DE19634639A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verformung von Gesteinen und Gesteinsgemischen - Google Patents

Description

Gemäß des Oberbegriffs der Hauptansprüche befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einer Vorrichtung und einem Verfah­ ren zum Verformen und Zerkleinern von Gesteinen und Gesteins­ gemischen mit einem Walzenmechanismus, der unterhalb eines Beschickungsbehältnisses angeordnet ist, insbesondere mit ei­ nem neuartigen Verfahren, Gesteine und andere recyclebaren harten Stoffe, wie beispielsweise Glas, Porzellan oder Beton an der Oberfläche zu bearbeiten und zu zerkleinern.

Im Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zum Zerkleinern von grobstückigen Gesteinen und Gesteinsgemischen wohl bekannt. Die bekannten vergleichbaren Vorrichtungen ar­ beiten in der Regel meist mit einem Zerkleinerungsmechanis­ mus, der aus einer Walze besteht, die an der Oberfläche mit Zähnen oder Meißeln besetzt ist. Das zu bearbeitende Bruchgut gelangt dann über einen Behälter zwischen die Walzenoberflä­ che und ein Rost, wobei das grobstückige Bruchgut auf eine bestimmte mittlere Größe zerkleinert wird.

Nachteilig an derartigen Vorrichtungen und Verfahren wird im allgemeinen empfunden, daß die nach dem oben beschriebenen Prinzip betriebenen Vorrichtungen zu langsam sind, so daß der Durchsatz des Bruchguts zu klein wird. Ferner ist es mit den bekannten Vorrichtungen derzeit nicht möglich, daß das Bruch­ gut an der Oberfläche eine besondere Behandlung erfährt, die zum Ziel hat, daß das Bruchgut eine spezielle Form annimmt. In manchen Fällen ist es nämlich wünschenswert, verhältnismä­ ßig gleichmäßige und runde Bruchstücke zu erhalten, die für den nachfolgenden Recyclevorgang von Bedeutung sein können. Dies Verlangen kann mit den bekannten Mitteln im Stand der Technik derzeit nicht erzielt werden.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor­ richtung und ein Verfahren bereitzustellen, die harte regel­ bare Gesteine und Gesteinsgemische zerkleinern und in ihrer Form verändern, wobei Zuverlässigkeit und hoher Durchsatz an Material gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der un­ abhängigen Hauptansprüche gelöst.

Erfindungsgemäß ist die gemäß des Oberbegriffs bezeichnete Vorrichtung gekennzeichnet durch zwei sich gegensinnig schnell drehende Walzen, deren Mantel fläche einerseits belie­ big geformte Ausnehmungen und andererseits stegartige Erhö­ hungen aufweisen, die sich über die gesamte Länge der Walzen erstrecken, wobei der Abstand zwischen den Walzen justierbar ist und das Beschickungsbehältnis so ausgebildet ist, daß das Bruchgut gleichmäßig über dem Spalt der Walzen verteilt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verformen und Zerkleinern von Gesteinen und Gesteinsgemischen ist dadurch gekennzeich­ net, daß das Bruchgut mittels einer geeigneten Zuführung gleichmäßig in den Zwischenraum zwischen zwei sich gegensin­ nig schnell drehende Walzen gebracht wird, wobei der Zwi­ schenraum zwischen den Walzen so einzustellen ist, daß keine Häufungen auftreten und die Oberfläche des einzelnen Bruch­ guts durch Ausnehmungen in den Walzen und langgestreckte Ste­ ge auf der Oberfläche der Walzen bearbeitet werden.

Als vorteilhafte Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird es empfunden, wenn die Walzen als hohle Trommeln ausgebildet sind, in deren Mantel Bohrungen beliebiger Form und Größe eingebracht sind und über die gesamte Mantelfläche stegartige Erhöhungen geführt werden, deren Querschnittsprofil verschie­ dene Formen annehmen kann. Ein vorteilhaftes Querschnittspro­ fil ist beispielsweise dreieckig, wobei eine Grundlinie des Dreiecks auf der Oberfläche des Mantels liegt. Auch ist es für die Führung des Bruchguts vorteilhaft, wenn die stegarti­ gen Erhöhungen durchgehend ausgebildet sind und im Verlauf über die Walzen mindestens eine Richtungsänderung, d. h. eine Krümmung, erfahren. Im einfachsten Falle weisen die langge­ streckten Erhöhungen einen Knick etwa in der Mitte der Walze auf, so daß von den beiden langgestreckten Erhöhungen quasi ein Dreieck gebildet wird. Die Erhöhungen auf der gegenüber­ liegenden Walze haben zwar die gleiche Form, sind jedoch kom­ plementär zu der ersten Walze auf der Manteloberfläche der zweiten Walze. Je nach Walzenart ist es vorteilhaft, eine Mehrzahl von durchgehenden langgestreckten Erhöhungen auf die Walzen aufzubringen.

