DE4431551A1 - Brecher mit einem Gestell, indem ein angetriebener, steinbrechender Rotor gelagert ist - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brecher mit einem Gestell, indem ein­ erseits ein angetriebener Rotor gelagert ist, auf dem gegeneinander ver­ setzt Hammerelemente angeordnet sind und an dem andererseits ein mit diesen Hammerelementen zusammenwirkender, länglicher Amboß angeordnet ist.

Brecher dieser Art werden beispielsweise von der Firma Bugnot unter dem Produktnamen Obelix hergestellt. Es handelt sich um geschleppte Fahrzeu­ ge. Beim Betrieb nehmen die Hammerelemente den Untergrund, über den der Brecher geschleppt wird, auf. Steine werden zwischen den Hammerelementen und dem Amboß auf eine gewünschte Körnung gebrochen. Die Körnung läßt sich nach dem Stand der Technik einstellen durch die Schleppgeschwindig­ keit, mit der der Brecher über eine zu bearbeitende Fläche bezogen wird.

Weiterhin sind sogenannte Fräsmaschinen bekannt, bei ihnen ist ebenfalls ein fahrbares Gestell vorgesehen, in dem ein angetriebener Rotor gelagert ist. Der Rotor ist mit Fräsmeißeln bestückt. Mit derartigen Fräsmaschinen können Straßenbeläge aufgebrochen, Wege bearbeitet und eine Vielzahl von anderen Fräsarbeiten durchgeführt werden.

Nachteilig bei dem vorbekannten Brecher der eingangs genannten Art ist es, daß er nicht geeignet ist, Material des Untergrundes, über den er ge­ schleppt wird, aufzureißen. Dieser Vorgang muß im vorab erfolgen, bevor der Brecher eingesetzt wird. Mit den vorbekannten Fräseinrichtungen ist es aber ebenfalls nicht möglich, in einem Bearbeitungsgang sowohl einen alten Belag aufzunehmen als auch ihn soweit zu zerkleinern, daß er mit einer kontrollierten Körnung vorliegt und somit dort wieder eingesetzt werden kann, wo er aufgenommen wurde.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, einen Brecher der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß er sowohl für ein Aufreißen eines Untergrundes als auch für ein Aufberei­ ten dieses Untergrundes zu einer gewissen Körnung geeignet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Brecher mit den Merkmalen der ein­ gangs genannten Art, bei dem weiterhin am Rotor Fräsmeißel angeordnet sind, diese Fräsmeißel auf mehreren Schrauben linienförmigen Spuren ange­ ordnet sind, die Hammerelemente ebenfalls auf einer schraubenlinienförmi­ gen Bahn angebracht sind und der Schraubensinn der Spuren und der Bahn gleichsinnig verläuft.

Erfindungsgemäß wird also der vorbekannte Brecher so weitergebildet, daß er zugleich als Fräse arbeitet. Zusätzlich zu den Hammerelementen werden viele Fräsmeißel am Rotor angebracht, die die Fräsfunktion übernehmen. Somit findet gleichzeitig ein Fräsen und ein Brechen statt. Durch die An­ ordnung der Fräsmeißel auf mindestens einer schraubenlinienförmigen Spur und der Hammerelemente auf einer anderen schraubenlinienförmigen Spur, wobei die Drehsinne gleich sind, wird ein gleichmäßiger Arbeitsablauf erre­ icht, es werden Ansammlungen von Material vermieden und es wird erre­ icht, daß die Fräsmeißel im wesentlichen keine Brechfunktion haben, viel­ mehr der Brechvorgang im wesentlichen zwischen den Hammerelementen und dem Amboß stattfindet. Aufgrund des schraubenlinienförmigen Verlaufs wird eine Förderrichtung vorgegeben. Dadurch, daß die Förderrichtungen, die einerseits die Fräsmeißel vorgeben und die andererseits durch die Hammerelemente bestimmt wird, übereinstimmen, erfolgt ein Materialtrans­ port in gleicher Axialrichtung des Rotors und damit ohne Materialanhäu­ fungen, die zu einem ungleichmäßigen Arbeiten führen könnten.

Als bevorzugt hat es sich erwiesen, die Steigungen der Bahn und der min­ destens einen Spur der Fräsmeißel unterschiedlich auszubilden, Unterschie­ de im Bereich zwischen 10 und 30° haben sich als geeignet erwiesen.

In bevorzugter Weise werden an sich bekannte, stiftförmige Fräsmeißel ein­ gesetzt, die fertig bezogen werden können. Sie sind in Halterungen drehbar und lösbar ausgelegt. Die Halterungen sind am Rotor angeordnet, bei­ spielsweise angeschweißt. Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Anstellwinkel, den die Achse der stiftförmigen Fräsmeißel mit dem Rotor bildet, deutlich flacher auszuführen als dies bei den vorbekannten Fräsen der Fall ist. Der übliche Anstellwinkel, der auch bei dem Einsatz von Frä­ sen im Bergbau benutzt wird, beträgt 33°. Ein bevorzugter Anstellwinkel von 44° ist für den erfindungsgemäßen Fräsbrecher vorteilhaft, die Quer­ kräfte auf die Fräsmeißel sind dann nicht so hoch, daß in einem prakti­ schen Betrieb ein Wegbrechen der Fräsmeißel zu befürchten ist. Als An­ stellwinkel der Fräsmeißel wird der Winkel verstanden, den die Achse der Fräsmeißel einschließt mit einer Geraden, die die Spitze des Fräsmeißel mit der Achse des Rotors verbindet.

