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Die
Erfindung betrifft ein Brechwerkzeug für eine Brechvorrichtung.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Brechwerkzeug zur Befestigung
an einem Rotor einer Brechvorrichtung, die zur Zerkleinerung von
Brechgut einsetzbar ist.
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Das
Brechwerkzeug weist einen Körper mit einem endseitigen
Halteabschnitt auf. Mit diesem Halteabschnitt ist das Brechwerkzeug
in einer Aufnahme am Rotor der Brechvorrichtung festlegbar. Beabstandet
von dem Halteabschnitt ist am Körper des Brechwerkzeuges
ein Schlagabschnitt (Schlagkopf) als abgewandter Endabschnitt des
Körpers ausgebildet. An dem Schlagabschnitt ist eine Schleißfläche
ausgebildet. Befindet sich das Brechwerkzeug in der festgelegten
Stellung, montiert am Rotor der Brechvorrichtung, so weist das Brechwerkzeug
mit seinem Schlagabschnitt vom Rotor weg und kann durch Drehung
des Rotors auf einem Schlagkreis geführt werden, in dessen
Radius das zu brechende Brechgut bzw. Haufwerk zugeführt
wird.
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Im
Stand der Technik sind verschiedene Arten von Brechvorrichtungen
bekannt, z. B. Schlagwalzenbrecher oder Prallbrecher.
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Schlagwalzenbrecher
werden regelmäßig als Durchlaufbrecher eingesetzt,
wobei die angetriebene rotierende Schlagwalze mit den auswechselbaren
Brechwerkzeugen (sog. Schlagelementen) bestückt ist und
mit ihren Schlagabschnitten auf das zugeführte Haufwerk
einwirkt. Dieses Haufwerk kann z. B. von einem Kettenkratzförderer
unter den Rotor (z. B. Schlagwalze) gefördert werden.
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Aus
der
DE 44 10 309 C2 ist
ein Schlagwalzenbrecher bekannt, bei dem die Schlagelemente verschleißabhängig
in mehrere Stellungen in der Schlagwalze festlegbar sind. So kann
bei zunehmender Abnutzung der Schlagelemente eine Nachstellung der
Schlagelemente erfolgen, indem die abgenutzten Schlagelemente in
ihrer Stellung weiter aus der Schlagwalze herausgeführt
werden und in dieser Stellung festgelegt werden. In dieser nachgestellten Stellung
entfalten die Schlagelemente dann wieder die volle Brechwirkung.
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Je
nach Art der Brechvorrichtung sind die zugehörigen Brechwerkzeuge
unterschiedlich ausgebildet. Bei Schlagwalzenbrechern sind die Brechwerkzeuge
regelmäßig als langgestreckte stabartige Körper
ausgeführt, die sich mit ihrer Längsachse aus dem
Rotor erstrecken. Bei Prallmühlen kommen regelmäßig
sogenannte Schlagleisten zum Einsatz, die sich über einen
wesentlichen Teil der gesamten Rotorbreite erstrecken. Walzenbrecher
verwenden wiederum ebenfalls langgestreckte Brechwerkzeuge, die sich
stift- oder stabartig aus dem Rotor (der sog. Walze) erstrecken.
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Derartige
Brecheinrichtungen mit einem Rotor sind höchst effektiv
bei der Zerkleinerung von Haufwerk. Als Nachteil dieser Einrichtungen
gegenüber alternativen Brechermethoden (z. B. Backenbrechern)
sind jedoch die im Verhältnis höheren Verschleißkosten
und auch die kürzeren Standzeiten aufgrund der durch den
Verschleiß erforderlichen Wartung.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Brechwerkzeug für Schlageinrichtungen
zur Verfügung zu stellen, welches die Betriebskosten von
Brecheinrichtungen senkt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Brechwerkzeug
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Das
Brechwerkzeug der eingangs genannten Art weist in seiner Schleißfläche
wenigstens eine von schlagfestem Schlagmaterial freie Ausnehmung auf.
