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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sieben und/oder Brechen
von grobem Material, insbesondere von Abraum, Steinen, Erdaushub
oder dergleichen, mit einem Behälter
zur Aufnahme des zu siebenden Materials und einer Öffnung im
Behälterboden
oder in einer hierzu benachbarten Wandung zum Austritt des Materials
aus dem Behälter, und
mit einem Rotor, der einen wirksamen Öffnungsquerschnitt der Öffnung begrenzt.
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Aus
der
DE 103 11 918
A1 ist eine Schaufel für
einen Bagger bekannt, bei der in einer Schaufelrückwand eine Öffnung vorgesehen
ist und in dieser Öffnung
eine Brechwalze und eine Siebwalze angeordnet sind. Dabei verlaufen
die Drehachsen der beiden Walzen parallel zur Schaufelrückwand.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer alternativen
Ausführung
zu der bekannten Vorrichtung. Insbesondere soll das Brechen von
grobem Material effektiver durchführbar sein.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Drehachse des Rotors in
die Öffnung
hineinerstreckt. Vorzugsweise ist die Öffnung im Boden des Behälters vorgesehen. Die
Rotorachse kann sich senkrecht zur Öffnungsebene erstrecken. Insbesondere
ragt der Rotor nur oder zumindest teilweise in den Behälter hinein.
Dabei ergibt sich in der Öffnung,
um den Rotor herum, ein ringförmiger
Durchlass für
das Material.
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Die äußere Gestallt
des Rotors und/oder die Innenseiten des Behälters weisen Abweichungen von
der Kreisform auf, so dass sich bei Drehung des Rotors fortlaufend
Querschnittsänderungen
ergeben und zwar im Bereich des ringförmigen Durchlasses und/oder
auch im Behälter
selbst. Da sich der Rotor teilweise in den Behälter erstreckt, ergibt sich
auch innerhalb des Behälters
ein ringförmiger
Spalt zwischen Rotor und Behälterwandungen.
Die Abweichungen von der Kreisform sind vorzugsweise hergestellt
durch eine polygonale Gestaltung des Behälters und/oder des Rotors.
Möglich
ist auch die zusätzliche Anordnung
von Brech- oder Siebelementen, die in den vom Material zumindest
teilweise ausgefüllten Spalt
oder Raum hineinragen.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung weist der Rotor einen in Richtung
auf das innere des Behälters
sich verjüngenden
Querschnitt auf. Der Rotor kann kegelig oder konisch ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist der Rotor mit einem größten Querschnitt außerhalb
des Behälters
und einem kleinsten Querschnitt innerhalb des Behälters ausgebildet.
Bei kegeliger Gestallt ragt somit die Spitze des Rotors in den Behälter hinein,
während
die Basis des Kegels außerhalb
des Behälters
oder im Bereich der Öffnung
liegt.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung weist der Rotor in Umfangsrichtung
mehrere gegeneinander abgewinkelte Flächen auf. Insbesondere sind
in Umfangsrichtung sechs oder mehr, vorzugsweise acht gegeneinander
abgewinkelte Flächen
vorgesehen. Möglich
sind auch Querschnitte mit weniger Ecken, beispielsweise Drei-,
Vier- oder Fünfecke.
Je größer die
Anzahl der Ecken bzw. Flächen,
umso geringer ist die Gefahr des Klemmens im praktischen Betrieb.
Die einzelnen Flächen
sind bei kegeliger Gestaltung des Rotors auch gegen die Rotordrehachse
geneigt, beispielsweise um 30 bis 60°.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Behälter trichterförmig ausgebildet
mit einem sich in Richtung auf die Öffnung verjüngenden Behälterquerschnitt. Demnach können auch
die Behälterwandungen
relativ zur Rotordrehachse geneigt ausgebildet sein, beispielsweise
mit einem Winkel von 30 bis 60°.
Insgesamt wird ein Winkel zwischen den Wandungen des Rotors und
den Wänden
des Behälters
von 90 bis 100° bevorzugt,
insbesondere von etwa 75°.
