Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft ein Brechverfahren, das in Walzenbrechern zum Brechen von
Gestein und Erzen etc. eingesetzt wird.
Stand der Technik
-
Aus GB-A-690 640, GB-A-2 135 211, EP-A-0 084383 A3 und DE-A-1 757 093 ist
ein grundlegender Typ eines Walzenbrechers bekannt geworden, wie er in den Fig. 5
und 6 gezeigt ist, bei dem ein Paar von Walzen 2 und 3 vorgesehen ist, die jeweils
einander zugewandt sind und in zueinander gegensinniger Richtung rotieren, wobei zu
brechendes Beschickungsmaterial wie Gestein und Erze durch die Zufuhröffnung 5 in
die Brechkammer 6 eingespeist wird, bei der es sich um den Raum handelt, der
zwischen dem Paar von Walzen gebildet ist, und das zugeführte Beschickungsmaterial
wird durch Kompression gebrochen, während es zwischen dem Paar von Walzen 2 und
3 gewalzt wird.
-
Dieser Typ von Walzenbrecher weist eine Brechkammer 6 (ein Bereich, der durch eine
strichpunktierte Linie angedeutet ist) auf, wie dies in Fig. 7a und 7b gezeigt ist, deren
Längsseitenflächen 6a und 6b jeweils durch die Außenflächen der Paare von Walzen
2 und 3 gebildet sind, und deren Endflächen 6c und 6d mit den Öffnungen
zusammenfallen, die zwischen den Endflächen 2a und 2b genauso wie 3a und 3b des Paares von
jeweiligen Walzen 2 und 3 gebildet sind. Die gezeigte Brechkammer ist jedoch nur
beispielhaft zur Erläuterung dargestellt und daher nicht notwendigerweise auf die
Form beschränkt, sondern kann über einen gebräuchlichen Raumbereich in
Abhängigkeit der Brechbedingungen variieren.
-
Andererseits sind gewisse Walzenbrecher nach dem Stand der Technik mit
Seitenplatten versehen, die Wangenplatten genannt werden, die verhindern, daß gebrochenes
Material durch die Endöffnungen 6c und 6d der Brechkammer 6 herausläuft. Während
des Brechprozesses durch die Walzen 2 und 3 weist dieser Typ von Walzenbrecher
keine ausreichende Fähigkeit auf, zu verhindern, daß gebrochenes Material aus der
Brechkammer 6 durch die unteren Endabschnitte der Endöffnungen 6c und 6d
hinausgedrückt wird (hier wird ein höherer Druck auf das zu brechende Material ausgeübt),
was zu einem höheren auf die Walzen 2 und 3 im Walzenzentrum ausgeübten Druck
und einem niedrigeren Druck an beiden Enden führt.
-
Wiederholtes Brechen mit solchen unterschiedlichen Druckverteilungen über die
Walzen kann einen teilweisen Verschleiß der Walzen 2 und 3 hervorruren, wie dies in Fig.
8 gezeigt ist, was zu einer ungleichmäßigen Form mit dem schmaleren Mittelabschnitt
und den breiteren Endabschnitten führt. Durch einen solchen teilweisen Verschleiß
kann kein konstanter axialer Brechwalzenspalt zwischen den Walzen aufrechterhalten
werden. Daher ist beim Brechen von Material mit einem relativ kleinen Walzenspalt in
solchen Fällen, wie beim Herstellen von gebrochenen Sanden, der Brechwalzenspalt
im Mittelabschnitt zu groß, obwohl die Walzen in engen Kontakt zueinander mit einem
bei Null liegenden Walzenspalt an beiden Enden kommen. Dieser teilweise Verschleiß
der Walzen ist seit langem als schlimmster Defekt von Walzenbrechern bekannt, der
ein effektives Brechen verhindert, was mühevolle Reparaturarbeiten zum Abschleifen
der Walzenoberfläche notwendig macht, um einen gleichmäßigen axialen
Brechwalzenspalt zwischen den Walzen zu erzeugen.
