DE102016114196A1

DE102016114196A1 - Brechschwinge und Backenbrecher

Info

Publication number: DE102016114196A1
Application number: DE102016114196.8A
Authority: DE
Inventors: Piotr Szczelina; Guido Leuschen; Khezr Shariatzadeh
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2016-08-01
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2018-02-01
Also published as: CN109562386A; WO2018024697A1; BR112019001878A2; EP3490714A1

Abstract

Die erfindungsgemäße Brechschwinge eines Backenbrechers weist eine in einem oberen Teil der Brechschwinge vorgesehene Aufnahme zur schwingenden Halterung der Brechschwinge am Backenbrecher und einen in einem unteren Teil der Brechschwinge angeordneten Abstützbereich zum Abstützen der Brechschwinge auf, wobei die Schwinge zur Versteifung eine Hohlkörperstruktur aufweist, die im Querschnitt wenigstens eine rhombusförmige Zelle aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brechschwinge eines Backenbrechers sowie einen Backenbrecher zur Zerkleinerung von Gesteinsmaterial.
Backenbrecher, wie sie beispielsweise aus der DE 196 31 023 A1 bekannt sind, weisen üblicherweise eine erste und eine zweite Brechbacke auf, wobei eine Brechbacke meist stationär und die andere als schwingende Brechbacke ausgebildet ist. Sie werden zur Zerkleinerung von harten bis sehr harten Materialien, wie beispielsweise Kalkstein oder Dolomit, eingesetzt. Aus der Materialfestigkeit resultieren entsprechend hohe Belastungen im Backenbrecher, die insbesondere auf die Brechschwinge wirken. Um den Belastungen standzuhalten, wird die Brechschwinge üblicherweise als geschlossener Gusskasten ausgeführt, wobei aus gusstechnischer Sicht im Kasten mehrere Löcher vorgesehen sind, um die Gusskerne zu positionieren und zu halten. Diese Löcher haben sich jedoch im Brechprozess aufgrund der auftretenden großen Kräfte und Spannungen als Schwachstelle herausgestellt, die zu Schäden an der Brechschwinge führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brechschwinge zu konzipieren, bei der die in der Brechschwinge auftretenden Spannungen reduziert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst.
Die erfindungsgemäße Brechschwinge eines Backenbrechers weist eine in einem oberen Teil der Brechschwinge vorgesehene Aufnahme zur schwingenden Halterung der Brechschwinge am Backenbrecher und einen in einem unteren Teil der Brechschwinge angeordneten Abstützbereich zum Abstützen der Brechschwinge auf, wobei die Schwinge zur Versteifung eine Hohlkörperstruktur aufweist, die im Querschnitt wenigstens eine rhombusförmige Zelle vorsieht.
Die Rhombusform hat gegenüber dem bisher oft verwendeten Waffelmuster den Vorteil, dass der Kraftfluss sehr gut verteilt werden kann und dadurch die in der Hohlkörperstruktur entstehenden Spannungen reduziert werden können. Außerdem ergibt sich durch die wenigstens eine rhombusförmige Zelle eine sehr torsionssteife Konstruktion, sodass die Schwinge nicht mehr als geschlossener Gusskasten ausgeführt werden muss, sondern vielmehre einseitig oder beidseitig offen ausgebildet werden kann. Eine offene Konstruktion hat zudem den Vorteil, dass auf Löcher für die Gusskerne verzichtet werden kann, wodurch eine Schwachstelle bei bekannten Brechschwingen vermieden wird.
