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Die Erfindung betrifft einen Exzenter-Walzenbrecher.
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Ein Exzenter-Walzenbrecher weist ein Brechergehäuse auf, durch das eine Antriebswelle führt. Auf der der Antriebswelle ist exzentrisch und drehbar gelagert eine Walze. Die Walze ist gegenüber der Antriebswelle frei drehbar. Weiter weist der Exzenter-Walzenbrecher eine Schwinge auf. Zwischen der durch die exzentrische Lagerung bewegte Walze und der Schwinge wird das aufgetragene Material zerkleinert. Hierbei wird die Antriebswelle üblicherweise in die Richtung rotiert, sodass die Rotationsrichtung auf der Seite der Schwinge abwärtsgerichtet, also parallel zum Materialstrom, ist. Durch das zwischen der Walze und der Schwinge grobe Material wird eine Drehung der Walze erreicht, welche auf der Seite der Schwinge aufwärtsgerichtet ist, also der üblichen Rotationsrichtung der Antriebswelle entgegengesetzt ist. Dieses bewirkt, dass die Oberfläche der Walze möglichst gleichmäßig belastet wird.
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Es können jedoch vergleichsweise hohe Beschleunigungen an der Walze auftreten. Beispielsweise beim Anfahren der Vorrichtung wird durch Trägheit und Reibung erreicht, dass ohne aufgegebenes Material eine Rotation der Walze parallel zur Rotationsrichtung der Antriebswelle erreicht wird. Wird nun Material aufgegeben, so führt das erste Stück, welches größer als der Spalt zwischen Walze und Schwinge ist, dazu, dass sich die Drehrichtung der Walze schlagartig umdreht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Beschleunigungskräfte bei Geschwindigkeitsänderungen der Walze zu reduzieren.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch Exzenter-Walzenbrecher mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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Der erfindungsgemäße Exzenter-Walzenbrecher weist ein Brechergehäuse, eine Antriebswelle, eine auf der Antriebswelle exzentrisch und drehbar gelagerten Walze und eine Schwinge auf. Die Antriebswelle weist üblicherweise vier Lager auf, zwei zum Brechergehäuse und zwei weitere zur Walze. Die exzentrische Lagerung wird üblicherweise dadurch erreicht, dass die Antriebswelle im Bereich der Walze eine Verdickung aufweist, wobei die Verdickung zwar einen runden Querschnitt aufweist, dessen Symmetrieachse jedoch gegenüber der Symmetrieachse außerhalb des Bereichs der Walze seitlich versetzt ist.
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Erfindungsgemäß ist zwischen der Antriebswelle und der Walze oder zwischen der Walze und dem Brechergehäuse eine Verzögerungsvorrichtung angeordnet. Während üblicherweise zwischen der Walze und der Antriebswelle nur zwei Rundlager mit Rollkörpern angeordnet sind um gerade eine freie Bewegung der Walze gegenüber der Antriebswelle zu erreichen und somit ein möglichst geringer Widerstand angestrebt wird, wird erfindungsgemäß eine Verzögerungsvorrichtung eingeführt, die zu schnelle Bewegungen und bevorzugt besonders schnelle Bewegungsänderungen abbremst.