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Die Erfindung betrifft einen Walzensegmentbrecher
zum Brechen von als Kohlenstoff-Formkörper ausgebildeten Anodenblöcken oder
deren Resten, mit zwei einander gegenüberliegenden und zwischen sich
einen Brechspalt bildenden walzensegmentförmigen Brechwerkzeugen, die
an je einem um eine Schwenkachse schwenkbaren Brechwerkzeugträger abgestützt sind,
welche mit je einem Hebelarm verbunden sind, an deren Enden mindestens
je ein sich am Maschinenrahmen abstützender Hydraulik-Schwenkzylinder
angelenkt ist, wodurch den mit ihren Segmentbögen einander gegenüberliegenden Brechwerkzeugen
eine sich etwa um die Segmentbogenlänge erstreckende pendelnde
Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
vermittelt wird.
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Bei der Gewinnung von metallischem
Aluminium aus Tonerde durch Schmelzflusselektrolyse in Elektrolysezellen
braucht man Anoden, die zu Blöcken
aus Kohlenstoff-Stampfmasse verdichtet und geformt sind und die
in die Elektrolysezelle eingehängt
werden. Reste abgebrannter verbrauchter Anoden sowie ganze Ausschussanodenblöcke müssen zwecks
Wiederverwendung des Kohlenstoffmaterials zerkleinert werden.
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Der aus der
DE 36 14 817 A1 bekannte
Walzensegmentbrecher, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 zum
Ausdruck kommt, ist in der Lage, komplette sperrige Anodenblöcke, welche
große
Abmessungen beispielsweise von 1200 mm Länge, 880 mm Breite und 560
mm Höhe
haben, wirtschaftlich zu brechen bzw. zu zerkleinern. Der be kannte
Walzensegmentbrecher weist zwei einander gegenüberliegende und zwischen sich
einen Brechspalt bildende walzensegmentförmige Brechwerkzeuge auf, die
an je einem um eine Schwenkachse schwenkbaren Brechwerkzeugträger abgestützt sind,
welche mit je einem Hebelarm verbunden sind, an dessen Ende ein
sich am Maschinenrahmen abstützender
Hydraulik-Schwenkzylinder angelenkt ist, wobei die Schwenkzylinder
den mit ihren Segmentbögen
einander gegenüberliegenden
beiden Brechwerkzeugen eine sich etwa um die Segmentbogenlänge erstreckende
pendelnde Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
vermitteln. Bei der Aufwärtsbewegung
der exzentrisch gelagerten Segmentbögen der Brechwerkzeuge vergrößert sich
die Maulweite des Brechspalts zwecks Erfassens und Einziehens eines
zu zerkleinernden Anodenblocks, und bei der Abwärtsbewegung der Segmentbögen der
beiden Brechwerkzeuge verengt sich der Brechspalt zwecks Durchführung der
Zerkleinerungsarbeit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen zum Brechen von als Kohlenstoff-Formkörper ausgebildeten Anodenblöcken oder
deren Resten geeigneten Walzensegmentbrecher zu schaffen, der in
seiner Leistungsfähigkeit
erheblich gesteigert ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Walzenbrecher
mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Beim erfindungsgemäßen Walzensegmentbrecher
ist an den schwenkbaren Brechwerkzeugträgern unterhalb des die erste
Brechstufe bildenden Paares an Brechwerkzeugen ein zweites Paar
segmentbogenförmiger
Brechwerkzeuge angeordnet, das heißt es sind insgesamt vier segmentbogenförmige Brechwerkzeuge
vorhanden. Der erfindungsgemäße Walzensegmentbrecher
weist also zwei untereinander angeordnete Brechstufen auf, eine
oben liegende Vor brechstufe und eine weiter unten liegende Nachbrechstufe,
wobei für
die Nachbrechstufe die Kraft des Rückhubes der die Brechwerkzeuge
verschwenkenden Hydraulik-Schwenkzylinder ausgenutzt wird. Das heißt in den
erfindungsgemäßen Walzensegmentbrecher
ist eine Nachzerkleinerungseinrichtung integriert. Dadurch wird
ein vergleichsweise hoher Zerkleinerungsgrad von zum Beispiel 1
: 10 erreicht, und trotzdem steigt deswegen der spezifische Energiebedarf
(kWh/t) der gesamten Maschine nicht wesentlich. Die Zerkleinerungsarbeit,
die bisher von zwei hintereinander geschalteten Brechern bzw. Zerkleinerungsmaschinen
geleistet worden ist, wird vom erfindungsgemäßen Walzensegmentbrecher mit
den zwei typischen Brechstufen geleistet, wodurch insgesamt eine
deutliche Ersparnis an Investitionskosten und Betriebskosten erzielbar
ist.
