DE3891339C2 - Kreiselbrecher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brechvorrichtung für zerbrechliches oder zerreibbares Material, die eine Trommel (13) mit einer Kammer (15), die eine zentrale Achse (A) aufweist, einen drehbaren Brechkopf (17) mit einer Gyrationsachse (G) und einer Antriebseinheit zum Antreiben des Brechkopfs (17) in der Trommel (13) umfaßt. Erfindungsgemäß ist der Brechkopf (17) an seinen gegenüberliegenden axialen Enden durch Lagereinrichtungen (19, 21, 23) in einer zur zentralen Achse (A) der Kammer (15) versetzten Position um einen festen Drehpunkt am Schnittpunkt der Gyrationsachse (G) des Brechkopfs (17) mit der zentralen Achse (A) der Kammer gelagert, um so eine Rotations- und Oszillationsbewegung des Brechkopfs um diesen Schnittpunkt zu gestatten. Dieser feste Drehpunkt liegt im Bereich der unteren Fläche (35) des Brechkopfs derart, daß die Oszillationsbewegung des oberen Bereichs des Brechkopfs (17) im wesentlichen senkrecht zu der zentralen Achse (A) der Kammer (15) und die Oszillationsbewegungen des unteren Bereichs des Brechkopfs (17) im wesentlichen parallel zu der zentralen Achse (A) sind. Hierdurch wird Material in eienr homogenen Weise zerkleinert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brechvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Zu den vorhandenen Typen von Vor- und Nachbrechern zur Verringerung der Größe von zerbrechlichen oder zerreibbaren Feststoffen gehören Kreiselbrecher. Ein typischer Kreisel­ brecher besteht aus einem inneren Kegelstumpf, der sich um eine zentrale Vertikalachse einer äußeren kegelförmigen Kammer dreht und dabei zwischen Kammer und Kegel einen ringförmigen konischen Raum beschreibt. Der innere Kegel führt eine kreis­ runde Bewegung um die Vertikalachse der Kammer aus, dreht sich im allgemeinen jedoch nicht um seine eigene Symmetrieachse.

Die Bewegung wird dem inneren Kegel durch eine Nockenvor­ richtung verliehen, die unterhalb des Kegels durch einen Außenmotor und Getriebezug angetrieben wird. Der Getriebezug dreht eine große exzentrische Baugruppe einschließlich der Nockenvorrichtung, die bewirkt, daß sich die Welle, auf der der Kegel befestigt ist, um die Vertikalachse der Kammer dreht, wobei der Schnittpunkt zwischen der Vertikalachse und der Kreiselbrecherachse über dem inneren Kegel liegt. Folglich ist die Kreisbewegung fast völlig waagerecht, was dazu führt, daß die Größe des ringförmigen Raums zwischen dem inneren Kegel und der äußeren Kammer auf der einen Seite des inneren Kegels relativ klein und auf der gegenüberliegenden Seite des Kegels während der Kreisbewegung relativ groß ist. Diese große Schwankung des Zwischenraums des ringförmigen Raumes führt zu einer relativ großen Schwankung in der Größe des aus dem Brecher ausgestoßenen Materials. Wenn also eine spezielle Materialgröße verlangt wird, müssen daher meist bis zu 40% des ausgestoßenen Materials nochmals zerkleinert werden, um eine Verkleinerung desselben auf eine zufrieden­ stellende Größe zu erreichen. Eine derartige Unwirtschaft­ lichkeit führt dazu, daß der Brecher einer längeren Verwendung ausgesetzt wird und folglich seine Verschleiß- und Störungs­ neigung zunehmen.

Darüber hinaus müssen die Bauteile des Brechers, die zum Antrieb des inneren Kegels in Form einer Kreisbewegung von unterhalb der Brechbaugruppe eingesetzt sind, komplex und präzise ausgeführt sein, wodurch das Auswechseln solcher Bauteile sowohl im Hinblick auf die Bauteilkosten als auch hinsichtlich der Stillstandszeit sehr aufwendig wird, indem spezialisiertes Wartungs- oder Reparaturpersonal zur Ausführung solcher Arbeiten benötigt wird.

Eine gattungsgemäße Brechvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus der US 3 109 600 bekannt. Die dort beschriebene Brechvorrichtung weist einen Brechkopf auf, der auf einer Welle angebracht ist. Die Welle erstreckt sich über den unteren Bereich des Brechkopfes hinaus und ist gegenüber dem Brechkopf beabstandet in einem Kugellager für Dreh- und Oszillationsbewegungen gelagert. Der untere Lagerpunkt befindet sich bei dem herkömmlichen Brechkopf also weit unterhalb seiner Brechflächen.

Dadurch ergibt sich das Problem, daß bei der (beabsichtigten) Neigung des Brechkopfes zu einer Wand der herkömmlichen Brechvorrichtung auf der gegenüberliegenden Seite über die gesamte vertikale Länge der Brechkammer ein vergrößerter Spalt verbleibt, so daß Material hier ohne zerkleinert zu werden, hindurchfallen kann.

Wie bereits eingangs geschildert, weist das aus der herkömmlichen Brechvorrichtung ausgegebene Material stark inhomogene Partikelgrößen auf. Es muß daher im Anschluß an die Zerkleinerung gesichtet werden. Zumindest größere Bestandteile müssen dann erneut durch die Brechvorrichtung hindurchgeschickt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Brechvorrichtung zu schaffen, bei der das durch­ geschickte Material noch besser, insbesondere in einer homo­ generen Weise zerkleinert wird.