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Vorteilhafterweise
ist der Behälter
als Polygon, nämlich
mit in Umfangsrichtung aufeinander folgenden und gegeneinander abgewinkelten
Wänden ausgebildet.
Dabei kann der Behälter
insgesamt zylindrisch oder kegelig gestaltet sein. Die gegeneinander
abgewinkelten Wände
reichen vorzugsweise bis an die Öffnung
heran.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung weisen der Rotor und/oder
der Behälter
Schlagelemente auf zum Anschlagen des zu siebenden oder brechenden
Materials. Vorzugsweise handelt es sich um Schlagleisten, etwa im Übergang
zwischen abgewinkelten Wänden.
Die Schlagelemente können so
ausgebildet sein, dass sich je nach Drehrichtung des Rotors unterschiedliche
Schlagwirkungen einstellen, etwa durch eine asymmetrische Außenform und/oder
unterschiedlich gestaltete Anschlagflächen.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung weist der ringförmige bzw.
umlaufende Öffnungsspalt
zwischen Rotor und Behälter
im Bereich der Öffnung
eine Weite von 5 bis 20 cm bei einem Rotordurchmesser – ebenfalls
im Bereich der Öffnung – von 40
bis 80 cm auf.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass die Öffnung nicht
ganz an die gegeneinander abgewinkelten Wände des Behälters angrenzt, sondern dass
zwischen Öffnung
und Wänden,
insbesondere zur Bildung eines in diesem Bereich ringförmig begrenzten Öffnungsspalts, Übergangselemente
angeordnet sind. Die Wände
sind so ausgebildet und angeordnet, dass sich ein polygoner Querschnitt
ergibt. Entsprechend würde
eine an die Wände
unmittelbar anschließende Öffnung einen
polygonen Außenumfang
aufweisen. Durch die angeordneten Übergangselemente ist die Öffnung nun kreisförmig gestaltet.
Die Übergangselemente
können
zugleich Verschleißsegmente
sein. Die durch Druck und Abrieb stark belasteten Übergangselemente
sind vorteilhafterweise austauschbar im Behälter angeordnet, insbesondere
an Schlagelementen gehalten. Die Schlagelemente sind vorzugsweise im
Inneren der Behälters
angeordnet, beispielsweise im Bereich des Übergangs zwischen den in Umfangsrichtung
aufeinander folgenden und gegeneinander abgewinkelten Wänden. Die
Schlagelemente können
sich bis an die Übergangselemente
heranerstrecken und diese stützen
oder halten. Übergangselemente
und/oder Schlagelemente sind als Verschleißteile für sich oder gemeinsam miteinander austauschbar.
Möglich
ist auch die Ausbildung der Übergangselemente
ohne Anpassung an eine kreisförmige Öffnung oder
zur Erzielung an anderen nicht-kreisförmigen Gestalt.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist ein Antrieb für den Rotor über eine
Rotorwelle mit dem Rotor verbunden, wobei der Rotor insbesondere
durch seine Lage den Antrieb gegenüber dem zu siebenden Material
abschirmt. Als Antrieb ist vorzugsweise ein Hydraulikmotor unterhalb
des Rotors vorgesehen. Die Rotorwelle kann zugleich Antriebswelle
des Motors sein.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Rotor in seiner Position
relativ zum Behälter
verstellbar, insbesondere zur Änderung
der Größe oder
Form des umlaufenden Öffnungsspalts. Der
Rotor kann in den Behälter
hinein oder aus diesem heraus verschiebbar sein, vorzugsweise zusammen
mit dem Antriebsmotor.
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Vorteilhafterweise
ist der Antrieb außen
am Behälter
gehalten. Der Antrieb kann an der Unterseite des Behälters bzw.
an Wänden
nahe der Unterseite gehalten sein, insbesondere an Armen, die über Streben
mit dem Behälter
verbunden sind. Vorzugsweise sind drei Arme vorgesehen. Arme und
Streben sind gegeneinander abgewinkelt, beispielsweise um etwa 90°. Die Arme
erstrecken sich dann in einer radialen Ebene, während die Streben parallel
zur Drehachse des Rotors verlaufen.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist die Länge der Streben gegen Federwirkung veränderbar.