-
Bisher wird zum Brechen von Gestein oder Erzen durch den Walzenbrecher der
Walzenspalt so eingestellt, daß er gleich oder kleiner der Partikelgröße des gewünschten
Produktes ist, um ein großes Brechverhältnis zu haben. Insbesondere für feinkörnige
Produkte war es gebräuchlich, den Walzenspalt auf etwa die halbe Partikelgröße des
gewünschten Produktes einzustellen, um einen großen Anteil von feinkörnigen
Partikeln in den Brechprodukten zu haben. Der Brechmechanismus entsprechend dem
Stand der Technik kann wie folgt unter Bezugnahme auf Figur 14 beschrieben werden.
Ein Walzenspalt zwischen einem Paar von gegenüberstehenden Walzen 2 und 3, d.h.
der Brechwalzenspalt 5, ist kleiner als der Partikeldurchmesser F des zu brechenden
Beschickungsmaterials und gleich oder kleiner dem Partikeldurchmesser P des
gewünschten Produkts. Die Partikel des zu brechenden Materials werden einer
kontinuierlich ansteigenden Druckbelastung ausgesetzt und eventuell gebrochen und zwar von
dem Zeitpuukt ab, zu dem sie in Kontakt mit den Oberflächen des Paares voll
gegenüberliegenden Walzen kommen, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sie die engsten Stellen
der zwei gegenüberstehenden Walzen passieren.
-
Wie oben erwähnt, weist der Walzenbrecher entsprechend dem Stand der Technik
einen kleinen Brechwalzenspalt S auf, wodurch die Durchsatzkapazität an
Bestükkungsmaterial durch die Brechkammer begrenzt wird, was zu einer geringen
Herstellungsrate der Produkte führt. Insbesondere ist der Brechwalzenspalt um so kleiner, je
kleiner die Partikelgröße der gewünschten Produkte ist, was die Produktivität weiter
beschränkt.
-
Darüber hinaus werden die Größe und die Form von gebrochenen Partikeln bezüglich
der Horizontalrichtung beeinflußt, da das zu brechende Beschickungsmaterial durch
die Walzen 2 und 3 von der linken und rechten Seite der Zeichnung gesehen
zusammengepreßt wird, es kann jedoch keine Beeinflussung bezüglich der zwei anderen
Richtungen, nämlich der Vertikalrichtung und der zur Papieroberfläche der Zeichnung
rechtwinkligen Richtung erwartet werden. Daher enthalten die Produkte entsprechend
dem Stand der Technik einen großen Anteil an Partikeln mit Dimensionen, die größer
als der Brechwalzenspalt S sind, und es ist gut bekannt, daß sie eine Menge an flachen
oder schlanken Partikeln enthalten.
-
Bezüglich der Einstellung des Brechwalzenspaltes und der Begrenzung der
Zuführungsrate an Material sind in den angegebenen Dokumenten, die den Stand der
Technik repräsentieren, keine bestimmten Werte angegeben. Lediglich in GB-A-690 640 ist
es offenbart, die Ausgangsleistung eines die Brechwalzen antreibenden Servomotors
auf einen Bereich von 60 bis 80 % der Maximalleistung zu beschränken.
Aufgabe der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine erhöhte Produktivität beim Herstellen
von Produkten, insbesondere von feinkörnigeren Partikeln, durch einen Walzenbrecher
und einem hohen Akzeptanzfaktor von Produkten mit Partikeln runder Form zu
erreichen.
