DE102017204414A1

DE102017204414A1 - Brechschwinge und Backenbrecher

Info

Publication number: DE102017204414A1
Application number: DE102017204414.4A
Authority: DE
Inventors: Piotr Szczelina
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: FLSmidth and Co AS
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2018-09-20
Also published as: RU2019132519A; CN110418677B; WO2018167114A1; EP3595815B1; CN110418677A; DK3595815T3; BR112019018094A2; RU2019132519A3; EP3595815A1

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 in einem Längsschnitt aus einer Vielzahl von Versteifungselementen besteht, die entlang ihrer Haupterstreckungsachse alle einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen.

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 Basalt oder Granit, 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 12 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, wobei die Hohlkörperstruktur in einem Längsschnitt der Brechschwinge aus einer Vielzahl von Versteifungselementen besteht, die entlang ihrer Haupterstreckungsachse alle einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen.
Durch diesen einzigen Schnittpunkt der Brechschwinge kann der Kraftfluss zwischen den einzelnen Versteifungselementen sehr gut verteilt werden. Zudem können die in der Hohlkörperstruktur entstehenden Spannungen reduziert werden. Außerdem ergibt sich hierdurch eine sehr torsionssteife Konstruktion, sodass die Schwinge nicht mehr als geschlossener Gusskasten ausgeführt werden muss, sondern vielmehr 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 der zu einem gemeinsamen Schnittpunkt führenden Versteifungselemente ähnelt der Form eines Knotenpunktes einer Verästelung eines Baumes, sodass man von einer „bionischen Brechschwinge“ sprechen kann. Zu einem gemeinsamen Schnittpunkt zulaufende Versteifungselemente 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.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Hohlkörperstruktur im Längsschnitt aus vier Versteifungselementen besteht, die x-förmig zueinander angeordnet sind. Die Ausgestaltung mit genau vier Versteifungselementen ermöglicht einen komponentenschonenden Kraftfluss bei gleichzeitig möglichst geringem Materialeinsatz.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich die Hohlkörperstruktur von der Aufnahme zur schwingenden Halterung der Brechschwinge bis wenigstens zum Abstützbereich. Des Weiteren können die Versteifungselemente im Längsschnitt der Hohlkörperstruktur dreieckförmige Zellen bilden, wodurch sich die Hohlkörperstruktur bis zu Seitenteilen erstreckt.
Die Brechschwinge weist eine Längsmittelebene auf, die sich senkrecht zur Schwingachse der Brechschwinge erstreckt, wobei die Längsmittelebene eine Symmetrieebene durch den gemeinsamen Schnittpunkt der Versteifungselemente bildet. Der gemeinsame Schnittpunkt ist somit zentral angeordnet und ermöglicht so eine gute Verteilung der entstehenden Kräfte, Momente und Spannungen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Brechschwinge 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.
Die Erfindung bezieht sich vorteilhafterweise 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 Hohlkörperstruktur aufweist, die in einem Längsschnitt aus einer Vielzahl von Versteifungselementen besteht, die entlang ihrer Haupterstreckungsachse alle einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen.
Besonders bevorzugt besteht die Hohlkörperstruktur der stationären Tragstruktur im Längsschnitt aus vier Versteifungselementen, die x-förmig zueinander angeordnet sind.
Weitere 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,
3a eine Vorderansicht einer Brechschwinge gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3b eine Rückansicht der Brechschwinge gemäß 3a,
3c eine dreidimensionale Darstellung der Brechschwinge gemäß 3a und
4 eine Vorderansicht einer Brechschwinge gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

