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Hydraulischer Antrieb für Backenbrecher Die Erfindung betrifft einen
hydraulischen. Antrieb für Backenbrecher, an dessen Brechschwinge die Kolbenstange
eines doppeltwirkenden hydraulischen Arbeitskolbens mit zwei unterschiedlich großen-Druckflächen
angelenkt ist. Ein derartiger Antrieb ermöglicht durch geeignete Abstimmung der
wirksamen Kolbenflächen bei gleichbleibender Pumpenleistung die Erzielung eines
im Vergleich zum Rückhub langsameren, jedoch mit größerer Kraft ausgeführten Brechhubes.
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Bei Walzenbrechern ist es bekannt, die angetriebene rotierende Welle
einer Brechwalze an einem ihrer Endbereiche über eine Kolbenstange mit einem doppeltwirkenden,
hydraulisch beaufschlagten und mittels vorgeschalteter, vom Druckmitteldruck abhängiger
Steuerorgane umsteuerbaren Arbeitskolben zu verbinden, so daß die Brechwalze eine
zusätzliche hin- und hergehende Bewegung erfährt.
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Weiter sind Backenbrecher bekannt, deren Brechschwinge in Brechrichtung
durch einen einseitig wirkenden hydraulischen Arbeitszylinder betätigt wird, während
der Rückhub bei gleichzeitiger Entlastung des Arbeitszylinders durch die Rückstellkraft
einer Feder bzw. die Schwerkraft ausgeführt wird. Für derartig ausgebildete Backenbrecher
ist bereits ein überlastungsschutz in Form eines in den hydraulischen Kreislauf
eingeschalteten überdruckventfs bekanntgeworden. Bei dieser bekannten Vorrichtung
tritt jedoch wegen Fehlens geeigneter Steuerorgane der Nachteil auf, daß sich nach
Beendigung eines vorzeitig eingeleiteten Rückhubes der Brechhub nicht unmittelbar
anschließt. Neben dem dabei auftretenden Zeitverlust wirkt es sich auf den Zerkleinerungsgrad
sowie auf die Einhaltung bestimmter Korngrößengrenzen als äußerst nachteilig aus,
daß die größte Spaltweite über längere Zeit erhalten bleibt und ein Durchrutschen
größerer Brechgutstücke auch darin noch möglich ist, wenn der überharte oder unbrechbare
Gegenstand das Brechmaul bereits verlassen hat.
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Schließlich gehört es im Zusammenhang mit Bakkenbrechern zum Stand
der Technik, die zur Einstellung der Spaltweite vorgesehene Vorrichtung als Überlastungsschutz
auszubilden. Hierzu wird ein mit der schwingenden Backe verbundener, innerhalb eines
Zylinders zwischen zwei Flüssigkeitspolen festgelegter Kolben vorgesehen, der beim
Auftreten eines erhöhten Brechwiderstandes die Spaltweite unter Verdrängung des
einen Flüssigkeitspolsters erweitert. Die Nachteile dieser bekannten Einrichtung
bestehen darin, daß einmal das Ansprechen der Überlastungseinrichtung erst bei einem
bei größter Spaltweite auftretenden Brechwiderstand erfolgen kann und daß zum anderen
nach erfolgtem Ansprechen eine erneute Einstellung von Hand notwendig ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine
kontinuierliche und betriebssichere Zerkleinerungsarbeit auch beim überschreiten
eines vorbestimmten Brechdruckes zu gewährleisten.
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Zur Lösung der Aufgabe kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß
die Umsteuerung des Arbeitskolbens vom Arbeitshub in den Rückhub und umgekehrt in
an sich bekannter Weise selbsttätig mittels einer Schiebersteuerung erfolgt, wobei
die Schiebersteuerung mit einer zusätzlichen Sicherheitseinrichtung versehen ist,
mittels deren bei Überschreiten des zulässigen Brechdruckes sofort der Rückhub des
Arbeitskolbens eingeleitet wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß beim Auftreten
eines überhöhten Brechdruckes und bei einem dadurch bedingten Ansprechen der Sicherheitseinrichtung
das den Arbeitsrhythmus der Zerkleinerungsanlage regelnde Steuerorgan in einer Weise
betätigt wird, die diesen veränderten Arbeitsverhältnissen Rechnung trägt, dabei
jedoch weiterhin eine kontinuierliche und betriebssichere Arbeitsweise der Zerkleinerungseinrichtung
sicherstellt. Das Durchrutschen von durch die Brechwerkzeuge nicht erfaßtem Gut
sowie der Nachteil einer Stillsetzung der Zerkleinerungseinrichtung bei auftretender
Überlastung scheidet aus, und eine ständige Überwachung wird infolge der selbsttätigen
Steuerung vermieden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gehäuse
der Schiebersteuerung während des Arbeitshubes des Arbeitskolbens die den beiden
unterschiedlich großen Druckflächen desselben zugeordneten Zylinderräume miteinander
verbindet, wobei an diese Verbindungsleitung die Sicherheitseinrichtung angeschlossen
ist. Diese Einschaltung der Sicherheitseinrichtung in die den Arbeitskolben im
Sinne
des Brechhubes beaufschlagende Verbindungsleitung ermöglicht ein sofortiges Ansprechen
der Sicherheitseinrichtung beim Auftreten eines erhöhten Brechdruckes.