Offenbarung der Erfindung
-
Um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen, schafft die Erfindung ein Brechverfahren
für einen Walzenbrecher, bei dem ein Paar von einander zugewandten Walzen
vorgesehen ist und Beschickungsmaterial in einen Raum, der zwischen diesen beiden
Walzen gebildet ist, oder in eine Walzenkammer eingeführt wird, und wobei das zu
brechende Beschickungsmaterial zum Brechen komprimiert wird, während es zwischen
dem genannten Paar von Walzen zusammengerollt wird, wobei das Verfahren
gekennzeichnet ist durch einen begrenzten Brechwalzenspalt zwischen den Walzen, der dem
0,6- bis 2,4-fachen einer Maschenweite entspricht, durch die 80 Gewichtsprozent des
Beschickungsmaterials durchläuft und durch eine begrenzte Beschickungsrate in einem
Bereich des 0,5- bis 0,8-fachen des theoretischen Durchsatzes des Brechers, der durch
das mathematische Produkt der Parameter Walzenbreite,
Walzenumfangsgeschwindigkeit, Brechwalzenspalt der Walzen und tatsächliches spezifisches Gewicht des
Beschickungsmaterials definiert ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Fig. 1 ist eine Seitenansicht im Schnitt eines Walzenbrechers;
-
Fig. 2 ist eine Draufsicht im Schnitt gemäß Fig. 1 entlang der Linie II-II;
-
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Walzenbrecher gemäß Fig. 1;
-
Fig. 4 ist ein Schnitt gemäß Fig. 1 entlang der Linie IV-IV;
-
Fig. 5 und 6 sind Schnitte des Walzenbrechers entsprechend dem Stand der Technik;
-
Fig. 7 a und 7 b sind perspektivische Ansichten, die die Brechkammer zeigen;
-
Fig. 8 ist eine Ansicht, die einen partiellen Verschleiß der Walzen in der
Walzenaxialrichtung zeigt;
-
Fig. 9 ist ein Schnitt, der ein Beispiel für die Walzenantriebsvorrichtung zeigt;
-
Fig. 10 ist ein Schnitt, der ein weiteres Beispiel für die Walzenantriebsvorrichtung
zeigt;
-
Fig. 11 ist eine Ansicht, die die Getriebeanordnung zur Anwendung in der Vorrichtung
gemäß Fig. 10 zeigt;
-
Fig. 12 ist ein Schnitt, der ein weiteres Beispiel für die Walzenantriebsvorrichtung
zeigt;
-
Fig. 13 ist eine Ansicht, die ein Zwischenpartikel-Brechverfahren zeigt;
-
Fig. 14 ist eine Ansicht, die das Brechverfahren gemäß dem Stand der Technik zeigt;
und
-
Fig. 15 und 16 sind Diagramme, die Partikelgrößenverteilungen des
Beschickungsmaterials und der gebrochenen Produkte zeigen.
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
-
Fig. 1 und 2 zeigen ein Beispiel für einen Walzenbrecher. In diesen Zeichnungen
werden den gleichen Bauteilen wie beim Walzenbrecher nach dem Stand der Technik, wie
er in Fig. 5 gezeigt ist, identische Bezugszeichen zugeordnet.
-
Bei dem Walzenbrecher gemäß Fig. 1 und 2 gibt es Blockteile oder Wangenplatten 11,
die verhindern, daß zu brechendes Beschickungsmaterial aus einer Brechkammer 6
herausfließt, indem die Endflächenöffnungen 6c und 6d in der Brechkammer 6
blokkiert werden (Fig. 7b), und Flansche 12, die verhindern, daß zu brechendes
Beschikkungsmaterial aus der Brechkammer 6 unter hohem, auf das zu brechende
Beschikkungsmaterial ausgeübten Druck durch die unteren Endabschnitt der
Endflächenöffnungen 6c und 6d ausgestoßen wird. Die Flansche 12 sind an den Endflächen einer
Walze 3 befestigt, um zusammen mit der Walze 3 zu rotieren. Der Radius des
Flansches 12 ist zumindest um den Brechwalzenspalt zwischen den Walzen größer als der
der Walze 3. Da der Flansch 12 zusammen mit der Walze 3 rotiert, gibt es nur eine
kleine relative Verschiebung zwischen diesen, um zu komprimierendes und zwischen
den Walzen 2 und 3 unter hohem Druck zu brechendes Material zuzuflihren. Als
Ergebnis davon tritt nur ein geringer Verschleiß am Flansch 12 auf, was es erlaubt, die
Funktion des Flansches 12 zu bewahren, um den axialen, gleichförmigen, auf die
Walzen 2 und 3 ausgeübten Druck auch unter fortschreitendem Verschleiß der Walzen 2
und 3 nach einer langen Betriebszeit aufrecht zu erhalten, wodurch ein teilweiser
Verschleiß der Walzen 2 und 3 verhindert und ein gewünschter Zwischenpartikel-
Brecheffekt aufrecht erhalten werden.