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Mit besonderem Vorteil liegen die
Schwenkachsen der beiden Brechwerkzeugträger jeweils exzentrisch zum
Zentrum des Umfangskreises um die Außenkontur aller vier Walzensegmentbögen der Brechwerkzeuge
in der Weise, dass sich der Brechspalt der ersten (oberen) Brechstufe
bei der Abwärtsbewegung
der Brechwerkzeuge, und der Brechspalt der zweiten (unteren) Brechstufe
bei der Aufwärtsbewegung
der Brechwerkzeuge jeweils verengt.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung kann im Brechspalt der zweiten (unteren) Brechstufe
des Walzensegmentbrechers ein feststehender im Querschnitt satteldachförmiger Gitterrost angeordnet
sein. Alle vier walzensegmentförmigen Brechwerkzeuge
und gegebenenfalls der satteldachförmige Gitterrost können mit
Vorteil mit Schneiden versehen sein. Dadurch wird bei der Aufwärtsbewegung
der unteren beiden Brechwerkzeuge das grobe nicht durch den Gitterrost
gefallene Gutmaterial beidseitig durch die Gitterrostöffnungen
gedrückt
und dabei auf den z. B. quadratischen Rostspaltquerschnitt zerkleinert.
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Die Erfindung wird in Folgendem anhand
der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 die
Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Walzensegmentbrecher gesehen
in Längsrichtung
des Walzenspalts;
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2 einen
Vertikallängsschnitt
längs der
Linie II-II der 1, und
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3:
ausschnittsweise vergrößert die
zweite (untere) Brechstufe des Walzensegmentbrechers der 1.
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Nach den 1 und 2 weist
der erfindungsgemäße Walzensegmentbrecher
einen Maschinenrahmen (10) auf, in dem an Schwenkachsen
(11, 12) Brechwerkzeugträger (13, 14)
drehbar gelagert sind, an denen lösbar und auswechselbar befestigt
walzensegmentförmige
Brechwerkzeuge abgestützt sind,
und zwar ein oberes Paar Brechwerkzeuge (15, 16),
die zwischen sich einen Brechspalt (17) bilden, und ein
unteres Paar Brechwerkzeuge (18, 19), die zwischen
sich einen Brechspalt (20) bilden. Die Segmentbögen aller
vier Brechwerkzeuge erstrecken sich jeweils etwa über ein
Viertel eines vollen Kreisumfanges. Die segmentförmigen Brechwerkzeuge beziehungsweise
deren Träger
sind mit einem solchen Antrieb verbunden, der den Brechwerkzeugen (15, 16 sowie 18, 19)
eine etwa um die Segmentbogenlänge
vor- und zurückdrehende
Bewegung vermittelt, was mit den Doppelpfeilen 21 angedeutet
ist. Dazu ist jeder Brechwerkzeugträger (13, 14)
mit einer Schwinge beziehungsweise mit je einem Hebelarm verbunden,
an dem mindestens je ein Hydraulikzylinder angreift. Nach dem Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 ist mit dem Brechwerkzeugträger (13) der
Hebelarm (22) und mit dem anderen Brechwerkzeugträger (14)
der Hebelarm (23) fest verbunden, wobei sich diese Hebelarme
etwa vertikal liegend von den Brechwerkzeugträgern nach unten erstrecken. An
den unteren Ende der Hebelarme (22, 23) greifen etwa
horizontal liegend angeordnete Hydraulik-Schwenkzylinder (24, 25)
an, deren Kolbenstangen am Maschinenrahmenteil (26) gelenkig
abgestützt
sind, zum Beispiel am Gelenk (27) des Zylinders (24),
der seinerseits am Gelenk (28) des Hebelarmes (22)
angreift. Während
des Betriebes des erfindungsgemäßen Walzensegmentbrechers
wandern die unteren Enden der Hebelarme (22, 23)
mit den daran angelenkten Schwenkzylindern (24, 25) um
ein geringes Maß hin
und her, so daß sich
die segmentförmigen
Brechwerkzeuge (15, 16, 18, 19) etwa
um ein Viertel eines vollen Kreisumfanges der Segmentbögen verdrehen
können.