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Die Ausbildung der Sicherheitseinrichtung erfolgt in vorteilhafter
Weise derart, daß diese aus einem an die Verbindungsleitung zu der den Arbeitshub
bewirkenden größeren Druckfläche des Arbeitskolbens angeschlossenen Zylinder besteht,
dessen Kolben auf der dem Anschluß gegenüberliegenden Zylinderseite unter der Wirkung
eines einstellbaren Rückstellelementes steht und dessen Kolbenstange den die Umsteuerung
des Arbeitskolbens bewirkenden Steuerschieber derart verstellt, daß die Verbindungsleitung
zu dem der größeren Druckfläche des Arbeitskolbens zugeordneten Zylinderraum mit
einer Rücklaufleitung in Verbindung kommt.
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Die von dem Rückstellelement auf den Kolben der Sicherheitseinrichtung
einwirkende Kraft wird dabei normalerweise so bemessen, daß sie dem während des
normalen Brechbetriebes in dem hydraulischen System herrschenden, ihr entgegengerichteten
Betriebsdruck etwa entspricht. Bei Auftreten eines erhöhten Brechwiderstandes und
dem damit verbundenen Ansteigen des Betriebsdruckes kommt es daher zu einer Verschiebung
des Kolbens der Sicherheitseinrichtung gegen die Kraft des Rückstellelementes, wobei
die diesem Kolben zugeordnete Kolbenstange eine Verstellung des Steuerschiebers
in dem Sinne herbeiführt, daß der Brechhub unterbrochen und der Rückhub vorzeitig
eingeleitet wird. Diese Arbeitsweise wird so lange wiederholt bis das Hindernis
durch die ständige Schlagbeanspruchung zerkleinert oder auf andere Weise entfernt
worden ist.
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Selbstverständlich kann die Verstellmöglichkeit des Rückstellelementes
auch außerhalb seiner Funktion als Überlastungsschutz zur beliebigen Einstellung
einer bestimmten Leistungsgrenze des Brechers ausgenutzt werden, um zu verhindern,
daß bei zu nachgiebigem Gut, beispielsweise weicher Kohle, eine zu weit gehende
Zertrümmerung stattfindet, wenn der Zerkleinerungsgrad durch entsprechende Einstellung
des Brecherspaltes, beispielsweise bei zu starker Beaufschlagung des Brechers, nicht
in genügender Weise beherrscht werden sollte.
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Zur Übertragung des durch den Kolben der Sicherheitseinrichtung im
Überlastungsfall ausgeführten Verschiebeweges ist in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen, daß die Kolbenstange des im Zylinder der Sicherheitseinrichtung
verschiebbar geführten Kolbens an einen. zweiarrnigen Hebel angelenkt ist, dessen
freier Hebelarm in den Verschiebeweg eines dem Steuerschieber zugeordneten Kupplungsrahmens
eingreift, wobei dieser Kupplungsrahmen in vorteilhafter Weise mit seinen Stirnwänden
spielfrei zwischen die an den Enden des Steuerzylinders herausragenden Enden der
Kolbenstange des Steuerschiebers eingepaßt ist. Durch diese Ausbildung wird eine
sichere Mitnahme des Steuerschiebers durch den Kupplungsrahmen erzielt, wenn dieser
im überlastungsfalle durch den von der Sicherheitseinrichtung betätigten Hebel vorzeitig
verschoben wird.