-
Eine feste Platte 7 und ein Schieber 8 sind in der Zuführungsöffnung 5 des
Beschikkungsmaterials vorgesehen. Eine Stange 9 ist mit dem Schieber 8 verbunden, wie dies
in Fig. 3 gezeigt ist. Die Bewegung der Stange 9, wie sie durch den Pfeil AA'
angedeutet ist, kann den Abstand zwischen der festen Platte 7 und dem Schieber 8
einstellen, was wiederum die Menge an Material einstellt, das aus der Zuführungsöffnung 5
in die Brechkammer einzuspeisen ist. Die Frontkante des Schiebers 8 ist gekrümmt, so
daß der Querschnitt der Zuführungsöffnung 5 in den Endabschnitten breiter ist als im
mittleren Abschnitt ist, um eine eingeschränkte Einspeisung von Material an den
Seitenwandabschnitten der Zuführungsöffnung 5 (d.h. in beiden Endabschnitten der
Brechkammer 6) aufgrund von Reibung zu kompensieren und das
Beschickungsmaterial gleichmäßig über die Länge der Brechkammer 6 einzuspeisen.
-
Die longitudinale Länge L der Zuführungsöffnung 5, wie sie in Fig. 3 und 4 dargestellt
ist, ist im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den beiden Flanschen 12 der
Walze 3 und etwas länger als die axiale Länge L' der Walze 2 ausgelegt. Dies dient
zusammen mit der Krümmung der Frontkante des Schiebers 8, wie sie oben
beschrieben ist, dazu, Beschickungsmaterial gleichmäßig über die Länge der Walzen 2 und 3
verteilt zuzuführen
-
Das Bezugszeichen BE in Fig. 2 stellt Lager zum Halten der Walzen 2 und 3 dar.
-
Der in Fig. 1 gezeigte Walzenbrecher verwendet die weniger verschlissenen Flansche
12, um zu verhindern, daß Beschickungsmaterial in axialer Richtung der Walzen 2 und
3 durch die Kompressionskraft der Walzen 2 und 3 aus der Brechkammer 6
ausgestoßen wird, was zu einer gleichmäßigen Verteilung des auf die Walzen 2 und 3
ausgeübten Druckes ebenso wie der aufeinander wirkenden Kompressionskraft der Partikel
des zu brechenden Materials über den gesamten Bereich der Längsrichtung
(Walzenaxialrichtung) während einer langen Betriebsdauer führt. Als Ergebnis davon
kann ein teilweiser Verschleiß der Walzen für lange Zeit verhindert werden, was einen
gewünschten Brecheffekt zwischen den Partikeln aufrecht erhält.
-
Fig. 9 zeigt eine Antriebsvorrichtung zum Rotationsantrieb insbesondere eines Paars
von Walzen 2 und 3. Die Walze 3 auf der rechten Seite der Zeichnung ist in einem
Rahmen 1 mit Lagern BE1 gelagert und mit einem Antrieb, wie z. B. der Abtriebswelle
eines Motors 10, über eine Kupplung 19 verbunden. Der Motor 10 treibt die Walze 3 in
eine Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn bezogen auf Fig. 1 an. Die Walze 2 auf
der linken Seite bezüglich der Zeichnung ist durch Lager BE 2 drehbar gehalten (kann
frei rotieren).
-
Beim Brechen wird zuerst eine Walze 3 durch den Motor 10 entgegen dem
Uhrzeigersinn bezüglich Fig. 1 in Rotation versetzt. Dann wird die andere Walze 2 im
Uhrzeigersirm bezüglich der Zeichnung durch das zu brechende Material in der Brechkammer
6 in Rotation versetzt. Als Resultat wird der Vorrat gebrochen, während er zwischen
den zueinander in entgegengesetzter Richtung rotierenden Walzen 2 und 3
zusammengerollt wird. Da die Folgerwalze 2 der Antriebswalze 3 folgt und fast mit der
gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebswalze 3 rotiert, wird ein Brechen ohne
Probleme durchgeführt. Hier wird nur ein Antrieb für die Walzen 2 und 3 eingesetzt, was zu
einer einfachen Ausbildung des gesamten Walzenbrechers und zu einer
entsprechenden Kostenreduzierung führt.
-
Nebenbei bemerkt ist es wünschenswert, daß bei einem Walzenbrecher die relativen
Positionen der Walzen varriert werden können, d.h. daß die Walzen einander
nähergebracht oder voneinander entfernt werden, um die Partikelgröße der Brechprodukte
einzustellen oder einen Verschleiß der Walzen 2 und 3 zu kompensieren, um einen
konstanten Walzenspalt der Walzen aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck ist das die
Folgerwalze 2 entsprechend der Erfindung tragende Lager BE2 so am Rahmen 1
festgelegt, daß das Lager BE2 beweglich ist, wie dies durch den Pfeil AA' gezeigt ist.
