DE3614817A1 - Vorrichtung zum brechen von grobstueckigem gut, insbesondere blockfoermigem sperrigem gut wie z.b. kohleelektroden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Brechen von grobstückigem Gut, insbesondere blockförmigem sperrigem Gut wie z. B. als Kohlenstofformkörper ausgebildete Elektroden, mit drehbeweglich gelagerten Brechwerkzeugen, die zwischen sich einen Brechspalt bilden.

Metallisches Aluminium wird aus Tonerde durch Schmelzflußelektrolyse in Elektrolysezellen gewonnen, die mit Kohlenstoff-Stampfmasse oder Kohlenstofformkörpern ausgekleidet sind, welche als Kathoden dienen, während die Anoden in Form von Kohlenstoffblöcken in die Elektrolysezellen eingehängt werden. Die Elektroden werden in Anoden- und Kathodenfabriken aus kalziniertem Petrolkoks, kalziniertem Anthrazit, zerkleinerten Resten abgebrannter verbrauchter Anoden und Kathoden, zerkleinerten Ausschußelektroden sowie Pech als Bindemittel hergestellt. Bis heute werden die Rohmassen in einer Vielzahl von Zerkleinerungsmaschinen zerkleinert, gemahlen und in bestimmte Korngrößenfraktionen klassiert, die nach bestimmtem Rezept zusammen mit Pech als Bindemittel innig vermischt werden, wonach dieses Gemisch z. B. auf Rüttelformmaschinen zur Herstellung von grünen (ungebrannten) Kohlenstofformkörpern verdichtet wird. Es versteht sich, daß bei der Herstellung von grünen Kohlenstofformkörpern der Aufwand für die Zerkleinerung und Mahlung die Investitions- und Betriebskosten der gesamten Anoden- bzw. Kathodenfabrik wesentlich beeinflußt.

Dies gilt insbesondere für die Zerkleinerung der Reste abgebrannter verbrauchter Anoden und Kathoden sowie ganzer Ausschußanodenblöcke, welche die Form eines Quaders mit Abmessungen beispielsweise von 1200 mm Länge, 880 mm Breite und 560 mm Höhe haben, während die Reste abgebrannter, verbrauchter Anoden bei gleicher Länge und Breite eine geringere Höhe aufweisen. Die Zerkleinerung von insbesondere kompletten Ausschußanodenblöcken erfordert Zerkleinerungsmaschinen mit entsprechend sehr großen Maulweiten. In der Praxis wurde dazu oft ein Backenbrecher eingesetzt mit einer so großen Maulweite, daß er einen ganzen Anodenblock fassen und zerkleinern kann. Der Backenbrecher muß im Normalfall aber nur kleinvolumigere Reste abgebrannter Anoden zerkleinern und nur ab und zu einen kompletten Ausschußanodenblock, so daß der Backenbrecher für den Normalfall erheblich überdimensioniert ist und unwirtschaftlich mit einem zu hohen spezifischen Energieverbrauch arbeitet.

Würde man die Reste abgebrannter Anoden sowie die kompletten Ausschußanodenblöcke in einem Stachelwalzenbrecher zerkleinern, so gelten die zum Backenbrecher angegebenen Nachteile auch für den Walzenbrecher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Zerkleinerung von grobstückigem Gut, insbesondere blockförmigem sperrigem Gut wie z. B. als Kohlenstofformkörper ausgebildete Elektroden eine Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, beim Beispiel Kohleelektroden sowohl im Normalfall kleinvolumigere Elektrodenreststücke als auch im Sonderfall komplette großvolumige Elektrodenblöcke wirtschaftlich bei vergleichsweise geringen Investitionskosten und Betriebskosten zu zerkleinern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Zerkleinerungsvorrichtung gelöst, die mit vorteilhaften Ausgestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 10 gekennzeichnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung bestehen die Brechwerkzeuge nicht etwa wie bei einem Walzenbrecher aus zwei gegenläufig rotierenden Walzenmänteln, sondern aus zwei Walzensegmenten, die durch einen Brechspalt voneinander getrennt mit ihren Segmentbögen einander zugewandt und mit einem solchen Antrieb verbunden sind, der den Walzensegmenten nicht eine umlaufrotierende, sondern eine etwa um die Segmentbogenlänge vor- und zurückdrehende Bewegung vermittelt. Beide einander gegenüberliegenden Walzensegmente sind lösbar und auswechselbar an je einem um eine Schwenkachse schwenkbaren Brechwerkzeugträger abgestützt, mit dem mindestens ein Hebelarm verbunden ist. Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung besteht der Antrieb für das Vor- und Zurückdrehen der Walzensegmente aus mindestens einem Hydraulik-Schwenkzylinder, der jeweils an einem Hebelarm angreift und diesen mit einer einstellbaren Frequenz vergleichsweise langsam hin- und herbewegt. Auf diese Weise werden beide Walzensegmente synchron vor- und zurückgedreht unter Zerkleinerung der blockförmigen Güter im Brechspalt .