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Die durch die Sicherheitseinrichtung eingeleitete Verstellung des
Steuerschiebers wird vorteilhaft von einem federnd abgestützten schwenkbaren Rasthebel
unterstützt, mittels dessen die Verstellung des Steuerschiebers im Normalbetrieb
in Abhängigkeit von der Bewegung der Brechbacke erfolgt. Dieser Rasthebel weist
einen zwischen verstellbaren Endanschlägen eines an die Brechbacke angelenkten Steuergestänges
gelagerten Schwenkarm auf, der mit seinem freien Ende in eine Ausnehmung des Kupplungsrahmens
ein-5 greift und an seinem anderen Ende mit zwei Rastkerben versehen ist, mittels
deren er sich abwechselnd auf einen Federstößel abstützt. Hierdurch wird eine besonders
im Überlastungsfall nachteilige zeitliche Verzögerung des Umsteuervorganges sicher
vermieden.
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Der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antrieb verwendete Steuerschieber
besteht vorzugsweise aus zwei auf einer gemeinsamen Kolbenstange angeordneten Kolben,
durch deren gesteuerte Bewegung der der größeren Druckfläche des Arbeitskolbens
zugeordnete Zylinderraum abwechselnd mit der Zufuhrleitung bzw. mit der Rücklaufleitung
verbunden wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigt Fig.1 das Schema des Brecherantriebes bei einem Kettenförderer, Fig. 2
einen Ausschnitt aus Fig. 1.
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In Fig.1 bezeichnet 1 das Austragsende eines als Doppelkettenförderer
ausgebildeten Strebförderers, dessen Förderrichtung durch den. Pfeil x angedeutet
ist. Oberhalb des Fördertrums des Förderers sind an jeweils gegenüberliegenden Seiten
des Austragsendes je eine fest angeordnete und eine in horizontaler Ebene schwenkbar
gelagerte Brechbacke 2 bzw. 2 a derart angeordnet, daß sieh ein zum Austrag
hin verengender Abstand ergibt. Die Brechbacken 2, 2a sind ausreichend lang
bemessen, um sicherzustellen, daß während der Schwingbewegung der Brechbacke
2 a bei normaler Fördergeschwindigkeit das gesamte Fördergut während des
Durchlaufs einem Zerkleinerungsvorgang unterworfen wird.
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Die in horizontaler Ebene über den Mitnehmerstegen 1 a des Förderers
hinwegschwingende und hierbei in den Förderquerschnitt eingreifende Brechbacke 2a
ist auf einer vertikalen Achse 3 schwenkbar gelagert und bei 4 gelenkig mit
der Kolbenstange 5
eines Arbeitszylinders 6 verbunden.
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Mit 7 ist der Antriebsmotor und mit 8 eine innerhalb eines Flüssigkeitsbehälters
arbeitende, beliebig ausgebildete und über ein Getriebe 9 mit dem Motor gekuppelte
Pumpe eines Motorpumpenaggregates bezeichnet, dessen Druckleitung die Bezugsziffer
10 und dessen Rücklaufleitung die Bezugsziffer 11 zugeordnet ist.
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Die Druckleitung 10 ist über die Leitungsabschnitte
10a und 10b mit der den Rückhub bewirkenden Zylinderseite .des Arbeitszylinders
6 verbunden, während zwischen beide Leitungsabschnitte eine Zweigleitung 10 c mündet,
die an den Steuerzylinder 12 angeschlossen ist, in den gleichzeitig der Leitungsabschnitt
13 mündet, der den Steuerzylinder 12 mit der den Brechhub bewirkenden
Zylinderseite des Arbeitszylinders 6 verbindet.
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Die Rücklaufleitung 11 zum Motorpumpenaggregat ist ebenfalls am Steuerzylinder
12 angeschlossen.
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Mit 14 ist ein bei 15 an die schwingende Brechbacke 2 a angelenktes
Steuergestänge bezeichnet, das mit verstellbaren Anschlägen 14a und 14b ausgerüstet
ist, die mittelbar zur Umsteuerung des innerhalb des Steuerzylinders 12 verschieblich
geführten Steuerschiebers 12 a dienen.
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An die Druckmittelzuleitung 10 bzw. 13 zu der den Brechhub
bewirkenden Zylinderseite des Arbeitszylinders
6 ist ferner ein
Federzylinder 16 über eine Abzweigleitung 17 angeschlossen, dessen Kolbenstange
18 an einen bei 19 gelenkig gelagerten zweiarmigen Hebel 20 aasgelenkt ist, dessen
freier Hebelarm 20 a in die Bewegungsbahn des Steuerschiebers 12a eingreift.