In diesem Falle kann die Beweglichkeit des Lagers BE2 oder der Walze 2 einfach
herbeigeführt werden, da die Walze 2 frei ohne jeglichen Motor oder andere
Antriebseinrichtungen rotiert, was eine einfache Einstellung des Brechwalzenspaltes der Walzen
erlaubt.
-
Fig. 10 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Antriebsvorrichtung der Walzen 2 und 3. In
dieser Zeichnung sind die gleichen Teile wie die in Fig. 9 gezeigten mit den gleichen
Bezugsziffern versehen.
-
Die Folgerwalze 2 ist mit der Antriebswalze 3 über ein Rädergetriebe 20 verbunden,
das die Rotationskraft der Antriebswalze 3 auf die Folgerwalze 2 überträgt. Das
Rädergetriebe 20 besteht z.B. aus vier Zahnrädem 21, 22, 23 und 24, die miteinander,
wie in Fig. 11 gezeigt, in Eingriff stehen, und es ist weiterhin eine Einwegkupplung 25
zwischen dem letzten Zahnrad 24 und der Welle 2a der Folgerwalze 2 vorgesehen. Das
Rädergetriebe 20 ist so ausgelegt, daß die Folgerwalze 2 mit einer Geschwindigkeit
rotiert, die zumindest 5 % geringer ist als die der Antriebswalze 3. Die
Einwegkupplung 25 ist installiert, um die im Uhrzeigersinn verlaufende Rotation des letzten
Zahnrades 24 (Fig. 11) auf die Walzenwelle 2a zu übertragen, nicht jedoch um im
entgegengesetzten Drehsinn anzutreiben.
-
Beim Brechen setzt der Motor 10 zuerst die Antriebswalze 3 entgegen dem
Uhrzeigersinn bezogen auf Fig. 11 in Rotation, wobei zu diesem Zeitpunkt die Folgerwalze 2 im
Uhrzeigersinn mit einer Geschwindigkeit rotiert, die aufgrund des Rädergetriebes 20
zumindest 5 % langsamer ist. Das unter diesen Unterständen zwischen die Walzen 2
und 3 zugeführte, zu brechende Material wird zwischen den Walzen 2 und 3
zusammengerollt, die eine Rotation begonnen haben. Sobald das Material zwischen den
Walzen zusammengerollt worden ist, setzt die Wechselwirkung des Materials die
Rotationsgeschwindigkeit der Folgerwalze 2 nahe auf die der Antriebswalze 2 hinauf,
wonach die Einwegkupplung 25 in Funktion tritt, um die freie Rotation der
Folgerwalze 2 ohne Beschränkung durch die Rotation des letzten Zahnrades 24 oder der
Antriebswalze 3 zu erlauben. Zu dieser Zeit läuft jedes Zahnrad in dem Rädergetriebe 20
sozusagen blind.
-
Bei der Ausfühningsform gemäß Fig. 9 kann es - da die Folgerwalze 2 anfänglich nicht
zusammen mit der Antriebswalze 3 rotiert - vorkommen, daß bei eintretendem
Beschickungsmaterial mit groberen Partikeln diese groberen Partikel nicht eingezogen
werden können, mit anderen Worten wird der effektive "Einzugswinkel" (der
maximale Einzugswinkel, der ein Brechen zwischen den Walzen erlaubt) kleiner. Im
Gegensatz dazu besteht die obenerwähnte Möglichkeit bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 10 nicht, bei der die Folgerwalze 2 mit einer geringeren Geschwindigkeit von
Anfang an rotiert.
-
Ferner neigt das Rädergetriebe 20 dazu, eine Rotation nur im unbelasteten oder leicht
belasteten Zustand zu übertragen und während des Brechens nur blind zu laufen.
Daher
ist es nicht erforderlich, daß es ein großes Drehmoment überträgt und eine große
Stabilität aufweist, wodurch Zusatzkosten vermieden werden.