Ein Backenbrecher, Prallbrecher, Walzenbrecher oder dergl. mit einer so großen Maulweite, daß er einen kompletten Anodenblock fassen und zerkleinern kann, ergäbe eine sehr teure übergroße Maschine, die für den Normalfall des Zerkleinerns von kleinvolumigeren Anodenresten erheblich überdimensioniert wäre und damit unwirtschaftlich betrieben werden müßte. Dagegen muß für die gleiche Zerkleinerungsaufgabe die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht überdimensioniert sein, weil sie Dank ihrer großen Maulweite von z. B. 880 mm×1200 mm ohne weiteres ganze Anodenblöcke fassen kann, deren Zerkleinerung nur entsprechend länger dauert als die Zerkleinerung kleinvolumigerer Anodenreste, was kein Nachteil ist, weil für den Sonderfall des Zerkleinerns ganzer Anodenblöcke die dazu erforderliche längere Zerkleinerungszeit ohne weiteres zur Verfügung steht.

Infolge des Antriebes mittels Hydraulik-Schwenkzylinder können in idealer Weise die Hebelarme der Brechwerkzeuge ganz langsam hin- und herbewegt, d. h. die Walzensegmente vergleichsweise langsam vor- und zurückgedreht werden, wodurch sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine geringe Brechgeschwindigkeit ergibt, die einen im Vergleich zum Backenbrecher, Prallbrecher oder dergl. wesentlich geringeren Verschleiß der Brechwerkzeuge zur Folge hat. Weil die Hebelarme der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung nur langsame Schwenkbewegungen ausführen, arbeitet diese Vorrichtung praktisch ohne schwingende Massen schwingungsfrei, so daß keine Schwingungsdämpfungseinrichtungen und damit keine Fundamentkosten notwendig sind, ganz im Gegensatz zu einem Backenbrecher, Prallbrecher oder dergl.. Da der Antrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Hydraulik-Schwenkzylindern besteht, die sich am Vorrichtungsrahmen oder auch gegenseitig abstützen, entstehen überhaupt keine äußeren Kräfte. Überdies erfordert ein Hydraulikantrieb einen geringeren spezifischen Energiebedarf als der für einen Backenbrecher, Prallbrecher, Walzenbrecher oder dergl. notwendige konventionelle Rotationsantrieb mit großem Elektromotor, Kupplung, Untersetzungsgetriebe, Zahnrädern usw..

Schließlich weist die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung noch folgenden Vorteil auf: Weil ein Backenbrecher zur Bewältigung des eingangs geschilderten Zerkleinerungsproblems für den Normalfall notwendigerweise überdimensioniert sein muß, läuft er für ein bestimmtes Arbeitspensum nur einige Stunden pro Tag, was unwirtschaftlich ist. Zur Erledigung des gleichen Arbeitspensums kann die erfindungsgemäße Vorrichtung, weil nicht überdimensioniert, 24 Stunden pro Tag mit niedrigem spezifischem Energieverbrauch und damit wirtschaftlich laufen. Die Durchsatzleistung des erfindungsgemäßen Brechers kann sehr genau an die jeweils aktuell notwendige Durchsatzleistung angepaßt werden und zwar durch Änderung der Brechzyklen bzw. Arbeitsfrequenz der Hydraulikzylinder, was sich einfach durch Verändern z. B. der Hydraulikölmenge erzielen läßt.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung,

Fig. 2 die Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1,

Fig. 3 die Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung,

Fig. 4 die Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 3 und

Fig. 5 die Stirnansicht der Vorrichtung der Fig. 3, gesehen quer zur Vertikalebene durch den Brechspalt.