Vorzugsweise sind die Streben als Federrohre ausgebildet mit integrierten
Zug- oder Druckfedern. Der Rotor kann so in axialer Richtung bei
zu starkem Druck ausweichen oder bewusst vertikal verstellt werden.
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Vorteilhafterweise
sind die Streben hydraulisch verstellbar ausgebildet. In die Streben
kann jeweils eine Kolben-Zylinder-Einheit integriert sein.
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Vorteilhafterweise
ist der Rotor in beide Drehrichtungen antreibbar. Der Antrieb ist
entsprechend eingerichtet.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Rotor nur einseitig
gelagert, insbesondere außerhalb
oder unterhalb des Behälters.
Vorzugsweise ist der Rotor direkt angetrieben, so dass die Antriebswelle
zugleich Rotorwelle ist. Die Lagerung des Antriebs ist vorzugsweise
zugleich Lagerung des Rotors.
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Nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Rotor zweiseitig gelagert.
Vorzugsweise ist eine Lagerung am Antrieb oder nahe demselben vorgesehen,
während
eine zweite Lagerung an einem anderen Ende des Rotors vorgesehen
ist, etwa im Behälter
oder oberhalb des Behälters.
Eine Rotorwelle kann sich durch diesen hindurch erstrecken und ist
drehfest mit dem Rotor verbunden. Die Rotorwelle ist zugleich Antriebswelle
des Motors oder axial an die Antriebswelle angeflanscht oder angekuppelt. Hierzu
gegenüberliegend
ist die Rotorwelle am Behälter
gelagert, so dass insbesondere radial auf den Rotor wirkende Kräfte gut
aufgenommen werden können.
Je nach Anwendungsfall ist aber auch die bereits genannte einseitige
Lagerung möglich.
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Hauptanwendungsgebiet
der Erfindung ist das Sieben oder Brechen von grobem Material in Verbindung
mit einem Bagger, Radlader oder dergleichen. Die Vorrichtung ist
deshalb so ausgebildet, dass sie anstelle einer üblichen Baggerschaufel von einem
Bagger aufgenommen und an dessen Hydrauliksystem angeschlossen werden
kann. Wie bei Baggerschaufeln üblich
weist der Behälter
vorzugsweise eine Aufgabeseite für
das Material, nämlich
eine obere Einfüllöffnung auf.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann aber auch ohne Bagger oder dergleichen zum Einsatz kommen.
Zusätzlich
vorhanden sind dann vorzugsweise Einrichtungen für den Antrieb und für einen
sicheren Stand der Vorrichtung.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und
aus an den Ansprüchen.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der
Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische (seitliche) Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einem Rotor in einer oberen Position,
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2 die
Vorrichtung gemäß 1 mit
dem Rotor in einer unteren Position,
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3 eine
perspektivische Darstellung (ähnlich
einer Draufsicht) der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Rotor
in oberer Position,
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4 eine
Darstellung wie in 3, aber mit dem Rotor in unterer
Position,
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5 eine
Seitenansicht der Vorrichtung mit Rotor in oberer Position,
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6 eine
Ansicht entsprechend 5, jedoch mit Rotor in unterer
Position.
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7 eine
andere Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit Rotor
in oberer Position,
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8 eine
Darstellung gemäß 7,
jedoch mit Rotor in unterer Position,
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9 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung,
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10 einen
Querschnitt durch die Darstellung gemäß 9,
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11 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer perspektivischen Draufsicht analog den 3 und 4,
jedoch mit einer zusätzlichen,
oberen Lagerung der Rotorwelle.