Diese wenigstens eine Ausnehmung erstreckt sich in ihrer Tiefenrichtung
im Inneren des Brechwerzeugs wenigstens teilweise durch den Schlagabschnitt
hindurch, in Richtung des Halteabschnitts, der am abgewandten Ende
des Brechwerkzeugs ausgebildet ist.
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Die
Ausnehmung ist im Inneren der Schleißfläche und
beabstandet von den seitlichen Begrenzungen der Schleißfläche
ausgebildet. Um die Ausnehmung herum ist demnach zu allen Seiten
ein Rand aus dem schlagfesten Material ausgebildet, aus dem das
Brechwerkzeug besteht.
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Die
Ausbildung einer freien Ausnehmung in dem Brechwerkzeug verringert
bei identischen Außenmassen des Brechwerkzeugs die zur
Herstellung des Brechwerkzeugs erforderliche Materialmenge erheblich.
Gleichzeitig wird die mechanische Stabilität des Brechwerkzeugs
bei geeigneter Größenwahl und Ausbildung der Ausnehmung
nicht übermäßig geschwächt,
insbesondere durch die im Innern der Fläche angeordnete Öffnung.
Es hat sich gezeigt, dass mit einem derartigen Brechwerkzeug erhebliche
Materialeinsparungen (20% und mehr) erzielbar sind, ohne die Leistungsfähigkeit
einer entsprechenden Brechvorrichtung in entsprechendem Maße
zu verringern.
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Außerdem
hat sich gezeigt, dass bei geringerem Materialeinsatz für
die Brechwerkzeuge sogar eine Verlängerung der Standzeiten
erzielbar ist. Dies kann darin begründet sein, dass durch
die freie Ausnehmung eine erheblich verbesserte thermische Ableitung
der Reibungswärme erfolgt. Die Erwärmung von Brechwerkzeugen
ist grundsätzlich sowohl von der Fördergeschwindigkeit
(der Menge des zugeführten Haufwerks) als auch der Motordrehzahl
(und damit der Schlagfrequenz) abhängig. Dabei hängt
die Erwärmung der Brechwerkzeuge mit dem Verschleiß unmittelbar
zusammen, d. h. eine verstärke thermische Belastung verringert
die Standzeiten. Erfindungsgemäß werden durch
die Schaffung einer freien Ausnehmung in dem Brechwerkzeug zwei
positive Effekte erzielt, nämlich einerseits die Einsparung von
erheblichen Materialmengen und andererseits die Verringerung der
thermischen Belastung der Brechwerkzeuge und damit verbunden eine
Verlängerung der Standzeit.
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Es
ist also überraschenderweise der Fall, dass die Gesamtleistung
des Systems erhalten oder sogar verbessert wird, obwohl die einzelnen
Brechwerkzeuge durch die Materialwegnahme ggf. eine mechanische
Schwächung erleiden. Dies scheint jedoch durch die verbesserte
thermische Entlastung überkompensiert zu werden.
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Die
freie Ausnehmung kann beliebig ausgeführt sein, z. B. mit
rundem (kreisförmigem oder ellipsenförmigem),
eckigem oder mit sonstiger Querschnittsform ausgebildet sein. Die
Brechwerkzeuge können bereits mit einer Ausnehmung gegossen werden
oder die Ausnehmung wird nachträglich durch Bohren, Fräsen
oder eine sonstige Bearbeitungstechnik erzeugt.
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Sofern
der Rotor in einer Weise ähnlich derjenigen ausgebildet
ist, die in der oben genannten Druckschrift (
DE 44 10 309 C2 ) beschrieben
ist, können die Brechwerkzeuge (hier Schlagelemente) bei Verschleiß oder
ggf. auch bei Bruch des schlagenden Kopfendes nachgestellt werden.
Je nachdem, wie weit sich die freie Ausnehmung in den Körper
des Brechwerkzeuges hinein erstreckt, ist bei der Abnutzung jederzeit
eine freie Ausnehmung in der Schleißfläche ausgebildet
(es wird ja der Rand um die Ausnehmung herum abgetragen) oder es
wird bei der Abnutzung irgendwann der Grund der Ausnehmung erreicht
und die Schleißfläche besteht dann aus Vollmaterial.
