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Die Erfindung betrifft ein Verschleißwerkzeug für eine Zerkleinerungsmaschine, insbesondere einen Rotationsprallbrecher, das an einem Grundkörper eine Stützfläche zur Montage an einem Maschinenteil und eine mit mindestens einem Hartstoffelement bestückte Frontfläche aufweist.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Zerkleinerungsmaschinen zum Zerkleinern von hartem Aufgabegut, beispielsweise Gestein, bekannt. Die Maschinenteile der Zerkleinerungsmaschine, die insbesondere bei Bewegung in Werkzeugvorschubrichtung in unmittelbarem Kontakt mit dem zu zerkleinernden Aufgabegut stehen, sind besonders hohem Verschleiß ausgesetzt. Dies gilt in besonderem Maße für Kantenbereiche, an denen das Aufgabegut aufprallt und abgleitet.
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Zur Zerkleinerung von Gesteinsmaterial kommen beispielsweise Rotationsprallbrecher zum Einsatz. Bei diesen Zerkleinerungsmaschinen wird über einen Einführtrichter das zu zerkleinernde Gesteinsmaterial in einen Brechraum eingefüllt. Im Brechraum befindet sich ein Rotor mit Schleuderprofilen. Der Rotor dreht sich mit großer Geschwindigkeit und schleudert das Gesteinsmaterial radial nach außen. Im Brechraum ist dem Rotor gegenüberliegend eine Prallwand angeordnet. Die Zerkleinerung des Gesteinsmaterials erfolgt durch einen Prall der von dem Rotor ausgeschleuderten Steinteile an der Prallwand. Aufgrund der hohen kinetischen Energie zerteilen sich die einzelnen Steine an der Prallwand. Zwischen dem Rotor und der Prallwand ist ein Spalt vorgesehen, durch welchen hindurch die zerkleinerten Steinteile in einen Vorratsbehälter abgleiten. Durch die hohe Beschleunigung und das Herumwirbeln von Steinteilen ist der Rotor mit den Schleuderprofilen und hier insbesondere der Randbereich des Rotors hohem Verschleiß ausgesetzt. Zur Verhinderung des Verschleißes des Rotors sind an dessen Randbereich in Werkzeugvorschubrichtung so genannte Abrisskanten angeordnet, welche dem direkten Anprall von Gesteinsteilen und dem Abgleiten dieser Gesteinsteile in Richtung des Vorratsbehälters ausgesetzt sind. Aufgrund des dadurch entstehenden Verschleißes müssen die Abrisskanten in regelmäßigen Abständen getauscht werden. Insbesondere bei stark sandhaltigen Gesteinen entsteht ein hoher abrasiver Verschleiß an den Abrisskanten.
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Verschleißwerkzeuge, wie beispielsweise die vorstehend beschriebenen Abrisskanten, können an unterschiedlichen, dem Verschleiß ausgesetzten Maschinenteilen angebracht werden, um den direkten Verschleiß der Maschinenteile zu verhindern. Insbesondere Maschinenteile, die im Bereich des zu zerkleinernden Gesteinsmaterials in Werkzeugvorschubrichtung bewegt werden, können durch derartige, austauschbare Abrisskanten wirkungsvoll vor Verschleiß geschützt werden.