Diese Aufgabe wird mit einer Brechvorrichtung nach den Merk­ malen vom Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung ist nun, daß der Brechkopf so gelagert ist, daß er bei Schräglage in einer Richtung auf die Wand hin mit seinem oberen Bereich den Spalt zu der Wand hin verengt, wobei auf der gegenüberliegenden Seite im oberen Bereich der Spalt breiter wird. Gleichzeitig wird aber auf der gegenüberliegenden Seite der Spalt durch den unteren Teil des Brechkopfes verengt, so daß an der gegenüber­ liegenden Seite kein Material unzerkleinert hindurchfallen kann.

Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Dreh- und Gyrationspunkt des Brechkopfes in der Nähe des unteren Randes des Brechkopfes angeordnet ist.

Gemäß der Erfindung wird eine Brechvorrichtung für zerbrechliches oder zerreibbares Material bestehend aus
einer Trommel mit einer Kammer zur Aufnahme des Materials und einer am Trommelboden befindlichen zentralen Austrittsöffnung, wobei die Austrittsöffnung einen Durchlaß mit einer Ringwand beschreibt und die Kammer eine zentrale Achse aufweist;
einem drehbaren Brechkopf, der im wesentlichen mittig in der Austrittsöffnung im Abstand zu der Wand des Durchlasses angeordnet ist, so daß er einen ringförmigen Spalt zwischen der Wand und dem Kopf beschreibt, wobei der Brechkopf mittig um einen Drehpunkt gestützt wird, so daß eine Dreh- und Schwingbewegung desselben um diesen Punkt ermöglicht wird; und
Mitteln, um dem Kopf die Dreh- und Schwingbewegung zu verleihen,
zur Verfügung gestellt, in der in diese Trommel hineingegebenes Material durch die Bewegung des Kopfes in bezug auf die Wand zerkleinert wird und in der entgegengesetzte Seiten des Brech­ kopfes mit der Wand so zusammenarbeiten, daß während einer ganzen Schwingung des Kopfes der Spaltzwischenraum aufrecht­ erhalten wird.

Erfindungsgemäß ist nun der Brechkopf an seinen gegenüber­ liegenden axialen Enden durch Lagereinrichtungen in einer zur zentralen Achse der Kammer versetzten Position um einen festen Drehpunkt am Schnittpunkt der Gyrationsachse des Brechkopfes mit der zentralen Achse der Kammer gelagert, um so einen Rotations- und Oszilationsbewegung des Brechkopfes um diesen Schnittpunkt zu gestatten. Dieser feste Drehpunkt liegt im Bereich der unteren Fläche des Brechkopfes, derart, daß die Oszilationsbewegungen des oberen Bereiches des Brechkopfes im wesentlichen senkrecht zu der zentralen Achse der Kammer und die Oszilationsbewegungen des unteren Bereiches des Brechkopfes im wesentlichen parallel zu der zentralen Achse sind.

Der Begriff der Kreiselachse bedeutet nachfolgend die Achse, um die der Brechkopf der Brechvorrichtung symmetrisch ist, und der Begriff des Kreiselwinkels beschreibt den Winkel zwischen der Mittelachse der Trommel und der Kreiselachse.

Die genannten Mittel umfassen vorzugsweise eine drehbare Welle, die mittig in der Kammer zur Drehung um eine Mittelachse ange­ ordnet ist, wobei diese Welle ein in der Kammer befindliches axiales Ende zum Eingreifen des Kopfes hat, so daß dieser in einer festen Winkelstellung versetzt zur Mittelachse der Welle angeordnet ist, während eine relative Drehung zwischen dem Kopf und der Welle ermöglicht wird.

Diese feste Winkelstellung wird vorzugsweise durch einen Fixierdrehbolzen aufrechterhalten, der zwischen dem Kopf und der Welle verläuft und mit der Kreiselachse des Kopfes über­ einstimmt sowie eine relative Drehbewegung zwischen der Welle und dem Kopf dort herum gestattet.

Weitere Vorteile und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von zwei spezifischen Ausführungsformen erläutert. Die Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, von denen

Fig. 1 ein schematischer Seitenriß des Brechers ist, der das Prinzip aufzeigt, nach dem die Kreiselbewegung erreicht wird;

Fig. 2 ein Grundriß von Fig. 1 im Bereich des Brechkopfes ist;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der ersten Ausführungsform des Brechers ist;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung der zweiten Ausführungsform des Brechers ist und

Fig. 5 eine auseinandergezogene Darstellung von Welle, Drehbolzen, Kopf und Gelenkstück der ersten Ausführungsform ist.

Es sollte erwähnt werden, daß die Zeichnungen (insbesondere Fig. 1) einen Brechkopf mit einem übertriebenen Kreiselwinkel zur besseren Veranschaulichung darstellen. In der Praxis kann der Kreiselwinkel viel spitzer als der dargestellte sein, diese Beschreibung schließt aber auch nicht aus, daß der Kreiselwinkel stumpfer ist.

Beide Ausführungsformen sind auf eine Brechvorrichtung in Form eines Kreiselbrechers für zerbrechliches oder zerreibbares Material gerichtet.