Regelmäßig werden Schleißelemente erfindungsgemäß so
ausgebildet, das es die Länge der Brechwerkzeuge (hier
Schlagelemente) erlaubt, die Nachstellung mehrmals vorzunehmen z.
B. in drei oder mehr Stufen. Auf diese Weise kann das Verhältnis
des effektiv genutzten Materials gegenüber dem bei endgültigem
Verschleiß des Materials verbleibenden Materials optimiert
werden.
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Bezüglich
der Ausführung einer Schlagwalze und der Anbringung der
entsprechenden Schlagelemente wird auf die genannte Druckschrift
verwiesen. Alternativ sind selbstverständlich beliebige
andere Arten der Befestigung von Brechwerkzeugen am Rotor möglich.
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Die
Querschnittsgröße der Ausnehmung kann in Abhängigkeit
von der Ausführung des Brechwerkzeuges und den Anforderungen
der Brecheinrichtung gewählt werden. Es ist z. B. möglich,
eine Öffnung in Größe eines Flächenanteils
von 20% auszubilden. Jedoch sind auch geringere oder größere Aussparungen
möglich. Der Fachmann kann den Einfluss der Formgebung
und der Größe einer Ausnehmung auf die mechanische
Stabilität des Brechwerkzeuges durch bekannte Berechnungsverfahren abschätzen
oder in empirischen Versuchen auf die jeweiligen Anforderungen anpassen.
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Vorzugsweise
ist das Brechwerkzeug als Körper ausgebildet und die Ausnehmung
ist ein langgestreckter Hohlraum im Inneren des Brechwerkzeuges,
dessen Längsachse sich parallel zu einer Sekante des Rotors
der Brecheinrichtung erstreckt.
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Langgestreckte
Brechwerkzeuge kommen insbesondere bei der Verwendung in Schlagwalzenbrechern
zum Einsatz. Es handelt sich dabei um stabartige Brechwerkzeuge
(die sog Schlagelemente), die im Endbereich eines Endes des Körpers
eine Schleißfläche aufweisen, die z. B. auch angeschrägt sein
kann. Koaxial zu der Längsachse der Brechwerkzeuge (Schlagelemente)
erstreckt sich die Ausnehmung in dem Körper der Brechwerkzeuge
bis zu einer vorgegebenen Ausnehmungstiefe oder auch vollständig
durch das Brechwerkzeug hindurch. Die äußere Umfangslinie
des Querschnitts eines solchen Brechwerkzeuges in einer Ebene quer
zu dessen Längsachse kann in Form eines beliebigen Polygons ausgeführt
sein, regelmäßig handelt es sich um eine Umfangsform
in Gestalt eines Rechtecks, teilweise mit einem aufgesetzten Trapezabschnitt,
so dass ein sechseckiger Körper entsteht.
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Andere
Brechwerkzeuge ragen im Gegensatz zu Schlagelementen bei Schlagwalzenbrechern nicht
mit ihrer größten Längserstreckung aus
dem Rotor heraus. Schlagleisten erstrecken sich mit ihrer größten
Längserstreckung z. B. entlang der Drehachse des Rotors.
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Bei
allen Brechwerkzeugen oder Schlagelementen ist die Ausnehmung jedoch
erfindungsgemäß so ausgebildet, dass sich die
Ausnehmung in Richtung einer Sekante des Rotors erstreckt, an dem das
Brechwerkzeug befestigt oder montiert wird. Bei einigen Brechwerkzeugen
ist die Ausnehmung entsprechend in Richtung der Längserstreckung
des Brechwerkzeugs bzw. Brechelements ausgebildet, bei anderen Brechwerkzeugen
(z. B. Schlagleisten) erstreckt sich die Ausnehmung hingegen quer
zu der größten Längserstreckung des Brechwerkzeugs.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Ausnehmung mit einem runden Querschnitt ausgebildet. Eine derartige
Ausnehmung kann z. B. leicht durch eine Bohrung in das Material des
Brechwerkzeugs hergestellt werden. Außerdem ist eine derartige
runde Ausnehmung für die mechanische Stabilität
und Spannungsverteilung des Brechwerkzeugs regelmäßig
die am besten geeignete Form. Unter dem Begriff rund soll in diesem
Zusammenhang sowohl ein kreisrunder Querschnitt als auch ein ellipsenförmiger
Querschnitt verstanden werden.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die wenigstens
eine Ausnehmung durch den gesamten Schlagabschnitt bis zum Halteabschnitt
des Schlagelements.
