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Kreiselbrecher mit einem einen Kern und einen Mantel umfassenden Brechkegel
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kreiselbrecher, dessen Brechkegel einen Kegelkern
und einen mittels eines in Achsrichtung wirkenden Druck-und Befestigungselementes
auf diesen aufpaßbaren Kegelmantel umfaßt.
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Es ist bekannt, daß der Brechkegel eines Kreiselbrechers erheblichen
Beanspruchungen unterliegt. Aus diesem Grund wird im allgemeinen der Brechkegel
mit einem Mantel aus verschleißfestem Material, vorzugsweise Manganhartstahl, versehen,
der auf dem Kern z. B. mittels einer Mutter befestigt wird. Dabei ist es notwendig,
zwischen den beiden Elementen Kern und Mantel eine Auflage herzustellen, die auch
bei den während des Betriebes auftretenden Beanspruchungen erhalten bleibt. Dieses
gilt in besonderem Maß für die Auflage der unteren, d. h. durchmessermäßig größten
und am höchsten beanspruchten Teile der beiden Kegel. Betriebsstörungen und Schäden
sind eine fast unvermeidliche Folge einer fehlerhaften oder nur unvollkommenen Auflage
dieser Teile. Diese Gefahr ist besonders groß bei flachen und niedrigen Brechkegeln,
wie sie z. B. für bestimmte Feinbrecherbauformen verwendet werden.
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Verschiedene Methoden sind bekannt, deren Ziel die Herstellung einer
jeder Beanspruchung standhaltenden Auflage ist. Von diesen brauchen hier nur die
betrachet zu werden, die den Einbau des Brechkegelmantels am Einsatzort ermöglichen
und daher allein schon aus wirtschaftlichen Gründen in der Praxis ausschließlich
in Frage kommen.
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Es ist bekannt, daß die Kegelsitzflächen des Kegelkerns und des -mantels
entsprechender Lehren so sorgfältig bearbeitet (gedreht oder geschliffen) werden,
daß genau passende und austauschbare Teile erzeugt werden und zum Einsatz kommen.
Nun hat sich aber in der Praxis gezeigt, daß diese sorgfältige Fertigung zwar anfänglich
gute Auflagen der genannten Elemente zu gewährleisten vermag, aber eine ausreichende
Standzeit des Brechkegelmantels hierdurch nicht erzielt werden kann.
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Dies gilt insbesondere für die bereits erwähnten flachen Brechkegel.
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß in diesem Fall insbesondere der untere Teil
des Kegelmantels zufolge der auf ihn einwirkenden schlagenden und walkenden Belastung
zum Aufwalzen und Abheben vom Kern neigt. Dies wird noch verstärkt durch die Eigenschaft
des Manganhartstahls, unter der Betriebsbelastung zu »wachsen«. Es kommt hinzu,
daß die während des Betriebs durch die Lagerung des Brechkegels und durch den Brechvorgang
selbst erzeugte Wärme auf den Kegelkern und den Kegelmantel übertragen wird. Da
der Grundkörper (Kern) des Brechkegels aus Kohlenstoffstahl oder Stahlguß gefertigt
wird, der Kegelmantel aber aus Manganhartstahl besteht, dehnen sich der Kern und
der Kegelmantel verschieden aus. Der Ausdehnungskoeffizient für Manganhartstahl
ist das 1,5fache desjenigen für Stahl, so daß die unterschiedliche Wärmedehnung
das Abheben des Mantels vom Kern begünstigt: Ist aber erst einmal ein Aufwalzen
oder Abheben des Mantels, insbesondere im Bereich des größten Durchmessers eingetreten,
dann ist ein Nachschlagen des Mantels oder ein Nachziehen der Brechkegelrnutter,
wenn überhaupt möglich, wenig oder gar nicht wirksam.
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Versuche, eine beständige Auflage dadurch zu erzielen, daß man den
Kegelmantel erhitzt und auf den Kern aufschrumpft und somit den Kegelmantel vorspannt,
haben zwar eine Verbesserung, aber keine genügend befriedigende Lösung gebracht,
ganz abgesehen davon, daß an der Betriebsstelle Mittel zur Erhitzung des Mantels
meistens nicht oder nur beschränkt verfügbar sind.
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Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Kegelmantel und der
Kern so gefertigt werden, daß zwischen beiden ein Zwischenraum verbleibt, der bei
der Montage z. B. mit Kunstharzmischungen ausgegossen wird. Der Zweck dieses Ausgusses
ist es, eine pufferartige Zwischenschicht zu schaffen, die aber im Gegensatz zu
der erfindungsgemäßen Mantelkonstruktion kein Nachziehen des Mantels gestattet bzw.
keine Vorspannmöglichkeit bietet. Insbesondere läßt eine Künstharzausfütterung bei
weitem nicht so hohe Flächenpressungen zu, wie eine Auflage Stahl auf Stahl, die
erst die volle Schlagausnutzung gestattet. Ebenso wird die Verarbeitung von Heißglut
im Brecher für den Fall der Kunstharzausfütterung eingeschränkt, da diese nur eine
begrenzte Temperatur-
Beständigkeit in Bereichen von über 90° C
besitzt. Die Verwendung verschiedener Gemische und Zusätze zur Erreichung einer
höheren Temperaturbeständigkeit macht die Zubereitung der Kunstharzzwischenschicht
am Montageort noch schwieriger.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Brechkegelmantel und
den Kern konstruktiv derart auszubilden, daß die Auflage zwischen beiden Teilen
durch die Betriebsbeanspruchung, insbesondere des Mantelmaterials, nicht beeinträchtigt
wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kegelwinkel
des Kerns vor dem Aufpassen größer ist als der Kegelwinkel der Innenseite des Mantels.
