4.1 Inventering av olika koncept

Transkript

1 1 4.1 Inventering av olika koncept Nedan har vi listat 5 olika koncept som vi har analyserat och jämfört med varandra. Ett av konceptet är Sandviks egna och de andra fyra är tagna ur patentdatabasen esp@cenet som vi kom i kontakt med via patent och registreringsverkets hemsida. Koncept 1 (Sandvik) Detta är den befintliga lösningen av dammtätning som finns i Sandviks konkrossar. Lösningens huvudfunktion fungerar bra, dvs den skyddar mot damm väldigt bra. Däremot så tar den mycket plats från axel och mantel vilket medger att hållfastheten hos dessa delar minskar. Dammtätningen består av en dammtätningsring som tätar mot en slags krage som går upp en bit under manteln, den så kallade glidringen. Detta för att förhindra att damm kommer in under manteln ner längs axeln till maskineriet. Det är framförallt denna krage som tar stor plats. Dammtätningsringen är gjort i något elastiskt gummimaterial, för att klara av de rörelser som manteln gör. Gummiringen ligger an mot kragen för att förhindra att damm tar sig ner där. För att göra det hela ännu effektivare så använder man sig av tryckluft. Man bygger upp ett högre trygg innanför dammtätningen så att luft hela tiden pyser ut mellan dammtätningsringen och kragen. Då blåses dammet ut istället för att åka in. Denna lösning kan ses som relativt enkel och billig. Enda underhållet är at man behöver byta ut gummiringen någon gång då och då samt se till att anordningen för lufttrycket fungerar. Nackdelen är som sagt att den tar mycket plats från axel och mantel. Källa bild 1: Sandvik Mining and Construction

2 2 Koncept 2 Krosshuvudet är fäst vi en rak axel (41) vilket är den axeln som rotera krosshuvudet samtidigt som den håller det i rätt position. För att sedan få krosshuvudet att göra den så kallade excentriska rörelsen använder man sig av en yttre axel (80). Den ytter axeln är ihålig och monterad utanför den inre axel samtidigt som den är ojämnt tjock, dvs. axelns radiella hål är inte helt centrerat till mitten av axeln utan förskjutits något i sidled. På detta vis skjuts krosshuvudet horisontalt i en cirkelrörelse och man får den eftersträvade excentriska rörelsen. Med denna konstruktion behövs egentligen inga tätningar vid krosshuvudets nedre del för att förhindra att damm tar sig in i krossens centrum och förstör de vitala delarna. Då krosshuvudet ständigt ligger emot den yttre axeln (80) håller axel och krosshuvudet ständigt tätt mot damm. Det man har gjort för att ytterliggare säkra mot dam är att man lagt in en metallpackning (82) mellan axel och krosshuvud. Detta minskar även friktionen mellan axeln och krosshuvudet då de både delarna måste glida mot varandra för att krossen ska fungera korrekt. Huvudfunktion, dvs. förhindra att dam kommer in i krosshuvudet, utförs inte av någon specifik del på krossen utan krossen helhetskonstruktion gör att damm inte kommer in i icke önskvärda områden på krossen. Det man eventuellt skulle kunna nämna som dammtätning är metallpackningen (82) mellan axel och krosshuvud då den leder till en bättre och tätare skydd mot damm. En variant på tätningen skulle exempelvis kunna var att man byter ut metallpackningarna (82) mot gummipackningar för att ytterliggare öka på tätheten i mellanrummet där damm kan läcka in. Detta skulle förvisso öka friktionen i krossen men funktionen för krossens dammtätningsfunktion skulle bli bättre, vilket är målet som eftersträvas. Källa bild 2: Patentnummer US (A1)

3 3 Koncept 3 Detta förslag på konkross med dammtätning kommer från ett kinesiskt företag. Den blev ett patent år De har konstruera konkrossen på det sättet att de har byggt in den vertikala axeln, vars diameter är konstant, i ett skyddande hus. Krosskonen är placerad på en stödkrona som i sin tur skyddar den vertikala axeln. Likt Sandvik Mining and Constructions konkross rör sig denna kon excentrisk. De har tätat mot damm och annan smuts genom att placera en gummitätningsring i skarven mellan stödkrona och krosskona. Fördelen med denna relativt spartanska konstruktion på dammtätnings- och kross mekanism är att tiden det tar att underhålla produkten minimeras samtidigt som användningskapaciteten då ökar. Frågan kvarstår dock om denna relativt okonstlade konstruktion på tätningsmekanism klarar av att täta mot smutts och damm i den utsträckning som är nödvändig för att undvika oönskade driftsstörningar. Källa bild 3: Patentnummer CN (Y)