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Auch
bei zunehmender Abnutzung des Brechwerkzeuges ist jederzeit eine
in die Schleißfläche mündende Öffnung
vorhanden, da das Brechwerkzeug höchstens bis zum Ende
des Schlagabschnitts abgenutzt wird. Es ist dabei grundsätzlich möglich,
dass sich der Querschnitt bzw. Durchmesser der wenigstens einen
Ausnehmung über die Längserstreckung des inneren
Hohlraums der Ausnehmung verändert, jedoch ist eine gleichmäßige Herstellung
eines inneren Hohlraumes einfacher herzustellen. Die Materialersparnis
ist bei dieser Art der Ausführung besonders groß.
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In
einer abgewandelten Weiterbildung der Erfindung besteht die wenigstens
eine Ausnehmung aus einer Mehrzahl von Ausnehmungen, die sich in ihrer
Tiefenrichtung parallel im Inneren des Brechwerkzeuges erstrecken.
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Die
Ausnehmungen können alle mit gleicher Tiefe ausgeführt
sein, alternativ können jedoch auch die unterschiedlichen
Ausnehmungen sich bis zu unterschiedlichen Tiefen in dem Brechwerkzeug
erstrecken. Auf diese Weise kann die mechanische Stabilität
des Brechwerkzeugs ggf. anwendungsspezifisch weiter optimiert werden.
Die Ausnehmungen können z. B. als parallele Bohrungen ausgeführt
sein.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind in dem
Brechwerkzeug außer der wenigstens einen Ausnehmung noch
Einlagestücke eingebettet, die aus einem anderen schlagfesten
Material bestehen als das Brechwerkzeug selbst.
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Bekannt
ist es z. B., Einlegestücke aus einer Keramik in Brechwerkzeug
einzubringen, um die Standzeit zu erhöhen. Diese Maßnahmen
sind mit der erfindungsgemäßen Ausbildung einer
Ausnehmung in dem Brechwerkzeug kombinierbar.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen
dargelegt. Die Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform
näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt
ist.
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1 zeigt
eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Brechwerkzeugs in einer Ansicht von oben.
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2 zeigt
das erfindungsgemäße Brechwerkzeug aus 1 in
einer Schnittansicht entlang der Längsachse.
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3 zeigt
einen Schnitt durch das Brechwerkzeug aus 2 in der
Ebene C-D.
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4 zeigt
einen Blick auf eine Stirnseite des Halteabschnitts des Brechwerkzeugs
aus 2.
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Das
Brechwerkzeug 1 ist als langgestreckter Körper
ausgebildet, bei dem ein Halteabschnitt 2 in einen Schlagabschnitt 3 übergeht.
An dem Schlagabschnitt 3 befindet sich die Schleißfläche 4,
in der eine Ausnehmung 5 mündet. Die Schleißfläche 4 ist
gegenüber der Längsachse des Brechwerkzeugs 1 abgeschrägt.
Mit dem Halteabschnitt 2 wird das Schlagelement in eine
Aufnahme eines Rotors eingebracht und festgelegt. Im Betrieb wirkt
die Schleißfläche 4 auf das zu zerkleinernde
Haufwerk ein.