Die Form eines Rhombuses ähnelt der Form eines wachsenden Baumes, sodass man von einer „bionischen Brechschwinge“ sprechen kann. Rhombusförmige Zellen benötigen gegenüber einem Waffelmuster eine geringere Masse, um die Kräfte zu verteilen und die Spannungen in einem niedrigeren Bereich zu halten. Der Verzicht auf ein Frontblech und/oder Rückblech ermöglicht zudem ein sehr einfaches Gießen des Bauteils. Durch die Zugänglichkeit der Versteifungen/Verrippung lässt sich außerdem die Qualität (Prüfung auf Lunker) der einzelnen Versteifungen gut überprüfen. Außerdem können durch die erzielte Zugänglichkeit weitere Funktionen, wie Befestigungsmöglichkeiten bei geteilten Brechbacken, in die Tragstruktur integriert werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich die Hohlkörperstruktur von der Aufnahme zur schwingenden Halterung der Brechschwinge bis wenigstens zum Abstützbereich. Des Weiteren kann sich die Hohlkörperstruktur im Querschnitt aus der wenigstens einen rhombusförmigen Zelle und aus dreieckförmigen Zellen zusammensetzen, wodurch sich die Hohlkörperstruktur bis zu Seitenteilen erstreckt.
Die Brechschwinge weist eine Längsmittelebene auf, die sich senkrecht zur Schwingachse der Brechschwinge erstreckt, wobei die im Querschnitt rhombusförmige Zelle so angeordnet ist, dass die Längsmittelebene eine Symmetrieebene der rhombusförmigen Zelle bildet. Die Zelle ist somit zentral angeordnet und ermöglicht so eine gute Verteilung der entstehenden Kräfte, Momente und Spannungen-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind wenigstens zwei im Querschnitt rhombusförmige Zellen vorgesehen, die in einem Eckbereich der rhombusförmigen Zellen aneinander angrenzend so angeordnet sind, dass die Längsmittelebene für jede der beiden rhombusförmigen Zellen auch eine Symmetrieebene bildet. Die Brechschwinge weist eine Vorderseite zur Bestückung mit einer Brechbacke, eine Rückseite sowie ein erstes und ein zweites Seitenteil auf, wobei die Hohlkörperstruktur auf der Vorderseite und/oder Rückseite offen ausgebildet sein kann. Eine optimale Verteilung der Kräfte und Reduzierung der Spannungen hat sich dann ergeben, wenn die wenigstens eine im Querschnitt rhombusförmige Zelle eine senkrecht zur Längsmittelebene verlaufende Diagonale aufweist, die sich von den ersten bis zum zweiten Seitenteil erstreckt.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Brechschwinge mit einer Vorderseite, eine Rückseite und zwei Seitenteilen, wobei die Vorderseite mit einer Brechbacke bestückt ist. Dabei stützt sich die Brechbacke in einem Kontaktbereich auf der Hohlkörperstruktur ab, wobei die Brechbacke in diesem Kontaktbereich eine an die Hohlkörperstruktur angepasste Versteifungsstruktur aufweisen kann, wodurch sich eine optimale Ableitung der Kräfte ergibt.
Um das erste und zweite Seitenteil zu versteifen, können diese mit Querversteifungen versehen sein. Außerdem kann die Brechschwinge so ausgebildet werden, dass sie sich in der Seitenansicht von der Aufnahme zur schwingenden Halterung der Brechschwinge bis zum Abstützbereich keilförmig verjüngt, wodurch im unteren Bereich Masse eingespart wird.
Des Weiteren ist es denkbar, dass auf der Vorderseite der Brechschwinge eine einstückig mit Hohlkörperstruktur ausgebildete Frontplatte vorgesehen ist. Diese dient der zusätzlichen Versteifung der Brechschwinge. Sofern eine solche Frontplatte vorgesehen ist, wird die Rückseite vorzugsweise offen ausgebildet, um dadurch die Herstellung der Brechschwinge zu vereinfachen.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen Backenbrecher zur Zerkleinerung von Gesteinsmaterial mit einem Einlass für das Gesteinsmaterial, einem Auslass für zerkleinertes Gesteinsmaterial sowie einer ersten und zweiten Brechbacke, wobei wenigstens eine der beiden Brechbacken als schwingende Brechbacke ausgebildet ist und die wenigstens eine schwingende Brechbacke auf einer Brechschwinge mit den oben beschriebenen Merkmalen befestigt ist. Die andere Brechbacke kann wahlweise stationär oder schwingend ausgebildet werden. Bei einer stationären Konstruktion wird die andere Brechbacke auf einer stationären Tragstruktur angeordnet, wobei die stationäre Tragstruktur ebenfalls eine Hohlstruktur mit wenigstens einer im Querschnitt rhombusförmigen Zelle aufweist.