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Ein
Behälter 20 ist
nach Art einer Baggerschaufel ausgebildet, mit einer Schaufelschneide 21 an
einer Vorderwand 22, und mit in einem oberen Bereich angeordneten
Schnellkupplungen 23 (Haken) zur Befestigung des Behälters an
einem nicht gezeigten Gestänge
eines Baggers. Der Behälter 20 ist
an seiner Oberseite bzw. Aufgabeseite 24 offen und weist
an seiner Unterseite eine Öffnung 25 für den Austritt
von gesiebtem oder gebrochenem Material auf.
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Zwischen
Unterseite und Oberseite sind in Umfangsrichtung gegeneinander abgewinkelte Schaufelwände 26 vorgesehen,
im vorliegenden Beispiel sechs Schaufelwände. Die Vorderwand 22 schließt dabei
nach oben an eine der Schaufelwände 26 an.
Analog dazu schließen
nach oben an die übrigen
Schaufelwände 26 eine
hohe Seitenwandkombination 27, 28, eine niedrige
Seitenwand 29, 30 und eine niedrige Rückwand 31 an.
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In
der Öffnung 25 ist
ein kegelig ausgebildeter Rotor 32 gehalten. Dabei erstreckt
sich eine Drehachse der Rotors senkrecht zur Ebene der Öffnung 25,
also von der Öffnung 25 zur
Oberseite 24.
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Der
Rotor 32 ist so aufgehängt
bzw. gelagert, dass ein Teil des Rotors nämlich eine Spitze 33 in den
Behälter
eintaucht, während
ein anderer Teil, nämlich
eine Basis 34 bzw. Unterseite des Rotors außerhalb
des Behälters 20 liegt.
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Zwischen
Basis 34 und Spitze 33 ist der Rotor 32 polygonartig
gestaltet, nämlich
mit in Umfangsrichtung gegeneinander abgewinkelten Rotorflächen 35,
im vorliegenden Beispiel acht Rotorflächen.
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Die
Rotorflächen 35 sind
gegenüber
der Drehachse des Rotors um 30 bis 60° geneigt, ebenso die Schaufelwände 26 jedoch
in Gegenrichtung hierzu, so dass zwischen einander gegenüberliegenden Schaufelwänden 26 und
Rotorflächen 35 ein
umlaufender konischer Öffnungsspalt
mit einem Winkel von etwa 50° bis
100° gebildet
ist, vorzugsweise von 75°.
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Der
Rotor 32 ist auf eine Antriebseinheit 36 aufgesetzt.
Diese ist vorzugsweise ein Hydraulikmotor, gegebenenfalls mit integriertem
Getriebe. Eine aus der Antriebseinheit 36 nach oben austretende Antriebswelle
(nicht gezeigt) ist zugleich Rotorwelle oder mit einer nicht gezeigten
Rotorwelle unmittelbar verbunden.
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Die
Antriebseinheit 36 ist auf einem Halter 37 gelagert,
welcher drei im Wesentlichen radial gerichtete Arme 38, 39, 40 aufweist.
Jeder Arm ist als Vierkantrohr ausgebildet und weist an seiner Unterseite ein
Fußelement 41 auf.
Beim Abstellen des Behälters 20 ruht
dieser auf den Fußelementen 41.
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Außen an die
Arme 38, 39, 40 schließt je eine
aufwärtsgerichtete
Strebe 42, 43, 44 an. Diese steckt jeweils
in einem Rohr 45, 46, 47. Jedes Rohr ist
fest mit einer Schaufelwand 26 (außerhalb des Behälters) verbunden,
im vorliegenden Beispiel mit der unterhalb der niedrigen Rückwand 31 vorgesehenen Schaufelwand
und mit den beiden unterhalb der Seitenwandkombinationen 27, 28 vorgesehenen
Schaufelwänden.
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Der
Rotor 32 ist höhenverstellbar.