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Aus dem Stand der Technik sind Abrisskanten bekannt, die eine mit einem Hartstoffelement bestückte Frontfläche aufweisen. Dabei ist in der Frontfläche eine Uförmige Nut ausgebildet, in welche ein stabförmiges Hartstoffelement teilweise eingebracht und dort fixiert ist. Das stabförmige Hartmetallelement steht über die Frontfläche über und ist in Werkzeugvorschubrichtung dem auftreffenden Gestein ausgesetzt. Der hervorstehende Teil des Hartstoffstabes dient dabei der Verschleißreduzierung. Die an den Hartstoffstab angrenzenden Bereiche der Frontfläche sind jedoch ebenfalls den auftreffenden Gesteinsteilen ausgesetzt, so dass es hier aufgrund des gegenüber dem Hartstoffstab weicheren Materials, insbesondere Stahl, zu einem höheren Verschleiß kommt. Die an den Hartstoffstab angrenzenden Bereiche werden dadurch stärker abgetragen, so dass es am Hartstoffstab zu einem „Auswaschen“ an der Frontfläche kommen kann, sodass der Hartstoffstab aus seiner Halterung in der U-förmigen Nut herausgelöst werden kann. Die mit einem Hartstoffstab bestückte Abrisskante muss daher bereits nach relativ kurzer Einsatzzeit getauscht werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verschleißwerkzeug für eine Zerkleinerungsmaschine, insbesondere einen Rotationsprallbrecher, anzugeben, wobei eine verschleißoptimierte Gestaltung erreicht ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verschleißwerkzeug gelöst, bei dem das Hartstoffelement als ein gegenüber der Werkzeugvorschubrichtung schräg gestelltes Plattenelement ausgebildet ist.
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Mit dieser Anordnung wird erreicht, dass die gesamte Frontfläche vor Verschleiß geschützt ist. Somit weist das erfindungsgemäße Verschleißwerkzeug keine Bereiche auf, in denen Gesteinsteile direkt die Frontfläche treffen. Dadurch wird das „Auswaschen“ und somit das Ablösen des Hartstoffelements verhindert. Darüber hinaus ist auch eine verschleißoptimierte Gestaltung des Verschleißwerkzeugs erreicht, da die auf das schräg gestellte Hartstoffelement auftreffenden Gesteinsteile wirkungsvoll abgleiten können. Insgesamt wird durch diese Anordnung erreicht, dass das erfindungsgemäße Verschleißwerkzeug eine längere Einsatzzeit erreicht und erst in größeren Zeitintervallen ausgetauscht werden muss.
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Dabei kann auch die Frontfläche gegenüber der Stützfläche schräg gestellt sein.
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Dadurch lässt sich das Plattenelement in einfacher Formgebung ausgestalten, wobei die Schrägstellung durch einfache Anlage an der schräg gestellten Frontfläche erreicht wird. Dies vereinfacht die Herstellung des Plattenelements aus Hartstoff.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Plattenelement eine Anlagefläche zur Abstützung an der Frontfläche und eine von der Anlagefläche abgewandte konvex gewölbte Außenfläche aufweist. Mit dieser Außengeometrie wird erreicht, dass die auftreffenden Gesteinsteile beim Aufprall auf das Hartstoffelement in unterschiedliche Richtungen zur Frontfläche gestreut werden. Durch die konvex gewölbte Außenfläche wird weiterhin erreicht, dass das Hartstoffelement möglichst gleichmäßig abgenützt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Wölbungsradius der Außenfläche zwischen 20 mm und 60 mm betragen. Weiterhin kann die Dicke des Plattenelements mindestens 10 mm betragen. Die Dicke des Plattenelements und die Wahl des Wölbungsradius bestimmt dabei die Einsatzzeit des Verschleißwerkzeugs.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Grundkörper einen gegenüber der Stützfläche entgegen der Werkzeugvorschubrichtung vorstehenden Ansatz aufweisen, wobei an dem der Stützfläche abgewandten Ende des Ansatzes die Frontfläche ausgebildet ist. Mit dieser Maßnahme wird zum einen die Frontfläche wirkungsvoll vergrößert, zum anderen dient der gegenüber der Stützfläche hervorstehende Ansatz dem wirkungsvollen Schutz des Maschinenteils, an welchem das Verschleißwerkzeug an der Stützfläche befestigt ist. Denn der Ansatz kann den Kantenbereich des Maschinenteils abdecken.