Ein weiteres wichtiges erfindungsgemäßes Merkmal der vorlie­ genden Erfindung stellen die über die gesamten Walzen ver­ teilten Ausnehmungen dar, deren Form im Prinzip beliebig sein kann, wobei jedoch die runde Ausnehmung als vorteilhaft ange­ sehen wird. Je nach Typus des Bruchguts kann auch eine ovale Ausnehmung gewählt werden. Der mittlere Durchmesser der er­ findungsgemäßen Ausnehmungen richtet sich nach der Größe des zu bearbeitenden Bruchguts. Für die Wirksamkeit und Lebens­ dauer der Walzen ist es von Bedeutung, daß die Kanten der Ausnehmungen scharfkantig sind und die Oberfläche gehärtet ist. Vorteilhaft ist es auch, den mittleren Durchmesser der Ausnehmungen der mittleren Größe des Bruchguts anzupassen, d. h. daß für große Bruchstücke große Ausnehmungen und für kleinere Ausnehmungen kleinere Durchmesser gewählt werden.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn mindestens eine der Wellen der Walzen mit einer starken Feder druckbeaufschlagt wird. Die Federbelastung bewirkt, daß bei zu großen harten Bruch­ teilen die Walze nach hinten ausweichen kann und somit nicht beschädigt wird. Die Enden der Walzen sind in einem Lager am Gestell der Vorrichtung befestigt, wobei vorteilhaft der Ab­ stand zwischen den beiden Walzen mittels einer Führungsschie­ ne für das eine Lager auf beiden Seiten einjustiert wird. Die Größe des Spalts richtet sich nach der Größe der Bruchstücke.

In vorteilhafter Weise wird jede einzelne Walze von einem An­ trieb mit einem Getriebe in Rotation versetzt. D.h. also, daß für zwei Walzen zwei Motoren und zwei Getriebe vorzusehen sind.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im nun folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen im Detail näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Walzen (2, 3) mit dem darüberliegenden Beschickungs­ behältnis (11);

Fig. 3a bis c eine schematische Darstellung der Ausnehmungen (6) mit deren Kanten (15, 15′, 15′′);

Fig. 4a bis c eine schematische Darstellung des Querschnitts (14, 14′, 14′′) der langgestreckten Erhöhungen (7).