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Verzögerungsvorrichtung eine mechanische Bremse. Beispielsweise besteht die mechanische Verzögerungsvorrichtung oder mechanische Bremse aus einem elastischen Material, welches mit der Walze auf der der Schwinge gegenüberliegenden Seite in Kontakt steht. Alternativ oder zusätzlich kann die mechanische Verzögerungsvorrichtung federbelastet und/oder mittels eines Stoßdämpfers eine Kraft auf die Walze, bevorzugt auf der der Schwinge gegenüberliegenden Seite, einbringen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Verzögerungsvorrichtung eine Flüssigkeit auf. Beispielsweise ist die Flüssigkeit zwischen zwei Rundlagern angeordnet, welche zwischen der Antriebswelle und der Walze angeordnet sind. Nach dem Stand der Technik ist hier nur ein Gas, üblicherweise Luft. Mit steigender Schergeschwindigkeit steigt die Scherspannung, sodass hierdurch hohe Geschwindigkeiten vermieden werden können. Besonders bevorzugt ist die Flüssigkeit eine nicht-newtonsche dilatante Flüssigkeit. Ein Beispiel hierfür ist eine Stärkelösung. Hierbei steigt die Scherspannung mit zunehmender Schergeschwindigkeit überproportional an, wodurch geringe Geschwindigkeiten kaum, hohe Geschwindigkeiten extrem stark abgebremst werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Verzögerungsvorrichtung eine Fluidkupplung, besonders bevorzugt eine Strömungskupplung, auch Turbokupplung genannt. Besonders bevorzugt ist die Fluidkupplung zwischen dem Brechergehäuse und der Walze angeordnet. Eine Fluidkupplung weist ein Pumpenrad und ein Turbinenrad auf. Über die Viskosität des Fluids, insbesondere der als Fluid verwendeten Flüssigkeit kann somit die Bremswirkung eingestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Verzögerungsvorrichtung eine magnetische Bremse. Insbesondere werden durch einen Magneten Wirbelströme erzeugt, die dann die bremsende Wirkung erzeugen. Hierzu können die Magnete beispielsweise und bevorzugt am Brechergehäuse so angeordnet sein, dass diese Wirbelströme in der Walze erzeugen. In dieser Variante weist die magnetische Bremse bevorzugt einen Elektromagneten auf und somit ist schaltbar. Beispielsweise kann die Bremse dann aktiviert werden, wenn beispielsweise der Exzenter-Walzenbrecher angefahren wird, die Zufuhr an Material unterbrochen wird und der Exzenter-Walzenbrecher damit leerläuft oder der Exzenter-Walzenbrecher abgeschaltet wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Verzögerungsvorrichtung eine Gegenschwinge auf, wobei die Gegenschwinge auf der der Schwinge gegenüberliegenden Seite der Walze angeordnet ist. Hierbei ist die Materialzufuhr in Form eines Siebes oder Gitters ausgebildet. Bevorzugt ist der Spalt zwischen der Gegenschwinge und der Walze kleiner als die Öffnungsgröße des Gitters oder Siebes. Hierdurch gelangt kleineres Material zwischen die Walze und die Gegenschwinge im Vergleich zu dem Bereich zwischen Schwinge und Walze. Damit sind im Bereich der Gegenschwinge keine großen Kräfte zu erwarten, da die Partikelgröße nach oben begrenzt ist. Aber durch den Materialfluss wird im Falle plötzlich auftretender größerer Kräfte, beispielsweise durch einen sehr großen Partikel auf der Seite der Schwinge, eine Gegenkraft erzeugt, die eine zu starke Beschleunigung verhindert.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Exzenter-Walzenbrecher ein inneres Gehäuse auf, wobei die Walze einen Verlängerungsbereich aufweist, wobei der Verlängerungsbereich koaxial zur Antriebswalze durch das innere Gehäuse geführt ist, wobei die Verzögerungsvorrichtung außerhalb des inneren Gehäuses angeordnet ist. Die Verzögerungsvorrichtung kann hierbei in allen oben beschriebenen Varianten ausgeführt sein.