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2 zeigt
das Brechwerkzeug aus 1 in einer Schnittansicht. Die
Ausnehmung 5 erstreckt sich durch den gesamten Schlagabschnitt 3 bis
zum Halteabschnitt 2, wo die Ausnehmung 5 in eine
Befestigungsaufnahme 6 übergeht. Es ist zu erkennen, dass
die Öffnung 5 in ihrer gesamten Tiefe von Material
des Brechwerkzeuges umgeben ist, wobei die Wandstärken
der Wände 7 und 8 unterschiedlich stark
ausgeführt sind. Die Öffnung 5 erstreckt
sich entlang der Längsachse des Brechwerkzeugs mit gleich
bleibendem Querschnitt (bis zum Übergang in den Befestigungsabschnitt 6).
Anhand der 2 ist zu erkennen, dass eine
erhebliche Materialersparnis gegenüber der Ausbildung aus
Vollmaterial erzielt wird. Außerdem ist eine Wärmeabfuhr
der Wände 7 und 8 über den Hohlraum 5 möglich,
was die thermische Belastung des Brechwerkzeugs verringert und die
Standzeit des Brechwerkzeugs erhöht.
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3 zeigt
das Brechwerkzeug aus 2 in einer Schnittansicht entlang
der Linie C-D, wobei der Querschnitt der offenen Ausnehmung gut
zu erkennen ist. Die Querschnittsfläche hat die Form einer
Ellipse. Die Materialersparnis beträgt in diesem Bereich
der Brechwerkzeuge mehr als 20% bezogen auf die Ausbildung aus Vollmaterial.
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4 zeigt
eine stirnseitige Ansicht des Brechwerkzeugs aus 2,
wobei auf den Halteabschnitt geblickt wird. Die materialfreie Ausnehmung 6 ist
erkennbar, die der Aufnahme von Befestigungsmitteln zu Festlegung
am Rotor dient.
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Die
Befestigung des Brechwerkzeugs kann über diese in das Brechwerkzeug
einzubringenden Befestigungsmittel erzielt werden oder das Brechwerkzeug
wird durch andere bekannte Maßnahmen am Rotor festgelegt,
z. B. festgeklemmt. Die langgestreckte Ausführung des Brechwerkzeugs
erlaubt es, dieses im Verlauf der Abnutzung mehrfach nachzustellen,
wobei die offene Ausnehmung auch bei zunehmender Abnutzung jederzeit
erhalten bleibt, da sich die Ausnehmung durch das gesamte Brechwerkzeug
erstreckt.
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Obwohl
die Erfindung anhand von Brechwerkzeugen, den sogenannten Schlagelementen
für Schlagwalzenbrecher näher erläutert
wurde, ist eine Übertragung auf andere Arten von Schlag-
und Brechereinrichtungen ohne weiteres möglich. Zum Beispiel
können in Schlagleisten für entsprechende Brecheinrichtungen
ebenfalls Ausnehmungen eingebracht werden, um eine Materialersparnis
zu erzielen und eine verbesserte Standzeit aus den oben genannten
Gründen zu erreichen. Grundsätzlich ist die Erfindung
auf jede Art von Brechwerkzeugen für Brechereinrichtungen übertragbar.
Es ist außerdem auch denkbar, die freie Ausnehmung mit
einem Material zu verfüllen, welches zu der Schleißwirkung
des Brechwerkzeuges nicht beiträgt (da es zum Beispiel um
Größenordnungen kleinere mechanische Belastbarkeit
aufweist) jedoch einen erwünschten Effekt herbeiführt.
Zum Beispiel ist es denkbar, dass die Öffnung mit einem
thermisch besonders leitfähigen Material versehen wird,
um die Wärmeableitung weiter zu verbessern. Grundsätzlich
ist es auch möglich, ein Fluid, z. B. Druckluft, zur weiteren
Verbesserung der Wärmeableitung z. B. aus dem Rotor in
die Brechwerkzeuge einzuleiten, sofern sich die Ausnehmung durch
das gesamte Brechwerkzeug hindurch erstreckt. Bei allen verschiedenen
Brechwerkzeugen ist erfindungsgemäß wesentlich,
dass sich die Ausnehmung durch einen Abschnitt des Brechwerkzeugs
erstreckt und in eine Öffnung in der Schleißfläche
mündet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4410309
C2 [0005, 0016]