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in perspekti­ vischer Darstellung gezeigt. Die einzelnen Komponenten der Vorrichtung befinden sich in einem Rahmen 1, der aus zwei U-förmigen Stahlträgern besteht, die wiederum durch zwei weite­ re U-förmige Stahlträger 4, 4′ miteinander verbunden sind. Zwischen den Trägern 4 und 4′ sind die erfindungsgemäßen Wal­ zen 2, 3 drehbar an den Wellen 10 gelagert. Die Walzen 2, 3 werden jeweils durch einen getrennten Antrieb in Rotation versetzt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in dieser Darstellung jedoch nur ein Antrieb gezeigt, der aus einem Elektromotor 8 und einem Getriebe 9 besteht. Das Getriebe 9 steht über einen Riemen 9′ oder eine Kette mit dem Elektromo­ tor 8 in Verbindung. Das Getriebe 9 ist an die Welle 10 der Walzen 2, 3 mechanisch angelenkt. Der Elektromotor 8 sitzt oberhalb des Rahmens 1 auf einer nicht näher zu erläuternden Befestigung. Auf den Walzen 2, 3 sind die erfindungsgemäßen Ausnehmungen 6 und die stegartigen Erhöhungen 7 deutlich zu erkennen. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel der langge­ streckten Stege 7 auf der Oberfläche der Walzen 2, 3 weisen die Stege 7 etwa in der Mitte der Walze einen Knick 13 auf, so daß ein Dreieck gebildet wird. Die Anzahl der Stege 7 richtet sich im wesentlichen nach dem Umfang der Walze 2, 3. Der Abstand zwischen den einzelnen langgestreckten Erhöhungen 7 ist jedoch so zu wählen, daß die Mitnahme und Bearbeitung des Bruchguts 12 gewährleistet ist. Die Form der langge­ streckten Stege 7 über die Länge der Walzen auf der gegen­ überliegenden Walze ist komplementär zur ersten und greift praktisch in den Zwischenraum der beabstandeten langgestreck­ ten geformten Erhöhungen 7 ein. Die Walzen 2, 3 werden gegen­ sinnig in Rotation versetzt, so daß die beiden Walzen 2, 3 aus der Draufsicht in der Mitte nach unten bewegt werden. Da­ durch wird das Bruchgut 12 durch den Spalt der beiden Walzen 2, 3 nach unten gedrückt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Walzen 2, 3 als Trommeln ausgebildet. Dabei weisen die beiden Trommeln einen Außendurchmesser von 460 mm bei einer Länge von 610 mm auf. Die Dicke des Mantels beträgt 30 mm. Die Trommeln sind auf einer 75 mm Durchmesser starken Welle 10 montiert. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommeln ist variabel und richtet sich nach dem zu bearbeitenden Bruchgut 12. Eine typische Umdrehungszahl kann mit 300/min. angegeben werden. Dabei wird eine Produktionsleistung von ca. 200 Tonnen pro Stunde erzielt. Der Abstand zwischen den bei­ den Trommeln ist, wie bereits oben erwähnt, justierbar und kann zwischen 10 und 100 mm eingestellt werden.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung mit den zwei gegensinnig rotierenden Walzen 2 und 3 mit dem darüber angeordneten Beschickungsbe­ hältnis 11, das mit seiner unteren Öffnung 11′ mittig über dem Walzenspalt 19 angeordnet ist. Die untere Öffnung 11′ des Behältnisses 11 erstreckt sich praktisch über die gesamte Länge der Walzen 2, 3, wobei die Öffnung 11′ dicht über den Walzen derart angeordnet ist, daß die direkt über dem Spalt 19 stehenden Seitenwände der Form der Walzen 2, 3 angepaßt ist. Die Form des Auslaufs des Behältnisses 11 ist so ge­ wählt, daß das Bruchgut gleichmäßig und ohne Stauungen auf die rotierenden Walzen 2, 3 auftrifft, so daß keine Häufungen im Walzenspalt 19 gebildet werden. Die Flächen der Wände 20 des Aus­ laufs des Behältnisses 11 stehen senkrecht aufeinander, so daß eine quaderförmige Tülle 11′, die sich über die Walzen 2, 3 erstreckt, gebildet wird. Der Abstand des Endes der Tülle 11′ zu den Walzen 2, 3 beträgt etwa 3 bis 5 cm.

Eine der Wellen 10 der Walzen ist an beiden Seiten an eine starke Druckfeder 21 angelenkt, wobei die Welle 10 in einem Lager 17 gehalten wird. Das Lager 17 ist wiederum in einer Führungsschiene 18 gehaltert, um so eine senkrecht zur Welle 10 hervorgerufene Bewegung sicher zu gewährleisten. Diese Be­ wegung tritt dann ein, wenn das Bruchgut 12 zu groß oder zu hart ist. Dadurch treten bei Eintritt von Eisenteilen, wie es häufig der Fall ist, keine Komplikationen auf, da beim Durch­ tritt des Eisens dieser nicht im Spalt 19 hängenbleiben kann. Die andere Welle der Walze 3 ist ebenfalls in einem Lager 17′ gehaltert, wobei das Lager 17′ fest mit dem Rahmen 1 verbun­ den ist.

Infolge der relativ hohen Drehgeschwindigkeit der Walzen 2, 3 erfahren die Bruchstücke an ihren Kanten durch die Ausnehmun­ gen 6 und die langgestreckten Stege 7 an der rauhen Oberflä­ che kräftige Schläge, wodurch Teile des Bruchguts 12 abge­ trennt werden. Eine weitere Krafteinwirkung auf das Bruchgut 12 wird durch den langgestreckten Spalt 19 ausgeübt, wodurch ebenfalls eine Bearbeitung des Bruchguts stattfindet.

In den Fig. 3a bis 3c sind ausschnittsweise mögliche Formen der Ausnehmungen 6 in den Walzen 2, 3 schematisch darge­ stellt. Fig. 3a zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Aus­ nehmung 6, die hinterschliffen ist. Direkt an der Oberfläche der Trommel weist die Ausnehmung 6 eine scharfe Kante 15 auf, die oberflächengehärtet ist. Im einfachsten Falle ist die Ausnehmung 6 zylindrisch, deren Kanten ebenfalls gehärtet sind. In Fig. 3b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ausnehmung 6 dargestellt. Hier liegen die Kanten 15′ etwa in der Mitte und an der Oberfläche der Trommel der Ausnehmung 6. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ausnehmung 6 ist in Fig. 3c gezeigt. Hier ist der Querschnitt der Ausnehmung 6 trich­ terförmig. Die Form der Ausnehmung 6 aus der Draufsicht ist unterschiedlich zu wählen und richtet sich nach der Art des Bruchguts 12. Im einfachsten Falle ist die Ausnehmung 6 eine zylindrische runde Bohrung. Weitere gebräuchliche Formen sind oval oder viereckig.