Wie in Fig. 1 von den Zeichnungen dargestellt ist, umfaßt der Kreiselbrecher 11 eine Trommel 13, einen Brechkopf 17 und eine an entgegengesetzten Enden des Kopfes angeordnete Antriebs- und Auflagebaugruppe. Die Antriebs- und Auflage­ baugruppe umfaßt zudem im allgemeinen ein in der Nähe des Bodens von Trommel 13 befindliches Gelenkstück 19, eine über dem Brechkopf 17 angeordnete Welle 21 und einen zwischen Welle 21 und Brechkopf 17 eingesetzten Drehbolzen 23.

Die Trommel 13 hat eine innere kegelförmige Kammer 15, die mit einer oberen kreisrunden Öffnung 25, durch die Material zum Zerkleinern zwischen einer Wand 37 an dem Kopf und einer Wand 39 an der Trommel in die Kammer 15 gegeben werden kann, und einer unteren Austrittsöffnung 27 versehen ist, durch die das zerkleinerte Material aus dem Brecher ausgestoßen wird. Die Austrittsöffnung 27 beschreibt einen Durchlaß 38 mit einer im wesentlichen kegelförmigen Ringwand 39, inner­ halb der der Brechkopf 17 angeordnet ist. Die Kammer 15 ist allgemein rotationssymmetrisch in bezug auf die Mittelachse AC und kann auch mit einer kegelförmigen Ringwand 24 von entgegengesetzter Konizität zu der Wand 39 des Durchlasses ausgebildet sein. Die Wand 24 konvergiert somit von der Öff­ nung 25 zur Austrittsöffnung der Trommel nach innen und grenzt an den Durchlaß an. Die Ringwand 39 divergiert anschließend allgemein von der Kammer 15 zum Boden der Trom­ mel 13 nach außen. Folglich kann die Konvergenz von Wand 24 und Wand 39 innerhalb der Trommel an deren Verbindungsstelle eine kreisrunde Verengung 29 bilden, obwohl bestimmte Trom­ melformen oder -modelle nicht unbedingt einen eindeutigen Verengungspunkt bilden müssen.

Das Gelenkstück 19 ist mittig in der Austrittsöffnung 27 der Trommel fest angeordnet und hat allgemein eine halbkugel­ förmige Oberfläche, die meist der Kammer 15 gegenüberliegt. Die halbkugelförmige Oberfläche 31 stellt eine Auflagefläche bereit, auf der der Brechkopf 17 unter Bildung eines univer­ sell drehbaren Gelenks sitzen kann, so daß der Kopf auf dem Gelenkstück um einen mit der Mittelachse AC von Kammer 15 zusammenfallenden Drehpunkt B schwenken, sich drehen und/oder schwingen kann.

Der Brechkopf 17 hat allgemein eine Kegelstumpfform mit einer oberen kreisrunden, ebenen Fläche 33 von kleinerem Durchmesser als die kreisrunde Verengung 29, einer unteren kreisrunden, ebenen Fläche 35 parallel zu der oberen Fläche 33 und von größerem Durchmesser als die Verengung 29 und einer kegelförmigen Brechfläche 37, die sich zwischen den Umflächen der oberen und unteren Fläche 33 bzw. 35 erstreckt. Die untere Fläche 35 von Kopf 17 ist mittig nach innen gewölbt, um eine Auflagefläche zum Aufsitzen auf der 1 halbkugelförmigen Fläche 31 von Gelenkstück 19 zu bekommen und eine universelle Schwenk- und Drehbewegung des Kopfes um den Drehpunkt 8 zu ermöglichen.

Gelenkstück 19 und Kopf 17 sind jeweils genau ausgeformt, so daß der Kopf im Bereich der Austrittsöffnung 27 so aufsitzen kann, daß die Brechfläche 37 desselben sich neben, aber im Abstand zur Ringwand 39 von Durchlaß 38 befindet und sich unterhalb der Verengung 29 erstreckt und so ein ringförmiger Spalt 41 zwischen der Wand 39 und der kegelförmigen Brech­ fläche 37 des Kopfes beschrieben wird. Folglich ist der Durchmesser der unteren Fläche 35 von Kopf 17 kleiner als der maximale Durchmesser der Austrittsöffnung 27, so daß die Größe des Zwischenraums zwischen der kegelförmigen Brech­ fläche 37 und der Wand 39 durch axiales Bewegen der Trommel im Verhältnis zum Gelenkstück und Kopf oder durch Bewegen von Gelenkstück und Kopf axial in bezug auf die Trommel eingestellt werden kann.

Nach dem Konzept ist die obere ebene Fläche 33 des Kopfes mit einer kreisrunden Aussparung 49 ausgebildet, die eine orthogonal zur Ebene der Fläche befindliche und mit der Kreiselachse des Kopfes übereinstimmende Mittelachse hat.

Die Aussparung 49 ist zur Aufnahme des einen Endes von Dreh­ bolzen 23 vorgesehen, der den Kopf 17 und die Welle 21 miteinander verbindet.

Die Welle 21 ist auf einer nahe des oberen Teils der Trommel befindlichen Spindel 43 befestigt, damit sich die Welle um die Mittelachse AC von Kammer 15 drehen kann. Das äußere axiale Ende 47 hat eine Stirnfläche, die sich auf einer schiefen Ebene zum Normalschnitt der Welle befindet.

In der ersten Ausführungsform ist das äußere axiale Ende 47 der Welle wie auch der Kopf mit einer kreisrunden Aussparung 51 in dessen Stirnfläche versehen, deren Mittelachse orthogonal zur Ebene der Stirnfläche verläuft und in einem vorgeschriebenen Abstand von der Mittelachse AC der Welle versetzt ist. Die Aussparung 51 ist zur Aufnahme des anderen Endes des Drehbolzens 23 vorgesehen, so daß Welle und Kopf durch den Drehbolzen 23 miteinander verbunden sind.