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An der Frontfläche kann eine Mehrzahl Plattenelemente unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet sein. Die Aneinanderreihung der mehreren Plattenelemente kann dabei quer zur Werkzeugvorschubrichtung erfolgen. Die einzelnen Plattenelemente lassen sich auf einfache Weise einzeln an der Frontfläche befestigen, beispielsweise durch eine Schweiß- oder Klebeverbindung. Zudem wird mit einer derartigen Anordnung einer erhöhten Spannung innerhalb eines einzelnen, massiven Plattenelements entgegengewirkt. Durch Verspannungen im Hartstoffmaterial kann es beim Aufprall von Gesteinsteilen zu Beschädigungen des Plattenelements kommen. Dies wird durch eine Segmentierung des Plattenelements in eine Mehrzahl einzelner Plattenelemente wirkungsvoll verhindert. Zudem lassen sich kleinere Plattenelemente einfacher herstellen.
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Die einzelnen Plattenelemente können dabei dieselbe Form aufweisen. Dies vereinfacht weiterhin die Herstellung des Verschleißwerkzeugs.
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Noch eine weiter vereinfachte Herstellung wird dadurch erreicht, dass die Plattenelemente spiegelsymmetrisch ausgebildet sein können. Bei der Herstellung der Plattenelemente und der Montage an dem Grundkörper muss somit nicht auf eine bestimmte Orientierung geachtet werden.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann an mindestens einem Randbereich der Frontfläche mindestens ein Zusatzelement aus Hartstoff angeordnet sein, wobei das mindestens eine Plattenelement unmittelbar angrenzend an dem mindestens einen Zusatzelement angeordnet ist. Dabei kann das mindestens eine Zusatzelement vorzugsweise an dem Randbereich der Frontfläche angeordnet sein, der in Werkzeugvorschubrichtung weist. Die Anordnung der Zusatzelemente verhindert zusätzlich ein „Auswaschen“ des Grundkörpers im Randbereich der Frontfläche und somit ein unerwünschtes Lösen des Plattenelements.
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Der Grundkörper kann eine von der Stützfläche abgewandte Seitenfläche aufweisen, wobei die Frontfläche zu der Seitenfläche hin schräg gestellt ist. Dabei kann der Grundkörper im Anschlussbereich zwischen der Seitenfläche und der Frontfläche eine stufenförmige Ausnehmung aufweisen, in welcher das mindestens eine Zusatzelement aufgenommen ist. Durch die stufenförmige Ausnehmung wird eine stabile Halterung für das Zusatzelement geschaffen. In Richtung der Frontfläche wird dabei das Zusatzelement von dem Plattenelement unmittelbar abgedeckt und zusätzlich in der stufenförmigen Ausnehmung gehalten. Insgesamt wird durch die Anordnung von Plattenelement und Zusatzelement der Grundkörper des Verschleißwerkzeugs im Gesteinsanprallbereich bzw. im Gesteinsableitungsbereich wirkungsvoll gegen Verschleiß geschützt.
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Gemäß einer herstellungstechnisch einfach zu realisierenden Ausführungsform kann das Zusatzelement als Vierkantprofil ausgebildet sein. Das Vierkantprofil lässt sich dabei auf einfache Weise an der stufenförmigen Ausnehmung formschlüssig befestigen. Dabei können insbesondere Schweiß- oder Klebeverbindungen vorgesehen sein. Zudem ermöglicht die Ausbildung des Zusatzelements als Vierkantprofil eine ebene Verlängerung der Seitenfläche, sodass auch hier eine verschleißoptimierte Gestaltung erreicht ist, da unnötige Erhöhung oder freie kanten durch diese Anordnung vermieden werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung kann in der stufenförmigen Ausnehmung eine Mehrzahl Zusatzelemente unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet sein. Die einzelnen Zusatzelemente lassen sich auf einfache Weise an der stufenförmigen Ausnehmung befestigen. Zudem werden durch eine derartige Anordnung Spannungen gegenüber einem einzigen massiven Zusatzelement verringert.
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Das oder jedes Zusatzelement kann in Längserstreckungsrichtung der stufenförmigen Ausnehmung eine Länge aufweisen, die von der Länge des oder jedes Plattenelements in dazu paralleler Richtung verschieden sein. Mit dieser Maßnahme wird sichergestellt, dass der Kontaktbereich zweier nebeneinander angeordneter Plattenelemente nicht mit dem Kontaktbereich zweier nebeneinander angeordneter Zusatzelemente zusammenfällt. Dadurch ist eine gegen Aufprall stabilere Gestaltung erreicht ist, da wiederum unnötige Erhöhung oder freie kanten vermieden werden.