Im vorliegenden Beispiel ist der Rotor 32 zusammen mit
der Antriebseinheit 36 und dem Halter 37 auf-
und abbewegbar. Zu diesem Zweck sind die Streben 42 bis 44 in
den Rohren 45 bis 47 verschiebbar. Hierzu kann
in den Rohren 45 bis 47 jeweils eine hydraulisch
angetriebene Verstelleinheit vorgesehen sein. Möglich ist aber auch eine einfachere
Ausführung
mit "manueller" Verstellung durch
Anheben oder Senken des auf einer Fläche aufstehenden Behälters 20 in
Verbindung mit einem gezielten Lösen
und Arretieren der Streben 42 bis 44 in den Rohren 45 bis 47.
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Die 1, 3, 5, 7 zeigen
eine obere Position des Rotors, während aus den 2, 4, 6, 8 eine
untere Position des Rotors ersichtlich ist. In der unteren Position
taucht etwa die halbe Höhe
des Rotors oder weniger in den Behälter von seiner Unterseite
her ein. In der oberen Position des Rotors reicht dieser mit etwa
90% seiner Höhe
in den Behälter
hinein, siehe insbesondere 10. Andere
Positionen, insbesondere Zwischenstellungen sind mglich.
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Der
Behälter 20 ist
im Bereich der Öffnung 25 in
besonderer Weise ausgebildet. Die durch die aneinander grenzenden
Schaufelwände 26 gebildete Sechseckform
der Öffnung 25 ist
abgerundet durch Verschleißsegmente 49,
welche jeweils im Wesentlichen in der Ebene der Öffnung 25 angeordnet
oder gegenüber
dieser Ebene leicht abgewinkelt sind, siehe insbesondere 1, 2 und 10.
Dort sind die Verschleißsegmente 49 geringfügig von
außen nach
innen abwärtsgeneigt
um einen Winkel von etwa 15°.
Die Verschleißsegmente
sind plattenförmig und
auf als Übergangssegmente
wirkenden Platten 50 montiert bzw. verschraubt, siehe insbesondere 10.
Dabei erstreckt sich die untere Platte 50 in Radialrichtung
etwas weiter nach außen
als das obere Verschleißsegment 49.
Im Bereich dieses Überstands
der unteren Platte 50 liegt die jeweilige Schaufelwand 26 an
der unteren Platte 50 an und ist mit dieser verschweißt.
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Innen
im Behälter 20 ist
im Bereich eines jeden Übergangs
von Schaufelwand zu Schaufelwand 26 ein aufrechter Steg 51 angeordnet,
der beidseitig mit einer Schlagleiste 52, 53 versehen
ist. Die Stege 51 bzw. Schlagleisten erstrecken sich bis
auf die Verschleiß segmente 49 und
stützen
diese dadurch ab. Außerdem
kann eine feste Verbindung zwischen den Verschleißsegmenten 49 und
den Stegen oder Schlagleisten vorgesehen sein.
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Schlagleisten 54, 55 sind
auch am Rotor 32 vorgesehen, nämlich im Bereich eines jeden
zweiten Übergangs
zwischen den aufeinander folgenden Rotorflächen 35. Über die
Rotorachse einander gegenüberliegende
Schlagleisten 54, 55 spannen eine Ebene auf, in
der auch die Rotorachse selbst liegt. Gleiches gilt für einander
gegenüberliegende
Schlagleisten 52, 53 des Behälters 20.
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Schlagleisten
und/oder Verschleißsegmente sind
so konstruiert und angeordnet, dass sie auf einfache Weise austauschbar
sind. Je nach zu siebendem oder brechendem Material kann sich ein
mehr oder weniger schneller Verschleiß einstellen.
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Aufgrund
der beschriebenen Anordnung und Wirkungsweise hat die Vorrichtung
einen relativ hohen Materialdurchsatz. Der zwischen den Verschleißsegmenten 49 und
dem Rotor 32 gebildete Ringspalt weist eine umlaufende
Weite von 5 bis 20 Zentimetern bei einem Rotordurchmesser von 40
bis 80 Zentimetern auf. Der Siebeffekt der Vorrichtung ergibt sich
allein durch die Weite des Ringspalts. Größere Brocken werden je nach
Festigkeit von den Schlagleisten gebrochen oder bleiben im Behälter. Die
Zerkleinerungswirkung ist relativ gering. Entsprechend kann auch
die Antriebsleistung kleiner sein als bei üblichen Sieben mit Brecherfunktion.