Dabei ist in üblicher Weise als Kegelwinkel der Winkel an der Kegelspitze definiert.
Durch diese Lösung ergibt sich, daß bei ungefähr gleich großem Basisdurchmesser
der beiden Kegelkörper vor dem Anziehen des Befestigungselementes der Mantel nur
im Bereich seines größten Durchmessers auf dem Kern aufliegt. Um eine sich über
die volle Höhe der anliegenden Kegelfläche erstreckende Auflage herzustellen, ist
es zweckmäßig, das Befestigungselement für den Mantel, z. B. eine Mutter, zu benutzen.
Durch Anziehen der Mutter drückt man den Kegelmantel auf den Kern herunter, wobei
man eventuell auch so verfahren kann, daß man die Mutter zunächst so weit anzieht,
daß zuerst beispielsweise nur etwa zwei Drittel der kegeligen Flächen aufeinanderliegen
und ein volles Aufliegen nach einiger Betriebszeit durch Nachziehen der Mutter erreicht
wird.
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Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Kegelbrecher und die relative Lage von Kegelmantel und Kern vor dem Anziehen der
Mutter; F i g. 2 zeigt einen Querschnitt des in F i g. 1 dargestellten Kegelbrechers
nach vollständigem Anzug der Mutter; F i g. 3 zeigt einen Teilquerschnitt der Kegelwände
in größerem Maßstab, wie sie vor dem Anziehen der Mutter zueinanderliegen; F i g.
4 zeigt einen Teilquerschnitt der Kegelwände in größerem Maßstab bei einer Ausführungsform
mit geknickter Kegelflanke der Innenseite des Mantels.
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Wie in F i g. 1 dargestellt, ist auf einem Kegelkern 1 mit dem Kegelwinkel
a ein Kegelmantel 2 aufgesetzt, dessen Kegelwinkel ß seiner Innenseite kleiner als
der des Kerns ist. Ein zylindrischer Ansatz 3 am Scheitel des Kerns 1 ragt
durch eine im Kegelmantel 2 vorgesehene Öffnung hindurch und ist mit einem an seinem
freien Ende beginnenden und sich etwa über seine halbe Länge erstreckenden Gewinde
versehen. Dieses Gewinde dient zur Aufnahme einer Mutter 4, durch die der Mantel
2 über ein Stahlzwischenglied 5 auf dem Kern 1 befestigt wird. Mit 6 ist der äußere
Brechring bezeichnet.
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Vor dem Anziehen der Mutter 4 liegt der Mantel 2, wie insbesondere
aus F i g. 3 ersichtlich, nur im Bereich seines größten Durchmessers auf dem Kern
auf. Die Auflagefläche der aufeinanderliegenden Kegel vergrößert sich und wächst
auf die volle Höhe in dem Maß, wie die Mutter 4 angezogen wird. Man kann dabei so
vorgehen, daß bei der Montage des Mantels die Mutter 4 zunächst so weit angezogen
wird, daß die Kegelflächen nur über einen Teil ihrer Höhe aufliegen, z. B. nur über
die Hälfte oder zwei Drittel ihrer Höhe. In diesem Fall bietet sich die Möglichkeit
des späteren Nachziehens der Mutter bzw. Aufpassens der Kegelflächen über ihre gesamte
Höhe. Dieses stufenweise Aufpassen ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.
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Obwohl es einer der Vorteile der Erfindung ist, den Mantel 2 ohne
Vorwärmen auf den Kern 1 montieren zu können, steht einer Vorwärmung nichts entgegen,
da hierdurch das Aufpassen weniger kraftaufwendig wird und der beim Aufpassen auftretende
Axialdruck geringer wird.
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Die Winkeldifferenz y bzw. das Zugabemaß »s« (vgl. F i g. 5) lassen
sich von Fall zu Fall nach den zulässigen Materialspannungen bestimmen, gegebenenfalls
unter Berücksichtigung entsprechender Zugaben für die Längs- und Querschrumpfung.
Bei einem typischen Feinbrecher mit einem Kern, dessen Kegelwinkel a etwa 90°, dessen
größter Außendurchmesser etwa 800 mm und dessen kleinster Außendurchmesser 300 mm
ist, beträgt das Maß »s« z. B. 1,5 mm bzw. die Winkeldifferenz y etwa 10 Winkelminuten.
Das Stahlzwischenglied 5 kann durch ein elastisches Zwischenglied ersetzt werden,
damit der Kegelmantel unter elastischer Vorspannung federnd und in gewissen Grenzen
selbst nachziehend angedrückt gehalten wird. Statt eine sich über die gesamte kegelige
Fläche jedes der beiden Kegel erstreckende Passung herzustellen, genügt meistens
auch eine Passung, die auf Stege und/oder Ringe beschränkt ist. Diese sind als Wandvorsprünge
ausgebildet und erstrecken sich in Abständen über die gesamte Höhe der Kegel.
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Es kann vorteilhaft sein, die Innenseite des Mantels mit geknickter
Kegelflanke auszuführen, wie es F i g. 4 in vergrößertem Maßstab als Teilquerschnitt
zeigt, da eine Auflage des Mantels auf dem Kern im Bereich der kleinsten Durchmesser
nicht unbedingt erforderlich ist und so eine Ersparnis bei der Bearbeitung der Kegelflanken
erzielt werden kann.
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Außerdem ermöglicht eine derartige Flankenform eine bessere Abfederung
des Mantels und in gewissen Grenzen ein selbständiges Nachziehen. Statt einer geknickten
Kegelflanke der Innenseite des Mantels kann diese auch ballig ausgeführt werden.
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An Stelle der im Ausführungbeispiel vorgesehenen Befestigung des Mantels
mit einer Mutter können auch andere Befestigungselemente verwendet werden, wie z.
B. hydraulisch betätigte Elemente.