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Eine besonders verschleißgünstige Konstruktion ergibt sich dadurch, dass die Stoßstellen zwischen den Plattenelementen quer zur Vorschubrichtung versetzt zu den Stoßstellen zwischen den Zusatzelementen angeordnet sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 in schematischer Seitenansicht und im Teilschnitt ein Verschleißwerkzeug;
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2 in perspektivischer Darstellung und in Frontansicht das in 1 gezeigte Verschleißwerkzeug; und
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3 in perspektivischer Darstellung und in Rückansicht das in den 1 und 2 gezeigte Verschleißwerkzeug.
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1 zeigt ein Verschleißwerkzeug mit einem Grundkörper 10 aus Stahl. Der Grundkörper 10 weist eine Stützfläche 12 zur Montage an einem (nicht gezeigten) gegen Verschleiß zu schützenden Maschinenteil auf. Gegenüberliegend der Stützfläche 12 weist der Grundkörper 10 eine Seitenfläche 30 auf, die in Richtung der Werkzeugvorschubrichtung V weist. Der Grundkörper weist weiterhin einen gegenüber der Stützfläche 12 entgegen der Werkzeugvorschubrichtung V hervorstehenden Ansatz 22 auf. Der Ansatz 22 steht über die Stützfläche 12 rechtwinklig hervor. Dabei schließt sich an die Stützfläche 12 rechtwinklig eine untere Seitenwand 23 des Ansatzes 22 an, welche eine Anlagefläche für das (nicht gezeigte) Maschinenteil bildet.
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Zwischen der Seitenfläche 30 und der Stützfläche 12 ist eine Schraubaufnahme 34a zur Befestigung an dem Maschinenteil angebracht.
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An dem der Stützfläche 12 abgewandten Ende 24 des Ansatzes 22 ist eine Frontfläche 14 ausgebildet. Die Frontfläche 14 ist gegenüber der Stützfläche 12 bzw. der Seitenfläche 30 in einem Winkel β schräg gestellt. Dabei fällt die Frontfläche 14 von dem der Stützfläche 12 abgewandten Ende 24 des Ansatzes 22 in Richtung der Seitenfläche 30 ab. Die Frontfläche 14 ist mit einem Plattenelement 16a aus Hartstoff bzw. Hartmetall bestückt. Das Plattenelement 16a ist in einem Winkel α gegenüber der Werkzeugvorschubrichtung V schräg gestellt.
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Das Plattenelement 16a weist unterseitig eine ebene Anlagefläche 18 zur Abstützung an der Frontfläche 14 auf. Das Plattenelement 16a ist an der Frontfläche 14 mittels einer Lötverbindung befestigt. Alternativ kann auch eine Klebverbindung vorgesehen sein.
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Das Plattenelement 16a weist eine von der Anlagefläche 18 abgewandte konvex gewölbte Außenfläche 20 auf. Der Wölbungsradius r der Außenfläche beträgt 40 mm, kann jedoch im Bereich zwischen 20 mm und 60 mm liegen. Die Dicke d des Plattenelements 16a beträgt 20 mm. Dabei kann auch ein Plattenelement mit einer Dicke von mindestens 10 mm verwendet werden.
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Der Grundkörper 10 weist im Anschlussbereich zwischen der Seitenfläche 30 und der zu dieser im Winkel β schräg gestellten Frontfläche eine stufenförmige Ausnehmung 32 auf. Die stufenförmige Ausnehmung 32 weist eine rechtwinklig zur Seitenwand 30 verlaufende, sich in den Grundkörper 10 hinein erstreckende Horizontalfläche 31 auf, welche rechtwinklig in eine sich in Richtung der Frontfläche erstreckende Vertikalfläche 33 übergeht. In Richtung der Frontfläche 14 bzw. des Plattenelements 16a ist die stufenförmige Ausnehmung 32 offen.