Weite Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Backenbrechers,
2a eine Vorderansicht einer Brechschwinge gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2b eine Rückansicht der Brechschwinge gemäß 2a,
2c eine dreidimensionale Darstellung der Brechschwinge gemäß 2a,
2d eine Brechbacke für die Brechschwinge gemäß 2a,
3a eine Vorderansicht einer Brechschwinge gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3b eine Rückansicht der Brechschwinge gemäß 3a,
3c eine dreidimensionale Darstellung der Brechschwinge gemäß 3a,
3d eine Brechbacke für die Brechschwinge gemäß 3a,
4a eine Vorderansicht einer Brechschwinge gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
4b eine Rückansicht der Brechschwinge gemäß 4a,
4c eine dreidimensionale Darstellung der Brechschwinge gemäß 4a und
5 eine dreidimensionale Darstellung einer stationären Tragstruktur mit Brechbacke.
1 zeigt einen Backenbrecher zur Zerkleinerung von Gesteinsmaterial mit einem Einlass 1 für das Gesteinsmaterial, einem Auslass 2 für zerkleinertes Gesteinsmaterial sowie eine erste und eine zweite Brechbacke 3, 4. Die erste Brechbacke 3 ist als schwingende Brechbacke ausgebildet und ist hierzu auf einer Brechschwinge 5 montiert. Die zweite Brechbacke 4 ist hingegen auf einer stationären Tragstruktur 6 angeordnet. Die Brechschwinge 5 weist in einem oberen Teil eine Aufnahme 7 zur schwingenden Halterung der Brechschwinge am Backenbrecher auf. Die Brechschwinge wird in diesem Bereich mittels einer exzentrischen Welle 8 angetrieben. In einem unteren Teil der Brechschwinge ist ein Abstützbereich 9 vorgesehen an dem sich die Brechschwinge an einer Druckplatte 10 in an sich bekannter Art und Weise abstützt. Ein Zuganker 11 gewährleistet dabei einen ständigen Kontakt zwischen Druckplatte 10 und Brechschwinge 5. Zwischen den beiden Brechbacken 3, 4 bildet sich ein Brechspalt 12 aus, in dem das zu zerkleinernde Gesteinsmaterial einer Druckbeanspruchung aufgrund der exzentrisch angetrieben ersten Brechbacke 3 ausgesetzt ist.
Im Folgenden wird anhand der 2a bis 2d ein erstes Ausführungsbeispiel der Brechschwinge 5 näher erläutert. Zur Versteifung der Brechschwinge weist diese eine Hohlkörperstruktur 25 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine im Querschnitt erste und zweite rhombusförmige Zelle 13, 14 vorsieht. Der verbleibende Bereich der Hohlkörperstruktur ist mit dreiecksförmigen Zellen 15 aufgefüllt, sodass sich die Hohlkörperstruktur 25 bis zu zwei Seitenteile 16, 17 erstreckt, welche die Hohlkörperstruktur begrenzen. Die Seitenteile 16, 17 sind im Querschnitt U-förmig ausgebildet und sind mit optionalen Querversteifungen 18, 19 versehen. Nach oben wird die Hohlkörperstruktur 25 durch die Aufnahme 7 zur schwingenden Halterung der Brechschwinge um eine Schwingachse 32 begrenzt. Nach unten ist die Hohlkörperstruktur 25 in diesem Ausführungsbeispiel offen ausgebildet. Die rhombusförmigen Zellen 13, 14 sind bezüglich einer sich senkrecht zur Schwingachse 32 erstreckenden Längsmittelebene 20 der Brechschwinge 5 so angeordnet, dass die Längsmittelebene 20 für jede der beiden rhombusförmigen Zellen 13, 14 auch eine Symmetrieebene bildet. Die beiden rhombusförmigen Zellen grenzen in einem Eckbereich 21 aneinander und erstrecken sich ansonsten von dem einen zum anderen Seitenteil 16, 17.