-
Wie oben beschrieben, ist es wünschenswert, daß zumindest eine der Walzen 2 und 3
zur Einstellung des Brechwalzenspaltes der Walzen bewegt werden kann. Im Falle von
Fig. 11 kann die Position der Walze 2 verschoben werden, indem die Mitläufer-
Zahnräder 22 und 23 um die Walzenwelle 3a verschwenkt werden, wie dies durch den
Pfeil EE' gezeigt ist.
-
Fig. 12 zeigt eine weitere unterschiedliche Ausführungsform der Antriebsvorrichtung,
in der die Folgerwalze 2 der Ausführungsform gemäß Fig. 9 mit einem Hilfsmotor 30
zum Antreiben versehen ist. Der Hilfsmotor 30 kann nach Erfordernis durch ein
Steuergerät (nicht gezeigt) ein- und ausgeschaltet werden. Das Ausschalten des Hilfsmotors
(30) erlaubt es der Folgerwalze 2, frei zu rotieren. Alternativ dazu kann eine Kupplung
zwischen dem Hilfsmotor 30 und der Folgerwalze 2 eingesetzt werden. Durch
Ein- oder Ausrücken der Kupplung kann die Folgerwalze 2 zwischen einer Rotation mittels
des Hilfsmotors 30 und einer freien Rotation umgeschaltet werden. Die
Rotationsgeschwindigkeit der Folgerwalze 2 auf der Basis des Hilfsmotors 30 kann die gleiche
sein wie die der Antriebswalze 3 aufgrund des Motors 10. Beide Geschwindigkeiten
sind nicht notwendigerweise gleich, aber es kann, wie im Fall der Fig. 10, die
Folgerwalze 2 durch den Hilfsmotor 30 über eine Einwegkupplung angetrieben werden, so
daß die Rotationsgeschwindigkeit der Folgerwalze 2 zumindest 5 % kleiner als die der
Antriebswalze 3 ist.
-
Wenn die Walzen 2 und 3 unter keiner oder nur leichter Belastung rotieren, wird der
Hilfsmotor 30 eingeschaltet, um die Folgerwalze 2 in Rotation zu versetzen, wobei zu
diesem Zeitpunkt die Antriebswalze 3 schon durch den Motor 10 angetrieben wird.
Unter dieser Bedingung wird Beschickungsmaterial zwischen die Walzen 2 und 3
zugeführt und das Brechen beginnt. Sobald das Brechen begonnen hat, wird der
Hilfsmotor 30 ausgeschaltet, und ab diesem Zeitpunkt wird die Folgerwalze 2 in freie
Rotation verbracht oder rotiert, während sie der Antriebswalze 3 aufgrund zu brechenden
Materials nachläuft. Der weitere Brechvorgang wird unter diesen Bedingungen
durchgeführt.
-
Wie oben erwähnt, wird der Hilfsmotor 30 unter Null-Last oder geringer Last in
Betrieb gesetzt, um die Folgerwalze 2 in Rotation zu versetzen, da jedoch diese Rotation
kein großes Drehmoment benötigt, kann ein sehr billiger Motor für den Hilfsmotor 30
verwendet werden, was zu keinem merklichen Anstieg bei den Kosten führt. Daher
werden die Kosten gesenkt im Vergleich mit dem Fall, wo die Walzen unabhängig
voneinander angetrieben werden.
-
Da die Folgerwalze 2 vorher unter Null-Last in Rotation versetzt wird, können
gleichzeitig, wie im Fall der Vorrichtung gemäß Fig. 10 grobere Partikel von
Beschickungsmaterial gebrochen werden, es kann mit anderen Worten also ein großer effektiver
Einzugswinkel erhalten werden.
-
Entsprechend der Erfindung ist ein vorteilhaftes Verfahren zum Brechen von
Beschikkungsmaterial unter Verwendung eines Walzenbrechers wie folgt gegeben:
Entsprechend dem Verfahren ist der Brechwalzenspalt S gemäß Fig. 13 zwischen den Walzen
2 und 3 auf das 0,6- bis 2,4-fache der 80 %-Durchlaßgröße des Beschickungsmaterials
eingestellt, genauso wie die Zuführungsrate in einem Bereich des 0,5- bis 0,8-fachem
der theoretischen Durchsatzkapazität des Brechers eingestellt wird. Die "80 %-
Durchlaßgröße des Beschickungsmaterials" bezieht sich auf eine Rechteck-
Maschenweite eines Siebes gerade für den Fall, wo eine gegebene Partikelverteilung
des Beschickungsmaterials dem Sieb aufgegeben wird, 80 Gewichtsprozent davon das
Sieb passieren und die restlichen 20 % auf dem Sieb verbleiben. Ferner bezieht sich
die "theoretische Durchsatzkapazität des Brechers" auf eine Menge, die ausgedrückt
wird durch Walzenbreite x Walzenumfangsgeschwindigkeit x Brechwalzenspalt der
Walzen x tatsächliches spezifisches Gewicht des Beschickungsmaterials.