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 5 am Backenbrecher auf. Die Brechschwinge 5 wird in diesem Bereich mittels einer exzentrischen Welle 8 angetrieben. In einem unteren Teil der Brechschwinge 5 ist ein Abstützbereich 9 vorgesehen an dem sich die Brechschwinge 5 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 2c ein erstes Ausführungsbeispiel der Brechschwinge 5 näher erläutert. Zur Versteifung der Brechschwinge weist diese eine Hohlkörperstruktur 25 auf, die in einem Längsschnitt der Brechschwinge 5 aus einer Vielzahl von Versteifungselementen 26 besteht, die entlang ihrer Haupterstreckungsachse alle einen gemeinsamen, einzigen Schnittpunkt 33 aufweisen. Der verbleibende Bereich der Hohlkörperstruktur 25 weist vorzugsweise dreiecksförmige Ausnehmungen 15 auf, sodass sich die Hohlkörperstruktur 25 bis zu zwei Seitenteilen 16, 17 erstreckt, welche die Hohlkörperstruktur 25 seitlich begrenzen. Die Seitenteile 16, 17 sind im Querschnitt der Brechschwinge 5 insbesondere u-förmig ausgebildet. Optional sind die Seitenteile 16, 17 mit 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. Bevorzugt besteht die Hohlkörperstruktur 25 im Längsschnitt aus vier Versteifungselementen 26, die x-förmig zueinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist die x-förmige Anordnung der Versteifungselemente 26 symmetrisch zu einer sich senkrecht zur Schwingachse 32 erstreckenden Längsmittelebene 20 der Brechschwinge 5 ausgerichtet und bietet dadurch eine optimale Form, um die beim Brechprozess auftretenden Kräfte, Momente abzuleiten und dadurch die Spannungen minimal zu halten.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hohlkörperstruktur auf der in 2a dargestellten Vorderseite und auf der in 2b dargestellten Rückseite offen ausgebildet. Zur Halterung einer ersten Brechbacke 3 auf der Brechschwinge 5 sind auf der Vorderseite der Brechschwinge eine untere Klemmleiste 22 und obere Klemmmittel 23 (siehe 1) vorgesehen. Vorzugsweise weist die Rückseite der ersten Brechbacke in ihrem Kontaktbereich mit der Brechschwinge 5 eine Versteifungsstruktur auf (nicht dargestellt), die an die Hohlkörperstruktur 25 der Brechschwinge 5 angepasst ist. Aus 1 ist ein zudem ein bevorzugtes Merkmal ersichtlich, wonach sich die Brechschwinge 5 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.
Das in den 3a bis 3c gezeigte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 2a bis 2c 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 ihrer Vorderseite (3a) hingegen offen ausgebildet, wodurch die Herstellung und die spätere Inspektion der Brechschwinge 5 durch eine bessere Zugänglichkeit erleichtert wird.
Soll der Backenbrecher mit zwei beweglichen Brechschwingen ausgebildet werden (nicht dargestellt), 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 beispielhaft ebenfalls eine Hohlkörperstruktur aufweist, die in einem Längsschnitt der stationären Brechbacke aus einer Vielzahl von Versteifungselementen besteht, die entlang ihrer Haupterstreckungsachse alle einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen (nicht in 1 erkennbar).
Vorzugsweise besteht die stationäre Hohlkörperstruktur im Längsschnitt aus vier Versteifungselementen, die x-förmig zueinander angeordnet sind. Die zweite Brechbacke 4 kann in Anlehnung an die erste Brechbacke 3 ebenfalls mit einer Versteifungsstruktur versehen sein, welche im Kontaktbereich mit der Tragstruktur 6 an die Hohlkörperstruktur 31 der Tragstruktur angepasst ist.
Es ist ebenfalls denkbar, dass nur die stationäre Brechschwinge eine erfindungsgemäße Hohlkörperstruktur aufweist.
In 4 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brechschwinge 5 in der Vorderansicht dargestellt. Diese Brechschwinge 5 weist an ihrer Vorderseite eine Frontplatte 28 auf, die einstückig mit der Hohlkörperstruktur 25 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Im Übrigen umfasst die Brechschwinge 5 die zuvor genannten Merkmale des ersten Ausführungsbeispiels.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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) in einem Längsschnitt der Brechschwinge (5) aus einer Vielzahl von Versteifungselementen (26) besteht, die entlang ihrer Haupterstreckungsachse alle einen gemeinsamen Schnittpunkt (33) aufweisen.
Brechschwinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörperstruktur im Längsschnitt aus vier Versteifungselementen (26) besteht, die x-förmig zueinander angeordnet sind.
Brechschwinge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hohlkörperstruktur (25) von der Aufnahme (7) zur schwingenden Halterung der Brechschwinge bis wenigstens zum Abstützbereich (9) erstreckt.
Brechschwinge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente (26) im Längsschnitt der Hohlkörperstruktur (25) dreieckförmige Zellen (15) bilden.
Brechschwinge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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 durch den Schnittpunkt (33) bildet.
Brechschwinge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 einem der Ansprüche 1 bis 5, 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 7, 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 (X) aufweist.
Brechschwinge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Seitenteil (16, 17) Querversteifungen (18, 19) aufweist.
Brechschwinge nach Anspruch 5, 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, 4) als schwingende Brechbacke ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine schwingende Brechbacke (3) auf einer Brechschwinge (5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 befestigt ist.
Backenbrecher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die andere der beiden Brechbacken (4) auf einer stationären Tragstruktur (6) angeordnet ist, wobei die stationäre Tragstruktur (6) ebenfalls eine Hohlkörperstruktur aufweist, die in einem Längsschnitt aus einer Vielzahl von Versteifungselementen besteht, die entlang ihrer Haupterstreckungsachse alle einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen.
Backenbrecher nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörperstruktur der stationären Tragstruktur (6) im Längsschnitt aus vier Versteifungselementen besteht, die x-förmig zueinander angeordnet sind.