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hohlkörperstruktur auf der in 2a dargestellten Vorderseite und auf der in 2b dargestellten Rückseite offen ausgebildet. Zur Halterung der in 2d dargestellten ersten Brechbacke 3 auf der Brechschwinge 5 sind auf der Vorderseite der Brechschwinge eine untere Klemmleiste 22 und obere Klemmmittel 23 (siehe 1) vorgesehen. In 2d ist die Rückseite der ersten Brechbacke 3 dargestellt, die in ihrem Kontaktbereich mit der Brechschwinge 5 eine Versteifungsstruktur 24 aufweist, die an die Hohlkörperstruktur 25 der Brechschwinge 5 angepasst ist. Aus 1 ist auch ersichtlich, dass sich die Brechschwinge in der Seitenansicht von der Aufnahme 7 zur schwingenden Halterung der Brechschwinge bis zum Abstützbereich 9 keilförmig verjüngt, wodurch im unteren Bereich der Brechschwinge Masse eingespart wird.
In den 3a bis 3d ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Brechschwinge 5 dargestellt. Der Unterschied besteht im Wesentlichen darin, dass die Hohlkörperstruktur 25 lediglich eine rhombusförmige Zelle 26 aufweist, die an den Seiten mit dreieckförmigen Zellen 27 vervollständig ist. Die rhombusförmige Zelle 26 ist wiederum symmetrisch zur Längsmittelebene 20 ausgerichtet und bietet dadurch eine optimale Form, um die beim Brechprozess auftretenden Kräfte, Momente abzuleiten und dadurch die Spannungen minimal zu halten.
Des Weiteren ist auf der in 3a gezeigten Vorderseite eine einstückig mit der Hohlkörperstruktur 25 ausgebildete Frontplatte 28 vorgesehen. Die im 3d dargestellte erste Brechbacke 3 weist wiederum eine an die Hohlkörperstruktur der Brechschwinge 5 angepasste Versteifungsstruktur 29 auf, die ebenfalls nur eine rhombusförmige Zelle vorsieht.
Das in den 4a bis 4c gezeigte dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 2a bis 2d im Wesentlichen nur dadurch, dass die Hohlkörperstruktur 25 auf der Rückseite mit einer Rückwand 30 abgedeckt ist, die vorzugsweise wiederum einstückig mit der Hohlkörperstruktur 25 ausgebildet ist. Die Hohlkörperstruktur ist auf seiner Vorderseite (4a) hingegen offen ausgebildet, wodurch die Herstellung und die spätere Inspektion der Brechschwinge durch eine bessere Zugänglichkeit erleichtert wird.
Soll der Backenbrecher mit zwei beweglichen Brechschwingen ausgebildet werden, können diese gemäß den oben aufgezeigten Ausführungsbeispielen ausgebildet werden. Üblicherweise ist jedoch eine Brechbacke stationär und die andere Brechbacke schwingend angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die zweite Brechbacke 4 stationär ausgebildet und wird auf einer stationären Tragstruktur 6 gehaltert, welche ebenfalls eine Hohlkörperstruktur 31 mit wenigstens einer im Querschnitt rhombusförmigen Zelle aufweist (1 und 5). Die stationäre Tragstruktur kann dabei aber auch mehrere rhombusförmige Zellen, beispielsweise nach Art der in 2 gezeigten Brechschwingen aufweisen. Die zweite Brechbacke 4 kann in Anlehnung an die erste Brechbacke 2 ebenfalls mit einer Versteifungsstruktur versehen sein, welche im Kontaktbereich mit der Tragstruktur 6 an die Hohlkörperstruktur 31 der Tragstruktur angepasst ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19631023 A1 [0002]

Claims

Brechschwinge (5) eines Backenbrechers mit einer in einem oberen Teil der Brechschwinge (5) vorgesehenen Aufnahme (7) zur schwingenden Halterung der Brechschwinge am Backenbrecher und einem in einem unteren Teil der Brechschwinge angeordneten Abstützbereich (9) zum Abstützen der Brechschwinge, wobei die Brechschwinge (5) zur Versteifung eine Hohlkörperstruktur (25) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörperstruktur (25) im Querschnitt wenigstens eine rhombusförmige Zelle (13, 14; 26) aufweist.
Brechschwinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hohlkörperstruktur (25) von der Aufnahme (7) zur schwingenden Halterung der Brechschwinge bis wenigstens zum Abstützbereich (9) erstreckt.
Brechschwinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hohlkörperstruktur (25) im Querschnitt aus der wenigstens einen rhombusförmigen Zelle (13, 14; 26) und aus dreieckförmigen Zellen (15; 27) zusammensetzt.
Brechschwinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechschwinge (5) eine Längsmittelebene (20) aufweist, die sich senkrecht zu einer Schwingachse (32) der Brechschwinge (5) erstreckt und die Längsmittelebene (20) eine Symmetrieebene der wenigstens einen im Querschnitt rhombusförmigen Zelle (13, 14; 26) bildet.
Brechschwinge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei im Querschnitt rhombusförmige Zellen (13, 14) vorgesehen sind, die in einem Eckbereich (21) der rhombusförmigen Zellen aneinander angrenzend so angeordnet sind, dass die Längsmittelebene (20) für jede der beiden rhombusförmigen Zellen auch eine Symmetrieebene bildet.
Brechschwinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechschwinge (5) eine Vorderseite zur Bestückung mit einer Brechbacke (3), eine Rückseite sowie ein erstes und ein zweites Seitenteil (16, 17) aufweist, wobei die Hohlkörperstruktur (25) auf der Vorderseite und/oder Rückseite offen ausgebildet ist.
Brechschwinge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine im Querschnitt rhombusförmige (13, 14; 26) Zelle eine senkrecht zur Längsmittelebene (20) verlaufende Diagonale aufweist, die sich von dem ersten bis zum zweiten Seitenteil (16, 17) erstreckt.
Brechschwinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechschwinge (5) eine Vorderseite, eine Rückseite und zwei Seitenteile (16, 17) aufweist, wobei die Vorderseite mit einer Brechbacke (3) bestückt ist.
Brechschwinge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Brechbacke (3) in einem Kontaktbereich auf der Hohlkörperstruktur (25) abstützt und die Brechbacke (3) in diesem Kontaktbereich eine an die Hohlkörperstruktur angepasste Versteifungsstruktur (24; 29) aufweist.
Brechschwinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Brechschwinge (5) in der Seitenansicht von der Aufnahme (7) zur schwingenden Halterung der Brechschwinge bis zum Abstützbereich (9) keilförmig verjüngt.
Brechschwinge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Seitenteil (16, 17) Querversteifungen (18, 19) aufweist.
Brechschwinge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Vorderseite der Brechschwinge (5) eine einstückig mit der Hohlkörperstruktur ausgebildete Frontplatte (28) vorgesehen ist.
Backenbrecher zur Zerkleinerung von Gesteinsmaterial mit einem Einlass (1) für das Gesteinsmaterial, einem Auslass (2) für zerkleinertes Gesteinsmaterial sowie einer ersten und einer zweiten Brechbacke (3, 4), wobei wenigstens eine der beiden Brechbacken (3) als schwingende Brechbacke ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine schwingende Brechbacke (3) auf einer Brechschwinge (5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 befestigt ist.
Backenbrecher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der andere der beiden Brechbacken (4) auf einer stationären Tragstruktur (6) angeordnet ist, wobei die stationäre Tragstruktur (6) ebenfalls eine Hohlkörperstruktur (31) mit wenigstens einer im Querschnitt rhombusförmigen Zelle aufweist.