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z Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist an Hand der Schemazeichnung
gemäß Fig. 2 näher erläutert: Fig. 2 veranschaulicht den Zustand im Zeitpunkt nach
Beginn des Brechhubes. In dieser Stellung wird das Druckmedium, von der Pumpe kommend,
über den Druckleitungsabschnitt 10 a und die sich daran anschließende Zweigleitung
10 c in den von den beiden Kolben 12 b und 12 c des Steuerschiebers
12 a eingeschlossenen Ringraum des Steuerzylinders 12 geleitet und
durch diesen über den Leitungsabschnitt 13 in die den Arbeitshub bewirkende
Zylinderseite des Arbeitszylinders 6, so daß dessen Kolben 5 a in der Zeichnung
nach links bewirkt wird.
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Gleichzeitig wird das vor dem Kolben 5 a auf der den Rückhub bewirkenden
Zylinderseite des Arbeitszylinders 6 befindliche Druckmedium über den Leitungsabschnitt
10 b zurück- und zufolge der in, der Größe unterschiedlichen Kolbenfläche
in die Druckmittelzuleitung 10 c zum Steuerzylinder 12 gedrückt.
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Infolge der größeren Arbeitsfläche des Kolbens 5
a
auf der den Brechhub bewirkenden Zylinderseite vollzieht sich bei gleichmäßiger
Druckmittelförderung der Pumpe 8 der Arbeitshub relativ zum Rückhub langsam, indessen
mit entsprechend größerer Kraft.
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Bei Beendigung des Brechhubes wird zufolge des Anschlages
14 b des mit der Brechbacke 2 a gekuppelten Steuergestänges 14 ein
ansonsten auch von Hand mittels eines Betätigungshebels 21 bedienbarer Rasthebel
22 aus der in Fig.2 dargestellten Endlage unter überwindung eines in Rastausnehmungen
23
eingreifenden und unter der Wirkung einer Schraubenfeder 24 stehenden
Federstößels 25 schlagartig in die gegenüberliegende Endlage gerückt, wodurch
der Steuerschieber 12.a ebenfalls in die gegenüberliegende Endlage verschoben wird.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung zwischen
dem Rasthebel 22 und dem Steuerschieber 12 a in der Weise ausgebildet, daß
der Schwenkarm 22a des Rasthebels 22 in eine Ausnehmung 26 eines sich
am Steuerzylinder führenden und parallel zu diesem verschieblich geführten Kupplungsrahmens
27 eingreift, zwischen dessen Stirnwänden 27 a und 27 b die an den Enden des Steuerzylinders
12 herausragenden Enden der Kolbenstange des ; Steuerschiebers 12a spielfrei, jedoch
lösbar eingepaßt sind. An den den Stirnwänden 27 a und
27 b gegenüberliegenden Seiten des Kupplungsrahmens
27 sind Führungsansätze 28 a und 28 b vorgesehen, mittels deren
das Steuergestänge 14 längsverschieblich geführt ist.
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Infolge der Verschiebung des Steuerschiebers 12a in die gegenüber
der Zeichnung entgegengesetzte Endstellung wird der den Steuerzylinder
12 mit der den Brechhub bewirkenden Zylinderseite des Arbeits- t zylinders
6 verbindende Leitungsabschnitt 13 mit der Rücklaufleitung 11 verbunden,
während andererseits der Leitungsabschnitt 10c durch den.. Ringraum zwischen den
beiden Kolben 12b und 12c des Steuerschiebers 12a abgeschlossen wird,
so daß nunmehr f das Druckmedium über die Leitungsabschnitte 10a und 10b in die
den Rückhub bewirkende Zylinderseite des Arbeitszylinders 6 gedrückt und hierdurch
der Arbeitskolben 5 a nach rechts verschoben wird, woraufhin nach Beendigung des
Rückhubes ein neues Arbeitsspiel beginnt.
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Während der Steuerzylinder 12 auf der in der Zeichnung links
dargestellten Zylinderseite offen ist, ist die rechte Stirnseite mittels einer Dichtung
29 verschlossen, um das Ausströmen von Druckflüssigkeit zu verhindern, wenn die
Rücklaufleitung 11 mit der Druckmittelleitung 13 über die rechte Zylinderhälfte
des Steuerzylinders 12 verbunden ist.