Der Drehbolzen 23 ist von gerader, kreisrunder, zylindri­ scher Form, wobei die entgegengesetzten Hälften des Bolzens nach außen hervorstehende tragende Teile bilden, die drehbar in den entsprechenden Aussparungen 45 und 51 von Kopf und Welle aufgenommen werden können, um den Kopf 17 in einer vorgeschriebenen Schräglage zur Mittelachse AC zu fixieren, während eine relative Drehbewegung zwischen dem Kopf und der Welle und eine Umdrehung des Kopfes um die Mittelachse AC von Brechkammer 15 ermöglicht wird. Folglich fallen die Mittelachsen der Aussparungen 49 und 51 und des Drehbolzens 23 mit der Kreiselachse GB von Kopf 17 zusammen.

Die axiale Größe des Drehbolzens 23 kann geringfügig länger sein als die kombinierte Tiefe der Aussparungen 49 und 51, um die Stirnfläche 47 und die obere Fläche 33 im Abstand zu halten, so daß die einzigen Auflageflächen zwischen Welle und Kopf am Drehbolzen auftreten. Zwischen der Stirnfläche 47 und der oberen Fläche 33 ist eine Staubabdichtung (nicht dargestellt) vorgesehen, um den Bolzen und die Aussparungen vor der Einwirkung des zu brechenden Materials in der Trommel abzudichten. Bei anderen Ausführungsformen, die hier nicht dargestellt sind, können die Flächen 47 und 33 durch andere Methoden im Abstand gehalten werden, zum Beispiel durch die entgegengesetzten Enden des inneren und äußeren Laufrings eines Kegelwalzenlagers.

Während des Betriebs wird die Spindel 43 direkt von einem Hydraulikmotor (nicht dargestellt) angetrieben, der die Welle 21 zum Drehen um die Mittelachse AC der Brechkammer bringt. Wenn sich die Welle dreht, wird der Brechkopf 17 dazu gebracht, sich in seiner vorgeschriebenen Schräglage um die Mittelachse AC zu drehen, indem er um den Drehpunkt B von Gelenkstück 19 schwenkt, während er generell frei ist, sich in jede Richtung in bezug auf die Trommel und Welle um die Kreiselachse BG zu drehen. Dadurch, daß der Drehpunkt B relativ niedrig in bezug auf den Brechkopfkörper liegt, und aufgrund des gegenseitigen räumlichen Verhältnisses und der Ausführung von Verengung 29, Wand 39 des Durchlasses und der kegelförmigen Fläche 37 des Kopfes schwankt während einer ganzen Umdrehung der Welle 43 die Öffnung des Spaltes 41 nur geringfügig um die äußere Peripherie H der unteren Fläche 35 des Kopfes. Die äußere Peripherie der oberen Fläche 33 des Kopfes sorgt aber für einen relativ großen Grad der Verände­ rung der Spaltgröße in der Nähe von Verengung 29 der Trommel während dieser Umdrehung der Welle.

Wenn während der Umdrehung des Kopfes um die Mittelachse AC keine Widerstandskraft auf denselben aufgebracht wird, kann sich der Kopf in bezug auf die Trommel und die Welle drehen. Wenn jedoch zerbrechliches oder zerreibbares Material durch die Öffnung 25 in die Kammer 15 gelangt und auf die Grenzen des ringförmigen Spaltes 41 stößt, neigt das Material dazu, der Drehung des Kopfes in bezug auf die Trommel zu wider­ stehen. Folglich wird sich die Welle 21 weiter um die Mittelachse AC drehen, und der Brechkopf wird wirkungsvoll um den Drehpunkt B schwingen. Während dieser Schwingung des Kopfes dreht sich der Kopf selbst um die Kreiselachse. Der Zeitraum einer Umdrehung des Kopfes um die Kreiselachse GB ist ungefähr genauso lang wie der Zeitraum einer Umdrehung der Kreiselachse um die Mittelachse AC, es kann jedoch zu geringfügigen Schwankungen als Folge der Reibungswirkung des zwischen Brechwand und Brechfläche zerkleinerten Materials kommen.

Dies kann zu einer leichten Kreisverschiebung eines Punktes auf der Peripherie H des Kopfes in bezug auf einen benach­ barten Punkt auf der Ringwand 39 der Austrittsöffnung im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn während der Schwingung des Kopfes führen.

Wenn also das Material in dem Spalt 41 eingefangen wird, übt es eine hemmende Kraft auf die Drehung des Kopfes 17 aus, was eine relative Drehung zwischen der Welle 21 und dem Kopf gewährleistet. Dies sichert folglich die Drehung des Kopfes um die Kreiselachse GB und somit die Schwingungsbewegung um den Drehpunkt B des Gelenkstückes. Die im Kopf erzeugte Schwingungsbewegung führt also dazu, daß ein Punkt auf der Oberfläche des Kopfes auf einer gekrümmten Bahn in einer im wesentlichen senkrechten Ebene durch den Drehpunkt B schwingt, während er auch auf einer gekrümmten Bahn in einer orthogonal zur senkrechten Ebene verlaufenden Ebene eben­ falls durch Punkt B schwingt. Auf diese Weise wirkt auf das in dem Spalt 41 aufgefangene Material entweder durch die Rotationsschwingung oder die Senkrechtschwingung des Brech­ kopfes oder durch eine Kombination aus beiden ständig eine Brechbewegung. Diese Art von Brechwirkung sorgt für eine viel wirksamere Verteilung der Kraft auf das in dem Spalt eingefangene Material, wodurch für den Kopf die Tendenz verringert wird, das Material während seiner Schwingung zu schlagen und die Anwendung von Druckkräften zu unterstützen, um das Material fortwährend zwischen gegenüberliegenden Seiten des Spaltes zu pressen, ist erst einmal Kontakt hergestellt.