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Der erfindungsgemäße Walzensegmentbrecher hat
in seiner ersten (oberen) Brechstufe eine so große Maulweite, daß er einen
kompletten Kohleanodenblock fassen kann, der in den Aufgabeschacht (29)
des Brechers eingelegt wird. Ein solcher kompletter Kohleanodenblock
kann zum Beispiel die folgenden riesigen Abmessungen haben: Breite
880 mm, Länge
1200 mm, Höhe
560 mm, das heißt
die große
Maulweite des erfindungsgemäßen Walzensegmentbrechers
weist eine Breite von mindestens 880 mm und eine Länge von
mindestens 1200 mm auf. Im Betrieb werden über eine nicht dargestellte Hydraulikpumpe
mittels der Hydraulik-Schwenkzylinder
(24, 25) die unteren Enden der Hebelarme (22, 23)
nach außen
gedrückt,
die obersten Zahnreihen (30, 31) der oberen Brechwerkzeuge
(15, 16) brechen vom zu zerkleinernden Anodenblock
Teilstücke ab,
die Anodenbruchstücke
fallen nach unten in den Brechspalt (17) und werden dort
von den segmentförmigen
Brechwerkzeugen (15, 16) weiter zerkleinert. Nachdem
alle Brechwerkzeuge etwa um ein Viertel eines vollen Kreisumfanges
verschwenkt worden sind, drückt
die Hydraulikflüssigkeit
in den Schwenkzylindern die unteren Enden der Hebelarme (22, 23) wieder
nach innen zurück
in ihre Ausgangsposition, wobei die Kraft des Rückhubes der Hydraulik-Schwenkzylinder
(24, 25) für
die Nachbrechstufe ausgenutzt wird, indem das vom oberen Brechspalt (17)
in den unteren Brechspalt (20) gefallene Gut bei der Aufwärtsbewegung
des unteren Paares der beiden Brechwerkzeuge (18, 19)
in dem sich dann verengenden Brechspalt (20) weiter zerkleinert
wird. Dadurch wird in ein- und derselben Zerkleinerungsmaschine
ein vergleichsweise hoher Zerkleinerungsgrad von zum Beispiel 1
: 10 erreicht, und zwar bei vergleichsweise geringem spezifischen
Gesamtenergiebedarf (kWh/t). Die Vorgänge des Hin- und Herschwenkens
der Hebelarme (22 und 23), das heißt die Vorgänge des
Vorbrechens in der ersten (oberen) Brechstufe und anschließend in
der zweiten (unteren) Brechstufe wiederholen sich solange, bis der komplette
Anodenblock vollständig
zerkleinert ist. Die Durchsatzleistung des erfindungsgemäßen Walzensegmentbrechers
kann durch Einstellung der Brechzyklen eingestellt und auch verändert werden, was
durch eine Einstellung bezie hungsweise Veränderung zum Beispiel der Hydraulikölmenge der
hydraulischen Schwenkzylinder (24, 25) erzielt
werden kann.
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Im Brechspalt (20) der zweiten
(unteren) Brechstufe des erfindungsgemäßen Walzensegmentbrechers ist
mit Vorteil ein feststehender im Querschnitt satteldachförmiger Gitterrost
(32) angeordnet. Der satteldachförmige Gitterrost (32)
sowie die walzensegmentförmigen
Brechwerkzeuge, insbesondere die beiden Brechwerkzeuge (18, 19)
der unteren Brechstufe, sind mit Schneiden versehen. Bei der Aufwärtsbewegung
der unteren beiden Brechwerkzeuge (18, 19) wird
das grobe nicht durch den Gitterrost gefallene Gutmaterial beidseitig
durch die Rostöffnungen
gedrückt
und auf den zum Beispiel quadratischen Rostspaltquerschnitt zerkleinert,
wobei die Abstände
der Schneiden der Gitterroste die Maximalstückgröße des zu zerkleinernden Gutmaterials
ergeben.
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Das aus der zweiten (unteren) Brechstufe kommende
zerkleinerte Gutmaterial fällt
nach unten auf einen Bandförderer
(33), der das Gutmaterial zu seiner weiteren Nachzerkleinerung
und Weiterbehandlung zur Herstellung neuer Kohleanodenblöcke transportiert.
Bei einer Hubzeit der Hydraulik-Schwenkzylinder
(24, 25) pro Hub von ca. 12 Sekunden beträgt die Brechzeit
pro zu zerkleinerndem Anodenblock ca. 2,5 Minuten.
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3 zeigt
ausschnittsweise die Nachbrechstufe des Walzensegmentbrechers. Dabei
ist das linke Brechwerkzeug (18) in nach oben geschwenkter Stellung
und das rechte Brechwerkzeug (19) in nach unten geschwenkter
Stellung gezeichnet.