4 4 Koncept 4 Denna variant är tillverkad i Ryssland eller i alla fall så är patenten därifrån. Eftersom patenten är på ryska så kan vi inte läsa hur det har löst problemet utan vi får tolkar bilderna och drar lite egna slutsatser om hur de har löst dammproblemet. Som vi ser nedan så har de valt att lösa dammtätningsproblemet genom att låta konans undersida glida eller åtminstone ligga väldigt tätt mot en yta. Detta kan medföra några problem då dammkornen är väldigt små. Detta gör att dessa ytor måste ligga väldigt tätt i mot varandra, vilket i sin tur skulle medföra en hög friktion som göra att mycket kraft gå bort i rörelsen. En tänkbar lösning på det kan vara att man har ett litet mellanrum mellan ytorna och bygger in en liten motor under konan som gör att man får luft som rör sig inifrån ut. Detta skulle göra att friktionstalet blir markan mindre så att så mycket som möjligt av kraft går till krossandet. Man skulle också kunna tänka sig att använda sig av någon typ av olja som man smörjer in de båda delarna med. Detta skulle nog göra att man blev tvungen att underhålla maskinen oftare eftersom risken är stor att dammet kan fastna i oljan. Därför tror vi att det första alternativet är de bättre, och att det är just det alternativet de har använt sig av i lösningen nedan. Vi ser också att det är axeln som gör själva rörelsen vilket är annorlunda från Sandvikens krossar då de har en fix axel. Detta skulle kunna medföra ett problem av utplaceringen av motorn som ska ge luftflödet, då de flesta delarna under konan befinner sig i rörelse. Det ska påpekas här att vi inte vet hur de har löst problemet mellan ytorna men vi har svårt att tro att de bara har två ytor som glider mot varandra utan att ha någonting som gör rörelsen mjuk. Fördelar med denna lösning i förhållande mot Sandvikens är att om man gör på detta sätt så kan man ha en solid kona, vilket skulle kunna göra så att man kunde ha en högre krosskraft som är önskvärt. Nackdelarna som kan finnas med en sådan konstruktion är att hela axeln rör på sig vilket kan behöva en större motor som driver maskinen, detta kostar mer pengar. Källa bild 4: Patentnummer RU (C1)

5 5 Koncept 5 Detta koncept kommer från en amerikansk lösning. Själva krosskonen är uppdelad i en yttre mantel och en inre stödjande kon som stärker konkrossen och tillför en större kraft vid krossandet. Krosskonen är ihopkopplad med en huvudaxel vilken i sin tur sitter fast i den undre stommen. I huvudaxeln sitter det roterbart fast en excentrisk axel till den excentriska axeln är den stödjande konen roterande monterad. För att få krosskonen att rotera så finns det en drivande anordning som med hjälp av kugghjul får den att rotera. När den excentriska axeln nu roterar så kommer krosskonen att få svängningar i form av horisontella excentriska rörelser. Dammtätningen består av en gummiring och en tätningsvägg som sitter fast i den undre stommen. Dammtätningsringen ligger alltid emot tätningsväggen trots konkrossens sväningningsrörelser, den anpassar sig till konens läge och förflyttar sig fram och tillbaka så att den alltid håller tätt. Tack vare detta ser det till att det aldrig kommer in damm i krossens essentiella delar, vilket är huvudfunktionen med dammtätningen. Denna lösning är ganska simpel och billig. Det enda underhållet är att gummiringen behöver bytas lite då och då. Källa bild 5: Publiceringsnummer WO/2006/067277

6 6 Alternativa lösningar till huvudfunktionen Utifrån de inventerade koncepten har vi hittat 5 möjliga lösningar. 1. En skjutbar gummiring tätar i mellanrummet där det finns en potentiell risk för damm att komma in. Samtidigt byggs ett övertryck upp innanför gummiringen för att motverka att dammet sugs in i krosshuvudet. 2. Det eventuella glappet där damm kan komma in har förebyggts av krossen design som gör att det ständigt är tätat in till krosshuvudet. Det finns även metallpackningar i det möjliga mellanrummet som ökar på tätslutningen. 3. Dammtätningen utgörs av en tätningsring i skarven mellan stödkronan och krosskronan som skyddar krossens signifikanta delar. 4. I detta koncept utgörs dammtätningen av att konans undersida glider eller ligger tätt mot en yta. Det blir hög friktion och kräver mycket kraft. Möjlig lösning är att det smörjs med olja vilket minskar friktionen, fast finns chans att damm kommer genom med oljan. 5. Tätningen utgörs av en gummitätningsring och en tätningsvägg. Tätningsringen håller alltid tätt mot tätningsväggen och anpassar sig mot konens rörelser. 4.2 Referenslösning, Funktionellt Diagram Val av Referenslösning Vi har valt att använda Sandviks nuvarande dammtätningssystem som vår referenslösning. Detta för att det är denna som vi har uppdrag att hitta en bättre lösning till, då passar det bra att jämföra vår nya lösning med denna för att se om vi har kommit fram till någon förbättring. En annan anledning är även att det finns bra ritningar och förklaringar om hur denna lösning fungerar. Vi har även fått en föreläsning av Lars från Sandvik som förklarade för oss hur deras konkross var uppbyggd. De flesta av de andra systemen som vi hittade i patentdatabanken är svårttydda eftersom att de är på ett språk vi inte behärskar, samt att vissa ritningar är svårtydda. Vi får helt enkelt inte en riktigt bra överblick hur de fungerar för att använda någon av dem som referens. På vår referenslösning har vi: Listat delsystemen Gjort en referenslösning Rangordnat delsystemen

7 7

8 8

9 9