Obwohl in den Zeichnungen nicht eindeutig dargestellt, führt eher dieses Prinzip der Schwingung des Kopfes als die Kreis­ bewegung dazu, daß verschiedene Teile der Oberfläche des Brechkopfes abwechselnd minimale und maximale Zwischenräume des Spaltes während einer Schwingung beschreiben. Zusammen­ wirkende Teile der Oberfläche des Brechkopfes sind jedoch diagonal einander entgegengesetzt auf gegenüberliegenden Seiten des Kopfes angeordnet, so daß bei Kippen des Kopfes zu einer Seite, wie dies in Fig. 1 der Zeichnungen darge­ stellt ist, die Punkte F und H der Oberfläche des Kopfes zusammenwirken, um Mindestzwischenräume des Spaltes gleich­ zeitig mit gegenüberliegenden Punkten E und I, die Höchst­ spaltzwischenräume bilden, zu beschreiben. Es wird jedoch unabhängig von der Lage des Kopfes zu jeder Zeit stets ein maximaler und ein minimaler Zwischenraum auf der einen und der anderen Seite des Kopfes vorhanden sein. Obwohl wegen der übertriebenen Lage des Kopfes in Fig. 1 der Zeichnungen nicht eindeutig dargestellt, wird dieser Aspekt der Erfin­ dung besser im Zusammenhang mit den folgenden Ausführungs­ formen veranschaulicht. Es sollte auch erwähnt werden, daß, wenn bei einem Teil des Spaltes dessen Zwischenraum von der Mindestgröße zur Höchstgröße entweder am oberen oder unteren Teil des Kopfes verändert wird, die umgekehrte Situation auf den entsprechenden unteren oder oberen Seiten dieses Teils des Spaltes auftritt, so daß es zu einem teilweisen Fort­ schreiten von Material nach unten durch den Spalt im Gegen­ satz zu einem völligen Durchfallen von Material durch den Spalt kommt, nachdem dieser eine Mindestzwischenraumgröße erreicht hat. Wenn zum Beispiel der obere Teil einer Seite des Kopfes eine Seite eines maximalen Zwischenraums beschreibt und der Mindestzwischenraum für den Spalt an der ent­ sprechenden unteren Kante des Kopfes gegeben ist, würde das Material eine im wesentlichen V-förmige Nische einnehmen. Wenn jedoch der Spalt seine Zwischenräume umkehrt, würde die V-Form zunehmend sich umkehren, wodurch der obere Teil des Kopfes Teil des Mindestzwischenraums und der untere Teil des Kopfes Teil des maximalen Zwischenraums werden würde. Folg­ lich würde das Material, das sich zuvor innerhalb des maxi­ malen Zwischenraums befunden hätte, zunehmend zerkleinert werden, während im Bereich des Mindestzwischenraums befind­ liches Material fortschreitend vom Druck befreit werden würde und durch die untere Austrittsöffnung herausfallen könnte. Auf diese Weise bewegt sich Material nach einer Vielzahl von Schwingungen durch den Spalt vorwärts. Somit kann ein wirksamerer Brechvorgang unter Bildung einer größe­ ren Menge an verwendbarem zerkleinerten Material durchge­ führt werden, obwohl es zu einem geringeren Durchsatz kommen kann.

Ein bedeutender Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß durch Aufrechterhalten eines minimalen und maxi­ malen Zwischenraums an jedem Punkt um den Umfang des Spaltes herum an dem oberen und unteren Teil der Oberfläche des Brechkopfes und umgekehrt während der fortschreitenden Schwingungen des Kopfes die für ein Passieren der Austritts­ öffnung 27 aus den Grenzen des Spaltes 41 zulässige Schwan­ kung in der Größe des zerkleinerten Materials gering ist, wodurch die Größe des Materials genau eingestellt werden kann und so die Notwendigkeit eines wiederholten Zerklei­ nerns von nicht ausreichend in seiner Größe reduzierten Materials umgangen oder wesentlich verringert wird. Die Spaltgröße läßt sich durch einfaches Anheben oder Senken des Gelenkstückes 19 axial innerhalb der Trommel oder aber der Trommel in bezug auf das Gelenkstück leicht einstellen. Auf die gleiche Weise kann die Einstellung der Größe des Zwischenraums zum Ausgleich von Verschleiß auf der Brech­ oberfläche 37 des Kopfes oder von Verschleiß auf der halb­ kugelförmigen Oberfläche 31 vorgenommen werden.

Die erste Ausführungsform des Kreiselbrechers ist in Fig. 3 der Zeichnungen dargestellt und basiert stark auf der begrifflichen Beschreibung des Brechers. Folglich sind zur Bezeichnung der entsprechenden Teile in der Beschreibung des Brechers die gleichen Bezugszahlen verwendet worden wie in der Zeichnung.