-
Bisher wurde beim Brechen von Gestein oder Erzen mittels eines Walzenbrechers, wie
dies in Fig. 14 gezeigt ist, der Brechwalzenspalt 5 kleiner als der Durchmesser F von
zugeführten, zu brechenden Partikeln und gleich oder kleiner als der Durchmesser P
von Partikeln der gewünschten Produkte eingestellt. Solch ein engerer
Brechwalzenspalt S, wie bei einem Walzenbrecher nach dem Stand der Technik; beschränkt die
Durchsatzkapazität, was zu einer niedrigen Herstellungsrate von Produkten führt.
Insbesondere fällt die Produktivität um so merklicher, je kleiner die gewünschte
Partikelgröße von Produkten und enger der Brechwalzenspalte sind.
-
Weiterhin sind, da das zu brechende Beschickungsmaterial jeweils seitlich von links
und rechts bezüglich der Zeichnungen durch die Walzen 2 und 3 gepreßt wird, die
Größe und Form der Partikel nur hinsichtlich der rechten und linken Richtung, nicht
jedoch für die beiden weiteren Richtungen, wie die Vertikalrichtung und eine Richtung
rechtwinklig zum Papier, begrenzt. Als Resultat davon können die Produkte eine
Menge an Partikeln, die größer sind als der Brechwalzenspalt S und offenkundig Formen
von flachen oder schlanken Partikel enthalten.
-
Im Gegensatz dazu wird erfindungsgemäß durch das neue Verfahren eine geräumige
Brechkammer durch Verbreitern des Brechwalzenspaltes S gebildet, der es erlaubt, daß
eine Vielfachschicht von Vorratspartikeln die zwei gegenüberstehenden Walzen
passiert, was zu einem bemerkenswerten Anstieg der Durchsatzkapazität führt. Mit einer
breiteren Brechkammer kann vielmehr Beschickungsmaterial in die Brechkammer
eingeführt werden, wobei individuelle Partikel dazu gebracht werden, aufeinander Druck
auszuüben, wodurch ein sogenanntes "Zwischenpartikel-Brechen" hervorgerufen wird.
Dieses Ausmaß an gegenseitiger Wechselwirkung, die zwischen den Partikeln des
Beschickungsmaterials hervorgerufen wird, wird Zwischenpartikel-Brecheffekt genannt.
Es liegt an der Erfindung, daß die Produktivität eines Walzenbrechers im
bemerkenswerter Weise erhöht und ein hervorragendes kompressives Brechen hervorruft, indem
der Zwischenpartikel-Brecheffekt gesteuert wird.
-
"Die Steuerung der Beschickungsrate, so daß der Durchsatz an Beschickungsmaterial
im Bereich des 0,5- bis 0,8-fachen der theoretischen Durchsatzkapazität liegt", wird
vorgenommen, um eine Optimierung des vorgenannten
Zwischenpartikel-Brecheffektes
zu erhalten. Durch diese Steuerung wird Beschickungsmaterial tatsächlich in
feinere Partikel gebrochen, als sie durch einen Brechwalzenspalt S begrenzt sind, was
zu einer effektiven Produktion oder einem erhöhten Durchsatz sogar bei feineren
Partikeln des Produkts führt. Weiterhin sind, sobald ein Zwischenpartikel-Brechen
stattfindet, individuelle Partikel des Beschickungsmaterials einem Druck von jeder
Richtung zum Brechen ausgesetzt, wobei der meiste Teil der gebrochenen Partikel in
gewünschter Weise rund oder kubisch ist und weniger Partikel sind flach oder schlank.