Fig. 4a bis 4c zeigt drei Ausführungsbeispiele des Quer­ schnitts der langgestreckten Erhöhungen 7 über die Länge der Walzen 2, 3. Ein vorteilhaftes Querschnittsprofil 14 ist dreieckig, bei dem eine Grundfläche des Dreiecks auf der Man­ teloberfläche der Walzen befestigt ist. Ferner können recht­ eckige 14′ oder trapezförmige 14′′ Querschnittsprofile ge­ wählt werden.

Claims (22)

1. Vorrichtung zum Verformen und Zerkleinern von Gesteinen und Gesteinsgemischen, mit einem Walzenmechanismus, der unterhalb eines Beschickungsbehältnisses (11) angeordnet ist, das das Brechgut (12) dem Walzenmechanismus zuführt, gekennzeichnet durch

• - zwei sich gegensinnig schnell drehende Walzen (2, 3), deren Mantelflächen (5) einerseits beliebige Ausnehmungen (6) und andererseits stegartige Erhöhungen (7) aufweisen, die sich über die gesamte Länge der Walzen (2, 3) er­ strecken, wobei
• - der Abstand zwischen den Walzen (2, 3) justierbar ist; und
• - das Beschickungsbehältnis (11) das Brechgut (12) gleich­ mäßig über dem Spalt des Walzenmechanismus (2, 3) ver­ teilt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Walzen (2, 3) als Trommeln ausgebildet sind, die im Inneren hohl sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die stegartigen Erhöhungen (7) durchgehend ausgebildet sind und im Verlauf über die Wal­ zen (2, 3) mindestens eine Richtungsänderung (Krümmung) erfahren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die stegartigen Erhöhun­ gen (7) etwa in der Mitte der Länge einen Knick (13) auf­ weisen.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Walze (2, 3) eine Mehrzahl von durchgehenden stegartigen Erhöhungen (7) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Krümmungen auf den sich ge­ genüberstehenden Walzen (2, 3) komplementär ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsprofil (14, 14′, 14′′) der stegartigen Erhö­ hungen (7) so ausgebildet ist, daß es die Mitnahme des Brechgutes (12) gewährleistet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Querschnittsprofil (14) drei­ eckig ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Querschnittsprofil der ste­ gartigen Erhöhungen (7) rechteckig (14′) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Querschnittsprofil (14′′) der stegartigen Erhöhungen (7) trapezförmig ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausnehmungen (6) in der Draufsicht eine beliebige Form annehmen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) rund sind und über die gesamte Mantelfläche jeder einzelnen Walze (2, 3) verteilt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) oval sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6) an ihrem Umfang feste oberflächenbehandelte scharfe Kanten (15, 15′, 15′′) aufweisen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die festen Kanten (15) direkt an der Manteloberfläche (5) beginnen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mittleren Durchmesser der Ausnehmungen (6) variabel sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mittleren Durchmesser der Ausnehmungen (6) sich nach der gewünschten Korngröße des zu bearbeitenden Brechgutes (12) richtet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der Walzen (2) senkrecht zur Welle (10) federbelastet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an jedem Ende der Welle (10) eine starke Druckfeder (16) angelenkt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stärke der Druckfeder (16) so bemessen ist, daß die Walze (2) bei zu großen und zu harten Bruchteilen (12) nach hinten ausweicht.

21. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Wellen (10, 10′) der Walzen (2, 3) drehbar ge­ lagert sind und das Lager (17) in einer Schiene (18) ge­ führt ist.

22. Verfahren zum Verformen und Zerkleinern von Gesteinen und Gesteinsgemischen, bei dem das Brechgut (12) durch ein Behältnis (11) auf einen Walzenmechanismus (2, 3) ge­ bracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Brechgut (12) mittels einer geeigneten Zuführung (11′) gleichmäßig in den Zwischenraum (19) zwischen zwei sich gegensinnig schnell drehende Walzen (2, 3) gebracht wird;
• - der Zwischenraum (19) zwischen den Walzen (2, 3) so ein­ zustellen ist, daß keine Häufungen auftreten;
• - die Oberfläche des einzelnen Bruchguts (12) durch Aus­ nehmungen (6) in den Walzen (2, 3) und langgestreckten Stege (7) auf der Oberfläche der Walzen (2, 3) bearbeitet werden.