Die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung weist einen Maschinenrahmen (10) auf, in dem an Schwenkachsen (11, 12) Brechwerkzeugträger (13, 14) drehbar gelagert sind, an denen lösbar und auswechselbar befestigt als Brechwerkzeug dienende Walzensegmente (15, 16) abgestützt sind, die zwischen sich einen Brechspalt (17) bilden. Die Segmentbögen der Walzensegmente (15, 16) erstrecken sich jeweils über etwa ein Viertel eines vollen Kreisumfanges. Die Walzensegmente (15, 16) liegen durch den Brechspalt (17) voneinander getrennt mit ihren Segmentbögen einander zugewandt und sie sind mit einem solchen Antrieb verbunden, der den Walzensegmenten (15, 16) eine etwa um die Segmentbogenlänge vor- und zurückdrehende Bewegung vermittelt, was mit den Doppelpfeilen (18) angedeutet ist. Dazu ist jeder Brechwerkzeugträger mit je einem Hebelarm verbunden, an dem mindestens je ein Hydraulikzylinder angreift. Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist mit dem Brechwerkzeugträger (13) der Hebelarm (19) und mit dem anderen Brechwerkzeugträger (14) der Hebelarm (21) fest verbunden, wobei sich beide Hebelarme (19, 21) etwa horizontal liegend quer zum Walzenspalt (17) von den Brechwerkzeugträgern nach außen erstrecken. Vier etwa vertikal liegende Hydraulik-Schwenkzylinder (23, 24, 25, 26) sind einerseits am Maschinenrahmen (10) und andererseits an den Enden der Hebelarme angelenkt, so daß die freien Enden der Hebelarme (19, 21) ungehindert verschwenken können. Am Beispiel des Hydraulik-Schwenkzylinders (23) wird gezeigt, daß dieser die am Maschinenrahmen (10) abgestützte Schwenkachse (27) sowie die am Ende des Hebelarms (19) abgesützte Schwenkachse (28) aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist geeignet, nicht nur Reste abgebrannter verbrauchter Kohleelektroden und dergl. sperrige Materialien, sondern auch komplette Kohleanodenblöcke wirtschaftlich zu zerkleinern, die z. B. folgende riesige Abmessungen haben: Breite 880 mm, Länge 1200 mm, Höhe 560 mm. In Fig. 1 ist ein solcher kompletter Kohleanodenblock (29) eingezeichnet, d. h. die riesige Maulweite der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung weist eine Breite von mindestens 880 mm und eine Länge von mindestens 1200 mm auf. Im Betrieb werden über eine nicht dargestellte Hydraulikpumpe die Kolben aller Schwenkzylinder (23 bis 26) und damit auch die äußeren Enden der Hebelarme (19, 21) nach oben gedrückt, die obersten Zahnreihen (31, 32) der Walzensegmente brechen vom Anodenblock (29) Teilstücke ab, die Anodenbruchstücke fallen nach unten und werden von unteren Zahnreihen (33, 34) der Walzensegmente (15, 16) weiter zerkleinert, und nachdem die Walzensegmente (15, 16) etwa um ein Viertel eines vollen Kreisumfanges nach unten verschwenkt worden sind, drückt die Hydraulikflüssigkeit die Kolben in den Schwenkzylindern wieder nach unten und die Walzensegmente (15, 16) werden wieder in ihre Ausgangsposition nach oben zurückgeschwenkt, der zu zerkleinernde Anodenblock (29) fällt im Brechspalt um ein bestimmtes Maß nach unten und der Brechvorgang wiederholt sich, bis der komplette Anodenblock (29) vollständig zerkleinert ist. Die Durchsatzleistung der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung von z. B. 30 t/h kann in idealer Weise ganz einfach und genau durch Einstellung der Brechzyklen eingestellt und auch verändert werden, was durch eine Einstellung bzw. Veränderung z. B. der Hydraulikölmenge der hydraulischen Schwenkzylinder (23 bis 26) erzielt wird. Die Hydraulik-Schwenkzylinder drücken mit einer Kraft von z. B. je 150 t; die im Brechspalt (17) auftretende lineare Preßkraft der Walzensegmente (15, 16) beträgt z. B. 10 t/cm Walzensegmentlänge.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist auch zu sehen, daß die Schwenkachsen (11 und 12) der Walzensegmente (15 und 16) in Exzenterbuchsen (35 und 36) gelagert sind, durch deren Verdrehung die Weite des Brechspaltes (17) verändert werden kann. Die Schwenkachsen (11, 12) der Brechwerkzeugträger (13, 14) liegen jeweils im Zentrum des Umfangskreises der Segmentbögen der Walzensegmente (15, 16). Dadurch bleibt der Brechspalt (17) während des Verschwenkens der Walzensegmente (15, 16) in jeder Brechspalthöhenebene immer gleich groß. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Schwenkachsen der Brechwerkzeugträger jeweils exzentrisch zum, d. h. außerhalb des Zentrums des Umfangskreises der Walzensegmentbögen zu legen, so daß während des Verschwenkens der Walzensegmente die Brechspaltweite in jeder Höhenebene nicht konstant bleibt, sondern kontinuierlich enger oder auch weiter werden kann. Zur Verhinderung des Durchfallens von nicht ausreichend zerkleinertem Gut ist nach Fig. 1 in der durch den Brechspalt (17) gezogenen Vertikalmittelebene unterhalb des engsten Brechspaltes und parallel zu diesem verlaufend ein Staubalken (37) angeordnet, der höhenverstellbar sein kann und das Brechverhalten sowie die Körnung des Austragsgutes der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung beeinflussen kann. Das zerkleinerte Gut wird über eine Schurre (38) auf ein Förderorgan geleitet, welches das Gut zu seiner Nachzerkleinerung und Weiterbehandlung zur Herstellung neuer Kohleanodenblöcke transportiert.