Ein Festklemmen des Rotors ist nahezu unmöglich. Die Spaltweite ist variabel,
so dass unterschiedliche Siebungen möglich sind. Die Antriebseinheit 36 ist
durch den Rotor 32 gegenüber dem auszutragenden Material
verdeckt und damit gegen Beschädigung
geschützt.
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Sofern
besonders schweres Material gesiebt oder gebrochen werden soll,
kann der Rotor auch zweiseitig gelagert werden, siehe 11.
Erkennbar ist dort eine nach oben aus dem Rotor 32 herausragende
Rotorwelle 56, die oben am Behälter 20 gelagert ist,
in vorliegendem Beispiel mit einem Lager 59 an einer Querstrebe 57,
welche mit einer Traverse 58 zwischen den beiden Schnellkupplungen 23 verbunden
ist. Diese sind über
entsprechend dimensionierte Bleche oder Streben mit den Seitenwänden 29, 30 verbunden.
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Vorzugsweise
ist der Rotor 32 durch eine nicht gezeigte lösbare Verbindung
auf einem Flansch der Antriebseinheit 36 befestigt und
kann so schnell und einfach gegen einen anderen Rotor ausgewechselt
werden.
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Alternativ
zur hydraulischen Höhenverstellung
des Rotors 32 können
die Rohre 45 bis 47 mit Federn ausgerüstet sein.
Beispielsweise sind nicht gezeigte Zugfedern vorgesehen, mit denen
der Rotor in seiner oberen Position auf Anschlag gehalten wird. Der
Anschlag ist verstellbar. Bei sehr starkem Druck auf den Rotor,
etwa durch einen besonders harten Materialbrocken, geben die Federn
nach, so dass der Rotor abwärts
bewegt und der Ringspalt zum Durchtritt des Materials gegen den
Federzug erweitert wird. Die Federn haben dann die Funktion eines Überlastungsschutzes.
Analog hierzu kann auch die hydraulische Verstellung des Rotors 32 als Überlastungsschutz
ausgeführt
sein. Dabei gibt der Rotor nach unten nach, sobald ein entsprechender
Materialbrocken ausreichenden Druck ausübt. Die Kegelform des Rotors 32 erzeugt
die für
die Abwärtsbewegung
erforderliche Kraft.
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In
den gezeigten Ausführungsbeispielen
sind die Schlagleisten 52 bis 55 gleich ausgebildet.
Möglich
sind auch asymmetrische Formationen, so dass sich bei Linksdrehung
des Rotors ein anderer Brecheffekt ergibt als bei Rechtsdrehung
des Rotors 32.
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- 20
- Behälter
- 21
- Schaufelschneide
- 22
- Vorderwand
- 23
- Schnellkupplungen
- 24
- Oberseite
(Aufgabeseite)
- 25
- Öffnung
- 26
- Schaufelwand
- 27
- Seitenwandkombination
- 28
- Seitenwandkombination
- 29
- niedrige
Seitenwand
- 30
- niedrige
Seitenwand
- 31
- niedrige
Rückwand
- 32
- Rotor
- 33
- Spitze
- 34
- Basis
- 35
- Rotorflächen
- 36
- Antriebseinheit
- 37
- Halter
- 38
- Arm
- 39
- Arm
- 40
- Arm
- 41
- Fußelement
- 42
- Strebe
- 43
- Strebe
- 44
- Strebe
- 45
- Rohr
- 46
- Rohr
- 47
- Rohr
- 48
-
- 49
- Verschleißsegmente
- 50
- Platten
- 51
- Steg
- 52
- Schlagleisten
- 53
- Schlagleisten
- 54
- Schlagleisten
- 55
- Schlagleisten
- 56
- Rotorwelle
- 57
- Querstrebe
- 58
- Traverse
- 59
- Lager