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Nachfolgend ist der erfindungsgemäße Exzenter-Walzenbrecher anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- 1 Exzenter-Walzenbrecher
- 2 erster beispielhafter Querschnitt
- 3 zweiter beispielhafter Querschnitt
- 4 dritter beispielhafter Querschnitt
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In 1 ist ein Querschnitt senkrecht zur Drehachse 100 durch einen Exzenter-Walzenbrecher 10 gezeigt. Oben links wird das Material aufgegeben und rutscht über die Materialzufuhr 50, typischerweise in Form eines Gitters in den Bereich zwischen Walze 30 und Schwinge 40. Durch die exzentrische Lagerung der Walze 30 verändert sich der Abstand zwischen Walze 30 und Schwinge 40, wodurch das Material, welches größer ist, gebrochen wird. Kleines Material kann bereits durch die als Gitter ausgeführte Materialzufuhr 50 fallen und passiert die Walze 30 auf der der Schwinge 40 gegenüberliegenden Seite. Da die Walze 30 gegenüber der Antriebswelle 20 frei drehbar ist, wird diese im gezeigten Fall gegen den Uhrzeigersinn gedreht, während die Antriebswelle 20 im Uhrzeigersinn gedreht wird.
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Im Folgenden sind drei unterschiedliche Ausführungsformen der Verzögerungsvorrichtung gezeigt. Um diese zu zeigen sind die folgenden Darstellungen nicht als Querschnitt senkrecht zur Drehachse 100 gezeigt, sondern als senkrechter Querschnitt durch die Drehachse 100.
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Anhand von 2 wird zunächst der den drei Ausführungsbeispielen gemeinsame und aus dem Stand der Technik bekannte Aufbau gezeigt. Die Antriebswelle 20 ist um die Drehachse 100 drehbar. Hierzu ist die Antriebswelle über zwei Lager 70 mit dem Brechergehäuse 60 verbunden. Zusätzlich weist der Exzenter-Walzenbrecher 10 zwei Schwungräder 80 auf, welche jeweils an den Enden der Antriebswelle 20 angeordnet sind. Im mittleren Bereich, welcher zur Walze 30 benachbart ist, weist die Antriebswelle 20 eine Verdickung auf, welche nicht symmetrisch zu Drehachse 100 ist, sondern eine dazu seitlich versetzte Symmetrieachse 110 aufweist. Hierdurch wird die exzentrische Lagerung der Walze 30 erreicht. Die Walze 30 ist über zwei Lager 70 mit der Antriebswelle 20 verbunden und dadurch frei drehbar.
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In dem in 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist nun der Hohlraum 90 zwischen der Antriebswelle 20, der Walze 30 und den beiden diese beiden Teile verbindenden Lager 70 mit einer nicht-newtonsche dilatante Flüssigkeit, beispielsweise einer Stärkelösung, gefüllt. Wird nun die Walze 30 schlagartig beschleunigt, steigt die Schwergeschwindigkeit sprunghaft an, wodurch die Scherspannung überproportional steigt, was wiederrum die Walze 30 abbremst. Hingegen ist die Schergeschwindigkeit bei den üblichen Drehgeschwindigkeiten gering, sodass die Scherspannung überproportional gering ist, also kaum Widerstand für die Drehung der Walze 30 darstellt.
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In dem in 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind Magnete 120 in das Brechergehäuse 60 eingelassen und erzeugen Wirbelströme in der Walze 30 und bremsen diese so ab. Auch hier stiegt bei starker Beschleunigung die induzierten Ströme, sodass eine erhöhte Bremskraft auftritt.
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In dem in 4 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel sind zwei Fluidkupplungen 130 zwischen dem Brechergehäuse 60 und der Walze 30 angeordnet. Beispielsweise ist das Pumpenrad der Fluidkupplung 130 an der Walze 30 und das Turbinenrad der Fluidkopplung 130 an dem Brechergehäuse 60 angeordnet. Die Fluidkopplung ist beispielsweise mit Silikonöl gefüllt, da dieses eine hohe Langzeitstabilität aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Exzenter-Walzenbrecher
- 20
- Antriebswelle
- 30
- Walze
- 40
- Schwinge
- 50
- Materialzufuhr
- 60
- Brechergehäuse
- 70
- Lager
- 80
- Schwungrad
- 90
- Hohlraum
- 100
- Drehachse
- 110
- Symmetrieachse
- 120
- Magnet
- 130
- Fluidkupplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014067858 A1 [0002]
- WO 2014067882 A2 [0002]
