被示出有橫向結構構件14，其跟隨車廂12的輪廓。磨損表面20可被剪裁，使得開口28在磨損表面安裝到車廂時與結構構件14重疊。保持構件26可經過開口28在結構構件14之上焊接到卡車車廂，以便將磨損表面固定到設備10，如圖5所示。保持構件可在其他位置處被焊接或固定到可磨損表面。再者，保持構件的較軟、更延展的材料比磨損構件的較硬材料更容易焊接。
其他附接方法也是可以的。例如，分離的保持件可以用來將保持構件附接到設備，諸如螺栓。
在操作中，在附接到設備時，磨損表面20將隨著暴露于磨蝕材料而磨蝕。圖6示出暴露于磨蝕材料之后的安裝后的磨損表面。磨損構件和保持構件的原始尺寸通過虛線示出。與磨損構件24相比，保持構件26被示出被移除更多材料，因為它們是較軟材料，并且更快地磨損。磨損構件24’被示出為靜置在襯里材料22上，并與相鄰的兩個保持構件間隔開。磨損構件24”由于細粒的累積而與襯里材料分離和間隔開。即使有大量材料從磨損構件和保持構件磨損掉，磨損構件24”也繼續通過相鄰保持構件的重疊部分保持。
磨損表面的不均勻表面可用來控制材料從設備傾卸。圖7示出通常在采礦中使用以便運輸和裝載材料的鏟斗50，其具有寬度L。用于鏟斗的磨損表面20被虛線標記，以便在長度L處剪裁，從而裝配到鏟斗內。安裝到鏟斗時，與圖1所示的非公路傾卸卡車相比，縱向的磨損構件和保持構件橫向于進出鏟斗的材料流。交替的磨損構件24和保持構件26趨于隨著材料于表面之上流動而中斷材料的滑動，并降低材料離開鏟斗的速度。這降低了材料在諸如卡車的車廂的接收表面上的沖擊，降低車廂上的磨損。
磨損表面的終端或最外側構件是保持構件26。保持構件的一些實施方式可以是伸出的，并提供凸緣，而沒有相鄰的磨損構件?？梢蕴峁┱{整的保持構件26’。調整的保持構件可在一側圓化或傾斜，以提供進出鏟斗50或其他采礦工具的材料的平穩過渡。
可以設想到具有不同橫截面形狀但執行相同功能的其他構型。在替代實施方式中，圖8是磨損表面120的透視圖，磨損表面120具有與細長保持構件126交替的細長磨損構件124，并具有用于安裝磨損表面的開口128。磨損構件通常是杠鈴形狀或兩面凹入的，在每側具有對應于保持構件的突出部126A的凹部124A。磨損構件124B和124C的頂部區段和底部區段比該凹入部分寬。磨損構件的頂部區段可以較寬，并與保持構件126部分重疊。磨損構件通過位于磨損構件凹部124內的保持構件突出部126A保持在磨損表面內。保持構件附接到襯里122，襯里122是延展的并允許磨損表面柔曲并在將磨損構件保持到磨損表面的同時與彎曲表面相符。
在替代實施方式中，圖9是磨損表面220的透視圖，磨損表面220具有與細長保持構件226交替的細長磨損構件224，并具有用于安裝磨損表面的開口228。磨損構件是大致圓形的，并且保持構件具有對應于圓形磨損構件的側部凹部226A。保持構件附接到襯里222，襯里222是延展的，并允許磨損表面柔曲并在將磨損構件保持到表面的同時與彎曲表面相符。
在替代實施方式中，圖10是磨損表面320的透視圖，磨損表面320具有與細長保持構件326交替的細長磨損構件324以及用于安裝磨損表面的開口328。磨損構件是扁平的，具有圓形側324A和位于上表面的凹部324B。保持構件是大致T形或蘑菇形的，具有附接到襯里322的柄部或下部326A，并且上表面326B比柄部寬。上表面被示出為與磨損構件324重疊并將磨損構件保持到磨損表面。保持構件附接到襯里322，襯里322是延展或柔性的，并允許磨損表面柔曲并在將磨損構件保持到磨損表面的同時與彎曲表面相符。
在此實施方式中，在磨損表面以側部相對于向下運動的中部向上運動的方式柔曲時，每個構件將趨于圍繞其縱向軸線轉動，并且保持構件上表面朝著彼此運動。隨著保持構件轉動和上表面在磨損構件之上朝著彼此運動，磨損構件的上表面接收保持構件上表面，如圖10A所示。與保持構件上表面接觸磨損構件的凹入上表面從而限制保持構件的行程的情況相比，這允許磨損表面柔曲到更大程度。
雖然本申請主要針對采礦設備描述了本發明，本發明也可在其中大型表面受到磨損和磨蝕的其他應用中使用。確信的是這里給出的披露包括具有獨立應用性的多個不同的發明。雖然描述了磨損表面的優選形式，這里公開和描述的其具體實施方式不認為具有限制含義，因為可以進行多種變型。實施方式和附圖是出于說明和描述目的的例子。執行類似功能的特征的任何組合將落入本發明的范圍內。