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In die stufenförmige Ausnehmung 32 ist ein als Vierkantprofil ausgebildetes Zusatzelement 28a aus Hartstoff bzw. Hartmetall aufgenommen. Das Zusatzelement 28a ist an der stufenförmigen Ausnehmung 32 mittels einer Lötverbindung befestigt. Alternativ kann auch eine Klebverbindung vorgesehen sein.
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Das Plattenelement 16a grenzt unmittelbar an das Zusatzelement 28a an. Das Zusatzelement 28a ist am Randbereich 26 zwischen der Frontfläche 14 und der Seitenfläche 30 angeordnet.
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Das Plattenelement 16a weist in Richtung auf das Zusatzelement 28a eine horizontale Stützfläche 19 auf, die sich rechtwinklig zur Seitenwand 30 erstreckt. Mit der horizontalen Stützfläche 19 stützt sich das Plattenelement 16a auf dem Zusatzelement 28a ab. An dem der horizontalen Stützfläche 19 abgewandten Ende weist das Plattenelement 16a eine vertikale Fläche 21 auf, die sich senkrecht zur horizontalen Stützfläche 19 erstreckt. Wie anhand der 1 deutlich wird, ist das Plattenelement 16a spiegelsymmetrisch ausgebildet.
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Die schräg gestellte Frontfläche 14 geht am Grundkörper 10 in einen sich senkrecht zur Seitenfläche 30 erstreckenden Horizontalabschnitt 11 über, an welchem sich die horizontale Stützfläche 19 des Plattenelements 16a abstützt. Die horizontale Stützfläche 19 überspannt das Zusatzelement 28a und den Horizontalabschnitt 11.
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Die 2 und 3 zeigen das Verschleißwerkzeug jeweils in perspektivischer Ansicht, wobei 2 eine Frontansicht und 3 eine Rückansicht zeigen.
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Anhand der 2 wird deutlich, dass an der Frontfläche 14 in Richtung senkrecht zur Werkzeugvorschubrichtung V drei Plattenelemente 16a, 16b und 16c unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet sind. Alternativ könnten noch mehr Plattenelemente nebeneinander angeordnet sein. Die Plattenelemente 16a, 16b und 16c weisen alle dieselbe Form auf.
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In der stufenförmigen Ausnehmung 32 sind drei Zusatzelemente 28a, 28b und 28c unmittelbar aneinander angeordnet. Alternativ könnten noch mehr Zusatzelemente nebeneinander angeordnet sein. Die Stöße der Zusatzelemente 28a, 28b, 228c sind zu den Stößen der Plattenelemente 16a, 16b, 16c versetzt angeordnet, was sich besonders verschleißgünstig auswirkt, da ein Schutz vor Auswaschung entsteht. Die in 2 außen angeordneten Zusatzelemente 28a und 28c weisen in der sich senkrecht zur Werkzeugvorschubrichtung V erstreckenden Längserstreckungsrichtung L jeweils eine Länge lz1 auf. Das zwischen den beiden Zusatzelementen 28a und 28c angeordnete Zusatzelement 28b weist dabei eine Länge lz2 auf, die kleiner als die Länge lz1 der Zusatzelemente 28a und 28c ist.
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Die Länge lp jedes der Plattenelemente 16a, 16b und 16c in zur Längserstreckungsrichtung L der stufenförmigen Ausnehmung 32 paralleler Richtung ist kleiner als die Länge lz1 der Zusatzelemente 28a und 28c, wohingegen die Länge lp der Plattenelemente 16a, 16b und 16c größer ist als die Länge lz2 der zwischen den Zusatzelementen 28a und 28c angeordneten Zusatzelements 28b.
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In einer zur Längserstreckungsrichtung L der stufenförmigen Ausnehmung 32 parallelen Richtung sind am Grundkörper 10 zwischen der Seitenfläche 30 und der Stützfläche 12 zwei parallel zueinander verlaufende Schraubaufnahmen 34a und 34b zur Aufnahme von (nicht gezeigten) Schraubverbindungen mit dem (nicht gezeigten) Maschinenteil angeordnet.