-
Wenn der Brechwalzenspalt S auf mehr als das 2,4-fache der 80%-Durchlaßgröße des
Beschickungsmaterials verbreitert wird, findet das Brechen natürlich mit einer
größeren Durchsatzkapazität statt, es wird jedoch kein genügender Zwischenpartikel-
Brecheffekt erhalten, was zu groberen Partikeln von Produkten führt, d.h, daß
praktisch kein Brechen stattfindet. Sogar wenn der Brechwalzenspalt S innerhalb des
0,6- bis 2,4-fachen der 80 %-Durchlaßgröße des Beschickungsmaterials liegt, verursacht
- falls die Beschickungsrate so hoch sein sollte, das sie das 0,8-fache der theoretischen
Durchsatzkapazität übertrifft - das Brechen, daß das Beschickungsmaterial während
der Kompression in der Brechkammer (K, L, M und N in Fig. 13) übermäßig
kompaktiert wird, was nicht nur zu einer Überbelastung, sondern auch mehr zu einem Mahlen
als einem Brechen und zur Produktion eines viel feineren Pulvers führt.
-
Um daher einen geeigneten Zwischenpartikel-Brecheffekt zu gewährleisten und eine
übermäßige Verfestigung zu verhindern, ist es unverzichtbar, den Brechwalzenspalt S
der Walzen zwischen dem 0,6- bis 2,4-fachen der 80 %-Durchlaßgröße des
Beschikkungsmaterials zu halten und die Beschickungsrate so stark zu beschränken, daß der
Durchsatz im Bereich des 0,5- bis 0,8-fachen (vorzugsweise 0,6- bis 0,7-fachen) der
theoretischen Durchsatzkapazität liegt.
-
Brechexperimente wurden unter Verwendung des Brechverfahrens gemäß der
Erfindung (Fig. 13) und des Standes der Technik (Fig. 14) durchgeführt. Der Unterschied
im Effekt beider Verfahren wird wie folgt beschrieben:
Gebrochenes Gestein S-5 (5-2,5 mm-Fraktion) von Porphyrit wurde als zu brechendes
Beschickungsmaterial verwendet. Die Partikelgrößenverteilung des Materials ist durch
die Kurve L in Fig. 15 dargestellt. 20 Gewichtsprozent enthalten Partikel mit einer
Partikelgröße von mehr als 4,8 mm, während 80 Gewichtsprozent kleiner sind. Ein
Brechen des Materials wurde durchgeführt mit dem Ziel von akzeptablen Produkten
einer Partikelgröße kleiner als 2,1 mm. Die Partikelgrößenverteilung von gebrochenen
Produkten, die mit dem erfindungsgemäßen Brechverfahren (Fig. 13) erhalten wurden,
ist durch die Kurven 11 in Fig. 15 und 16 dargestellt, während eine Verteilung für das
Brechverfahren nach dem Stand der Technik (Fig. 14) durch die Kurzen 12 in beiden
Zeichnungen dargestellt ist. Die Resultate sind in Tabelle 1 aufgelistet:
Tabelle 1
Anmerkung:
-
Die Tabelle umfaßt die Resultate als Prozentsatz des absoluten Volumens, um die
Kornform von hergestelltem Sand auf der Basis von JIS-A5004 zu bewerten, um den
Unterschied bei den Komformen der Produkte, wie sie durch beide Verfahren erhalten
werden, aufzuzeigen.
-
Die Kurven 11 und 12 in Fig. 15 und 16 verifizieren, daß die Partikelgrößenverteilung
entsprechend der Erfindung und dem Stand der Technik, im wesentlichen ähnlich ist.
Wie jedoch in Tabelle 1 gezeigt ist, ist das Verfahren entsprechend der Erfindung weit
aus besser als das gemäß dem Stand der Technik was, die Produktionsrate und den
Energieverbrauch pro Einheitsprodukt betrifft. Auf der Basis des Prozentsatzes des
absoluten Volumens für die Kornformbewertung (Tabelle 1) und einer visuellen
Begutachtung der gebrochenen Produkte ist die Kornform von Produkten, die durch das
erfindungsgemäße Verfahren erhalten wurden, im wesentlichen kubisch, während
Produkte, die durch das Verfahren nach dem Stand der Technik erhalten wurden, viel
mehr an flachen oder schlanken Partikeln beinhalten.