Die erste Ausführungsform weicht nur geringfügig von der Beschreibung ab.

Die Trommel 13 ist von einer in Teile zerlegten Form, die einen inneren Teil 13a, der verstellbar in einem äußeren Gehäuseteil 13b mit einer Grundfläche 13c montiert ist, und einen oberen Teil 13d umfaßt, der sich über die Öffnung 25 erstreckt, um zur Aufnahme von Welle 21 eine große Auflage zu geben. Ein vor Fremdgut schützender Mechanismus (nicht dargestellt) kann von herkömmlicher Ausführung sein, um es unzerbrechlichem Material zu ermöglichen, ohne ein Beschädi­ gen der entsprechenden Brechflächen von Kopf 17 und Durchlaß 38 den ringförmigen Spalt 41 zu passieren.

Die zweite Ausführungsform des Kreiselbrechers ist in Fig. 4 der Zeichnungen dargestellt und ist von nur geringfügig anderer Ausführung als die vorangegangene Ausführungsform, obwohl sie noch die Beschreibung des Brechers verkörpert. Demzufolge sind die gleichen Bezugszahlen in der Zeichnung zur Bezeichnung der entsprechenden Teile des Brechers ver­ wendet worden, die zuvor in der Beschreibung beschrieben worden sind.

Die zweite Ausführungsform weicht von der vorhergehenden Ausführungsform insofern ab, als sich das obere Gehäuse 13d über die Öffnung 25 der Brechkammer so erstreckt, daß eine doppelte Auflage zur Aufnahme der Welle 21 gegeben ist. Folglich kann die Welle 21 anders konstruiert sein, als in der vorangegangenen Ausführungsform beschrieben ist, wonach die Spindel 43 von größerer Längenausdehnung sein kann, um einen äußeren Wellenzapfen 53, der in einem äußeren, diametral verlaufenden Teil 55 des Gehäuses 13d untergebracht ist, und einen inneren Wellenzapfen 57, der in einem inneren, diametral verlaufenden Teil 59 des Gehäuses unter­ gebracht ist, vorzusehen. Die Spindel 43 ist von ihrem einen axialen Ende 45 zu dem axialen Ende 47 innerhalb der Trommel symmetrisch kegelförmig. Das axiale Ende 47 ist mit einem Endstück 61 ausgebildet, das eine äußere ebene Fläche hat, die schräg zur Mittelachse der Kammer in einer ähnlichen Lage zur Außenfläche 33 der Welle in der vorhergehenden Aus­ führungsform angeordnet ist. Anstatt jedoch mit einer kreis­ runden Aussparung 51 versehen zu sein, ist die Außenfläche 63 mit dem Drehbolzen 23 aus einem Stück geformt, so daß der Drehbolzen 23 in der erforderlichen, von der Mittelachse der Welle versetzten Lage nach außen verläuft. Wie in der vorhergehenden Ausführungsform ist der Drehbolzen 23 drehbar in einer Aussparung 49 aufnehmbar, die in der oberen kreis­ runden ebenen Fläche 33 des Brechkopfes vorgesehen ist. Dem­ zufolge verleiht die Welle dem Brechkopf wie in der vorher­ gehenden Ausführungsform die erforderliche Lage, um während der Drehung der Welle die Dreh- und Schwingbewegung zu erreichen.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Bolzen 23 aus einem Stück mit dem Kopf 17 ausgeführt und drehbar in einer Aussparung 31 aufgenommen werden, die in der ebenen Außen­ fläche der Welle vorgesehen ist.

In einer Modifikation der vorangegangenen Ausführungsformen kann der Brechkopf 17 mit einer beliebigen Form oder Gestalt der Brechfläche 37 wie einer gebogenen konkaven oder konvexen Brechfläche anstelle einer kegelstumpfförmigen Oberfläche versehen sein.

Die Form der Ringwand 39 kann also generell so ausgeführt sein, daß zwischen den Brechflächen 37 des Kopfes und der Wand 39 der Trommel von der Verengung 29 zur Austrittsöff­ nung 27 des Brechers ein enger werdender Zwischenraum vorge­ sehen ist.

In einer weiteren Ausführungsform zu den vorangegangenen Ausführungsformen kann Punkt B in einer höheren oder tiefe­ ren Position bezogen auf den Kopf 17 liegen, als im Bild dargestellt ist.

In einer weiteren Ausführungsform zu den vorangegangenen Ausführungsformen kann zwischen der oberen Fläche 33 des Kopfes und der unteren Fläche 47 der Welle ein Längslager vorgesehen sein.

Durch die Anwendung dieser Erfindung werden viele Vorteile gegenüber früheren Kreiselbrechern erreicht. Dazu gehören folgende:

• 1. Die Herstellungskosten liegen aufgrund der Einfachheit der Konstruktion und der Reduzierung der Anzahl der Bauteile wesentlich unter denen von vorhandenen Brechern. Bei herkömmlichen Ausführungen können zum Beispiel 30 oder mehr Hauptbauteile vorhanden sein, während eine typische Ausführungsform dieser Erfindung nur ungefähr 8 Hauptbauteile hätte.
• 2. Bei früheren Konstruktionen werden meist 14 oder mehr bewegliche Hauptbauteile verwendet, während es bei einer typischen Ausführungsform der Erfindung nur 3 bewegliche Hauptteile gibt.
• 3. Aufgrund der Einfachheit der Konstruktion wird die Anzahl der vor Ort zu haltenden Ersatzteile wesentlich reduziert, und auch die Wartungshäufigkeit ist nicht so hoch.
• 4. Bei dieser Erfindung können im Gegensatz zu der Verwen­ dung von externen Elektromotoren und Getriebe für frü­ here Konstruktionen relativ einfache Hydraulikantriebe angewendet werden.
• 5. Die Schmierung ist bei dieser Erfindung aufgrund der Einfachheit der Bauteile leicht, während sie bei frühe­ ren Konstruktionen eine schwierige Angelegenheit war.
• 6. Die für die Instandhaltung aufzuwendende Zeit ist infolge der verringerten Anzahl von Bauteilen gegenüber früheren Konstruktionen erheblich reduziert.
• 7. Aufgrund des bei dieser Erfindung angewendeten besseren Mechanismus kann die zum Antreiben des Brechers erfor­ derliche Leistungsaufnahme bedeutend geringer sein als die bei früheren Konstruktionen benötigte, wo ein Wir­ kungsgrad in der Größenordnung von nur 65% erreicht werden kann.
• 8. Der Wirkungsgrad der Erfindung kann sich den 100% bezogen auf die geringe Menge von nochmals zu zerklei­ nerndem Material nähern, wohingegen bei früheren Kon­ struktionen der erreichte Wirkungsgrad meist nur in der Größenordnung von 60% liegt.
• 9. Die durch Anwendung der Erfindung erreichbare zer­ kleinerte Teilchengröße kann noch viel kleiner sein als 1/16 Zoll, ohne daß praktisch ein nochmaliges Zerklei­ nern erforderlich ist. Im Gegensatz dazu ist es bei herkömmlichen Ausführungen normalerweise schwierig, 3/16 Zoll zu erreichen (wobei 40% oder mehr an Produkt eines nachträglichen Zerkleinerns bedarf).
• 10. Im Vergleich zu früheren Brecherausführungen zeigt der Betriebsmechanismus eine geringe zentrifugale Unwucht (und je nach der äußeren Gestaltung der Welle sogar keine). Verschleiß, Energieverlust und Unwucht werden somit auf ein Minimum reduziert, wodurch die Möglich­ keit zur Herstellung von größeren Brechern als früher gegeben ist.
• 11. Aufgrund der Einfachheit und der geringen Anzahl der eingesetzten Bauteile können Brecher so klein gebaut werden, daß sie in herkömmlichen Fahrzeugen für Perso­ nal oder Anwendungen geringen Volumens transportiert werden können. Herkömmliche transportable Brechanlagen sind sowohl teuer als auch von einer solchen Größe, daß sie Schwertransport erfordern.

Es sollte verstanden werden, daß der Umfang der Erfindung nicht auf die hier beschriebene Ausführungsform begrenzt ist. Die Erfindung ist im besonderen nicht auf die Anwendung zur Zerkleinerung von Erz oder auf den Einsatz in der Berg­ bauindustrie begrenzt, sondern kann auch auf anderen Gebie­ ten nützlich sein, da die in dieser Erfindung angewendete Brechwirkung nicht durch die Größe eines Bauteils beschränkt wird.

Claims (14)

1. Brechvorrichttung für zerbrechliches oder zerreibbares Material umfassend:
eine Trommel (13) mit einer Kammer (15) zur Aufnahme des Materials und einer am Trommelboden befindlichen zentralen Austrittsöffnung (27), wobei die Austrittsöffnung (27) einen Durchlaß mit einer Ring­ wand beschreibt, und wobei
die Kammer (15) eine zentrale Achse (A) aufweist;
einen drehbaren Brechkopf (17) mit einer Gyrations­ achse (G), der im wesentlichen mittig in der Aus­ trittsöffnung (27) im Abstand zu der Wand des Durch­ lasses angeordnet ist, so daß ein ringförmiger Spalt (41) zwischen der Wand und der äußeren Oberfläche des Brechkopfes (17) definiert wird; und
eine Antriebseinheit zum Antreiben des Brechkopfes (17) in der Trommel (13),
dadurch gekennzeichnet, daß
der Brechkopf (17) an seinen gegenüberliegenden axialen Enden durch Lagereinrichtungen (19, 23, 21) in einer zur zentralen Achse (A) der Kammer (15) versetzten Position um einen festen Drehpunkt am Schnittpunkt der Gyrationsachse (G) des Brechkopfes (17) mit der zentralen Achse (A) der Kammer gelagert ist, um so einen Rotations- und Oszilationsbewegung des Brechkopfes um diesen Schnittpunkt zu gestatten;
wobei dieser feste Drehpunkt im Bereich der unteren Fläche (35) des Brechkopfes (17) liegt, derart, daß die Oszilationsbewegungen des oberen Bereiches des Brechkopfes (17) im wesentlichen senkrecht zu der zentralen Achse (A) der Kammer (15) und die Oszila­ tionsbewegungen des unteren Bereiches des Brechkopfes (17) im wesentlichen parallel zu der zentralen Achse (A) sind.

2. Brechvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine drehbare Welle (21) mittig in der Kammer (15) zur Drehung um die zentrale Achse (A) angeordnet ist,
wobei diese Welle (21) ein in der Kammer (15) be­ findliches axiales Ende (47), um ein Ineinander­ greifen mit dem führenden axialen Ende des Brech­ kopfes (17) zu ermöglichen, und ein dem axialen Ende (47) gegenüberliegendes Ende (43) zum Anschluß an die Antriebseinrichtung hat, derart, daß der Brechkopf (17) in einer festen, zur zentralen Achse (A) der Kammer (15) versetzten Schräglage ange­ ordnet ist, wobei gleichzeitig eine relative Drehung zwischen dem Brechkopf (17) und der Welle (21) während der Drehung der Welle (21) ermöglicht wird.

3. Brechvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Schräglage durch einen Drehbolzen (23) aufrechterhalten wird, der zwischen dem Brechkopf (17) und der Welle (21) angeordnet ist, wobei der Drehbolzen (23) eine Mittelachse (G) hat, die mit der Gyrationsachse (G) des Brechkopfes (17) übereinstimmt, und eine relative Drehbewegung zwischen der Welle (21) und dem Brechkopf (17) um diese herum gestattet.

4. Brechvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräglage des Drehbolzens (23) dadurch fixiert ist, daß ein axiales Ende des Drehbolzens (23) in das axiale Ende (47) der Welle (21) an einer von der Mittelachse (A) der Welle (21) versetzten und schräg dazu befindlichen Stelle eingreift, so daß sich die Mittelachse des Bolzens in dieser festen Schräglage befindet, und das andere Ende des Bol­ zens an einer mit der Kreiselachse (G) des Brech­ kopfes (17) zusammenfallenden Stelle in das axiale Ende des Brechkopfes (17) eingreift, so daß die Mittelachse (G) des Drehbolzens (23) koaxial mit der Gyrationsachse (G) des Brechkopfes (17) ausgerichtet ist.

5. Brechvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Drehbolzen (23) von kreisrunder zylindrischer Form ist und
die gegenüberliegenden axialen Hälften des Dreh­ bolzens (23) nach außen hervorstehende tragende Teile bilden und die jeweiligen axialen Enden (47, 33) von Welle (21) und Brechkopf (17) an den erforderlichen Stellen jeweils mit Aussparungen (49, 51) versehen sind, um die tragenden Teile aufzunehmen und Brechkopf (17) und Drehbolzen (23) zur Einnahme der festen Schräglage zu bringen.

6. Brechvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Größe des Drehbolzens (23) geringfügig länger sein kann als die kombinierte Tiefe der Aus­ sparungen (49, 51), um die axialen Enden (47) von Welle (21) und Drehkopf (17) im Abstand zueinander zu halten.

7. Brechvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehbolzen (23) einstückig mit der Welle (21) ausgebildet und gegen die Achse (A) der Welle (21) leicht versetzt angeordnet ist.

8. Brechvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den im Abstand gehaltenen axialen Enden von Welle (21) und Brechkopf (17) eine Dichtung angeordnet ist, um den Drehbolzen (23) und die Aussparungen (49, 51) gegenüber dem Inhalt der Kammer (15) abzudichten.

9. Brechvorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechkopf (17) in bezug auf die Trommel (13) durch ein universell drehbares Gelenk (19) getragen wird, um eine freie Dreh- und Schwingbewegung des Brechkopfes (17) um den Drehpunkt zu ermöglichen, wobei dieses Gelenk (19) ein Paar miteinander in Eingriff stehender Bauteile umfaßt, von denen das eine mittig in der Austrittsöffnung (27) am Boden der Trommel (13) und das andere an dem unteren Ende des Brechkopfes (17) angeordnet ist.

10. Brechvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Bauteil ein fest am Gelenk (19) angeordnetes Gelenkstück einschließt und das andere Bauteil einen am unteren axialen Ende des Brechkopfes (17) vorgesehenen mittig nach innen gewölbten Bereich des Brechkopfes (17) umfaßt, wobei das Gelenkstück eine der Kammer gegenüberliegende halbkugelförmige Fläche hat und der nach innen gewölbte Bereich des Brechkopfes (17) eine Tragfläche von halbkugelförmiger Aus­ führung in Ergänzung zu dem Gelenkstück hat, um dieses aufzunehmen, wodurch das Gelenkstück eine Auflage bildet, auf der sich der Brechkopf (17) frei drehen und schwingen kann.

11. Brechvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Bauteil in seiner Position zur Trommel (13) axial verstellbar ist, um eine Einstellung des Zwischenraums des ringförmigen Spaltes (41) zu er­ möglichen.

12. Brechvorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechkopf (17) von im wesentlichen gerader Ke­ gelstumpfform ist, so daß das obere und das untere axiale Ende des Brechkopfes (17) kreisrunde parallele Flächen beschreiben, und eine sich dazwischen erstreckende kegelförmige Umfangsfläche hat, wobei die obere Endfläche generell von kleinerem Durchmesser ist als die untere Endfläche, so daß sich zwischen der kegelförmigen Fläche und der Wand des Durchlasses der ringförmige Spalt (41) ausbildet.

13. Brechvorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (15) generell mit einer Öffnung, durch die Material in die Kammer gegeben werden kann, und einer Ringwand versehen ist, die von der Öffnung zur Austrittsöffnung (27) nach innen konvergiert und an den Durchlaß angrenzt, wobei die Ringwand des Durchlasses von der Kammer (15) zum Boden der Trommel (13) nach außen divergiert, wodurch die Kammer (15) und die Austrittsöffnung (27) eine kreisrunde Verengung (29) an ihrer Verbindungs­ stelle beschreiben.

14. Brechvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (21) mechanisch oder elektrisch angetrie­ ben wird, um sich zu drehen.