In Fig. 1 ist der Sonderfall des Brechens kompletter Kohleanodenblöcke gezeigt. Im Normalfall dient die gleiche Zerkleinerungsvorrichtung zur Zerkleinerung von Resten abgebrannter verbrauchter Anoden, wobei das Zerkleinern dieser im Vergleich zu kompletten Anodenblöcken flacheren Aufgabegutstücken entsprechend schneller vonstatten geht. Es versteht sich, daß sich die im Bereich der Segmentbogenoberfläche der Walzensegmente (15, 16) angeordneten einzelnen Zahnreihen (31, 33 bzw. 32, 34) mit ihren Lücken und Zähnen einander auch überlappen können. Darüber hinaus können die Zähne der beiden Walzensegmente nicht symmetrisch zueinander liegen, sondern radial und/oder axial zueinander versetzt angeordnet sein.

Das andere Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung gemäß den Fig. 3 bis 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 dadurch, daß sich - wie insbesondere in den Fig. 3 und 4 erkennbar - die Hebelarme (40, 42) etwa vertikal liegend von den Brechwerkzeugträgern (13, 14) nach unten erstrecken, und daß die an den Hebelarmen (40, 42) angreifenden Hydraulik-Schwenkzylinder (43, 44, 45, 46) etwa horizontal liegend angeordnet sind. Diese Bauweise hat den Vorteil, daß sie weniger Platz einnimmt als die Bauweise der Fig. 1. Die Kolbenstangen der Hydraulik-Schwenkzylinder sind am Maschinenrahmenteil (47) gelenkig abgestützt, z. B. am Gelenk (48) des Zylinders (43), der seinerseit am Gelenk (49) des Hebelarmes (40) angreift. Während des Betriebes der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsmaschine wandern die unteren Enden der Hebelarme (40, 42) mit den daran angelenkten Schwenkzylindern (43 bis 46) um ein geringes Maß hin und her, so daß sich die Walzensegmente (15 und 16) etwa um ein Viertel eines vollen Kreisumfanges der Segmentbögen verdrehen können. Auch diese Ausführungsform der Zerkleinerungsvorrichtung hat eine so große Maulweite, daß sie einen kompletten Kohleanodenblock (29) fassen kann, der in den Aufgabeschacht (50) der Vorrichtung eingelegt wird. Die beiden Hydraulik-Schwenkzylinder (43 und 45 bzw. 44 und 46) könnten jeweils auch durch einen einzigen Schwenkzylinder ersetzt sein, der jeweils gleichzeitig an beiden Enden der Hebelarme angreift und diese abwechselnd auseinanderspreizt und wieder zusammenzieht. Das den Brechspalt (17) nach unten verlassende zerkleinerte Gut wird über die Schurre (51) seitlich zu einer Stirnseite der Vorrichtung hin ausgetragen, was in Fig. 5 zu sehen ist. Im übrigen sind in den Fig. 3 bis 5 die Bauteile, die den Bauteilen der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Brechen von grobstückigem Gut, insbesondere blockförmigem sperrigem Gut wie z. B. als Kohlenstofformkörper ausgebildete Elektroden, mit drehbeweglich gelagerten Brechwerkzeugen, die zwischen sich einen Brechspalt bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechwerkzeuge Walzensegmente (15, 16) aufweisen, die durch den Brechspalt (17) voneinander getrennt mit ihren Segmentbögen einander zugewandt und mit einem solchen Antrieb verbunden sind, der den Walzensegmenten eine etwa um die Segmentbogenlänge vor- und zurückdrehende Bewegung vermittelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide einander gegenüberliegenden Walzensegmente (15, 16) lösbar und auswechselbar an je einem um eine Schwenkachse (11, 12) schwenkbaren Brechwerkzeugträger (13, 14) abgestützt sind, mit dem je ein Hebelarm (19, 21) bzw. 40, 42) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für das Vor- und Zurückdrehen der Walzensegmente (15, 16) aus jeweils mindestens einem Hydraulik-Schwenkzylinder (23 bis 26 bzw. 43 bis 46) besteht, der einerseits am Vorrichtungsrahmen (10 bzw. 47) und andererseits am Hebelarm (19, 21 bzw. 40, 42) des schwenkbaren Brechwerkzeugträgers (13, 14) angelenkt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hebelarme (19, 21) etwa horizontal liegend quer zum Brechspalt (17) von den Brechwerkzeugträgern (13, 14) nach außen erstrecken und daß die an den Hebelarmen angreifenden Hydraulik-Schwenkzylinder (23 bis 26) etwa vertikal liegend angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hebelarme (40, 42) etwa vertikal liegend von den Brechwerkzeugträgern (13, 14) nach unten erstrecken und daß die an den Hebelarmen angreifenden Hydraulik-Schwenkzylinder (43 bis 46) etwa horizontal liegend angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Segmentbögen der Walzensegmente (15, 16) jeweils um etwa ein Viertel eines vollen Kreisumfanges erstrecken.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (11, 12) der Brechwerkzeugträger (13, 14) jeweils im Zentrum des Umfangskreises der Walzensegmentbögen liegen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen der Brechwerkzeugträger jeweils exzentrisch zum Zentrum des Umfangskreises der Walzensegmentbögen liegen.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzensegmente (15, 16) im Bereich der Segmentbogenoberfläche mehrere Zahnreihen (31, 32, 33, 34) aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der durch den Brechspalt (17) gezogenen Vertikalmittelebene unterhalb des engsten Brechspaltes und parallel zu diesem verlaufend ein Staubalken (37) angeordnet ist.