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An die Druckmittelzuleitung zu der den Brechhub bewirkenden Zylinderseite
des Arbeitszylinders 6, und zwar an den den Steuerzylinder 12 mit dem Arbeitszylinder
6 verbindenden Leitungsabschnitt 13 (vgl. Fig. 2) oder an die Zweigleitung
10 c (vgl. Fig.1), ist ein Federzylinder 16 mittels einer Abzweigleitung
17
angeschlossen, die in die eine Stirnwand mündet, während auf der dieser
gegenüberliegenden Seite des Kolbens 16 a eine in ihrer Charakteristik vorzugsweise
einstellbare Schraubendruckfeder (nicht dargestellt) 30 eingeschaltet ist, durch
die gleichzeitig die Kolbenstange 18 hindurchgeführt ist, welche ihrerseits an den
zweiarmigen Hebel 20 aasgelenkt ist, dessen freier Hebelarm 20 a in den Verschiebeweg
des mit dem Steuerschieber 12 a gekuppelten Kupplungsrahmens 27 eingreift.
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Die Wirkungsweise der hydraulischen Überlastungssicherung ist folgende:
Die Druckfeder 30 der Sicherheitseinrichtung 16 ist derart eingestellt, daß bei
normalem Brechwiderstand während des Brechhubes der über die Zweigleitung 17 auf
die Fläche des Kolbens 16 a einwirkende Druck des Druckmediums der Feder
30 das Gleichgewicht hält, wodurch der Hebel 20 in der in der Zeichnung dargestellten
Ruhelage gehalten wird.
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Steigt der Druck in der Druckmittelzuleitung 10 a, 10 c und 13 während
des Brechhubes, beispielsweise infolge eines nicht zerkleinerungsfähigen Gegenstandes,
in unzulässiger Weise an, steigt auch der Druck in der Zweigleitung 17 der Sicherheitseinrichtung
16, so daß das Gleichgewicht gestört und der Kolben 16a mit der Kolbenstange 18
unter Mitnahme des an diesen aasgelenkten Armes des Hebels 20 nach rechts
gerückt wird. Hierdurch schlägt der freie Hebelarm 20 a stirnseitig gegen
den Kupplungsrahmen 27, wodurch dieser zusammen mit dem Steuerschieber12a
unter Vermittlung des unter der Wirkung des Federstößels 25 stehenden Rasthebels
22 schlagartig in die gegenüberliegende Endstellung gedrückt wird, so daß
der Steuerschieber 12a den im Brechhub begriffenen Arbeitskolben 5 a vorzeitig
in den Rückhub umsteuert.
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Diese vorzeitige Unterbrechung des Brechhubes unter gleichzeitiger
Einleitung des Rückhubes hält so lange an, wie das Hindernis durch die wechselnde
Schlagbeanspruchung der Brechbacke 2 a nicht zerkleinert oder in anderer
Weise nicht beseitigt ist.
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Nach Beseitigung des Hindernisses verlängert sich der Brechhub automatisch
wieder auf die normale Hublänge, so daß die Anlage wieder normal weiterarbeitet.
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An Stelle des mit dem Rasthebe122 gekuppelten, von Hand zu betätigenden
Hebels 21 kann ein. von Hand bedienbarer Handhebel vorzugsweise zusätzlich zu dem
mit der automatischen überlastungssicherung gekuppelten Hebel 20 derart im
Bereich des Verschiebeweges des Steuerschiebers 12 a bzw. des Kupplungsrahmens
27 angeordnet sein, daß der Brechhub jederzeit auch von Hand unterbrochen
und der
Arbeitszylinder 6 vorzeitig in den Rückhub umgesteuert werden
kann. Die zusätzliche Anbringung eines insbesondere nur den Brechhub unterbrechenden
Handhebels neben der selbsttätig arbeitenden Überlastungssicherung hat in manchen
Fällen den Vorteil, in den Arbeitsrhythmus des Brechers willkürlich auch dann eingreifen
zu können, wenn zwar der für das Ansprechen der automatischen Überlastungssicherung
erforderliche Druck in der Druckmittelleitung nicht oder noch nicht erreicht ist,
es aber aus anderen Gründen notwendig oder zweckmäßig erscheint, eine Verkürzung
des Brechhubes bzw. eine vorzeitige Umsteuerung in den. Rückhub vorzunehmen, beispielsweise
bei bestehender Unfallgefahr.