Auf die Meißel wirken hohe Kräfte. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die auf die Meißel einwirkenden Kräfte nicht über ihren Schaft auf die Halterung abzuleiten, sondern Meißel mit einem Meißelkragen auszurüsten, der oben auf der Halterung aufliegt und auf diese Weise die Fräskräfte zu übertragen.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die Hammerelemente und/oder den Amboß einstellbar zu machen. Eine Einstellbarkeit beider ist besonders günstig. Die Hammerelemente sind vorzugsweise einstellbar ent­ lang einer Geraden, die zwischen einer Tangietialen durch den Mittelpunkt der Hammerelemente und einer Radiale durch den Mittelpunkt der Hammere­ lemente liegt, und zwar von einer Radialen bevorzugt in einem Winkel von 10-20° abweicht. Diese Schrägeinstellbarkeit der Hammerelemente erfolgt bezüglich des Drehsinns des Rotors in Arbeitsdrehrichtung so, daß die in Arbeitsrichtung vornliegende Arbeitskante der Hammerelemente einen grö­ ßeren Abstand von der Rotorachse hat als alle anderen Bereiche der Ham­ merelemente. Anders ausgedrückt weitet sich der Spalt zwischen dem Amboß und den Hammerelementen dann, wenn die Arbeitskante am Amboß vorbeige­ laufen ist und der Rotor sich in Arbeitsrichtung weiterdreht.

Als besonders bevorzugt hat es sich erwiesen, die Schnittgeschwindigkeit am Schnittkreis der Fräsmeißel zwischen 35 m/s, vorzugsweise zwischen 10 und 20 und insbesondere bei 15 m/s einzustellen. Bei diesen Umlaufge­ schwindigkeiten werden besonders gute Fräseigenschaften, aber auch eine gute Verkleinerung des aufgenommenen Materials erreicht.

Die Spitzen der Fräsmeißel sind weiter von der Rotorachse entfernt als die Hammerelemente. Dadurch wird erreicht, daß beim Aufnehmen eines Bodens die Fräsmeißel in einem Untergrund eindringen können und die Brecherele­ mente erst für den nachfolgenden Zerkleinerungsvorgang herangezogen werden. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht also einen klar unter­ teilten Arbeitsablauf, die Fräsmeißel übernehmen im wesentlichen die Frä­ saufgabe, ohne dabei von den für das Brechen benötigten Teilen behindert oder gestört zu werden, der Brechvorgang wiederum erfolgt durch die Hammerelemente und den Amboß, ohne daß dabei die Fräsmeißel erheblich belastet werden.

Die oben erwähnte Anstellung der Fräsmeißel, weiterhin die Einstellbarkeit der Hammerelemente und/oder des Amboß und schließlich die beschriebene Schrägeeinstellbarkeit der Hammerelemente werden für sich allein als so wichtige Merkmale und Eigenschaften eines Fräsbrechers angesehen, daß sie auch ohne Zusammenhang mit dem Merkmal des Anordnung von Hamme­ relementen auf einer schraubenlinienförmigen Bahn und der Fräsmeißel auf mindestens einer, vorzugsweise zwei schraubenlinienförmigen Spuren je­ weils für sich allein als Erfindung im Zusammenhang mit einem Fräsbrecher angesehen, dessen Rotor sowohl Brechelemente als auch Fräselemente auf­ weist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schnittbildliche Seitenansicht eines Rotors, eines Teilstück des Gestells, des Ambosses und eines Profilierschildes, Amboß und Hammerelemente sind auf den größtmöglichen Abstand voneinander eingestellt,

Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1, bei der jedoch Hammer und Amboß auf den kleinsten möglichen Spalt eingestellt sind,

Fig. 3 eine Abwicklung einer Hälfte des Rotors,

Fig. 4 das Detail X aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung mit selbstfahrendem Gestell,

Fig. 6 eine Rückansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 5 und

Fig. 7 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 5.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß den Fig. 1-4 ist für die Anordnung an einem Fahrzeug, beispielsweise einem Trecker, dort Anschluß an der Zapfwelle, gedacht. Sie hat ein Gestell 20, das an sich bekannt ist und hier nicht näher dargestellt ist. In diesem Gestell 20 ist ein Rotor 22 drehbar gelagert, seine Rotorachse 24 verläuft quer zu einer Fahrtrichtung 26, die auch die Bearbeitungsrichtung ist. Der Rotor 22 wird in Drehsinn des Pfeils 28 angetrieben, hierzu ist eine geeignete Antriebsvorrichtung vorgesehen, beispielsweise erfolgt der Antrieb über Keilriemen. Da ein Blockieren des Rotors 22 beim praktischen Einsatz nicht auszuschließen ist, hat dieser Antrieb eine Lösevorrichtung, beispielsweise an irgendeinem Rad einen Scherstift. Durch Keilriemen wird ebenfalls eine Sicherheitsaus­ lösung erreicht.

Am Rotor 22 sind in bekannter Weise Hammerelemente 30 angeordnet, es handelt sich um längliche, im wesentlichen quaderförmige Bauteile. Sie arbeiten mit einem länglichen Amboß 32 zusammen, er erstreckt sich über die gesamte Breite des Rotors 22. Der Amboß 32 ist verstellbar am Gestell 20 befestigt. Wie die beiden Fig. 1 und 2 zeigen, bildet hierzu das Ge­ stell eine Führung 34 aus, die im Sinne des Doppelpfeiles 36 verläuft. Wei­ terhin ist eine Ausnehmung 38 vorgesehen, die quer zur Führung 34 ver­ läuft. In ihr befindet sich eine Halteplatte 40. Durch sie greift eine Schraube, die in ein im Amboß 32 ausgeführtes Gewindesackloch eingreift. Diese Anordnung ermöglicht eine einfache Montage und Demontage.

Die Anordnung des Amboß 32 ist so getroffen, daß eine hintere Kante 42 der Rotorachse 24 am nächsten ist. Die Verstellrichtung des Amboß entlang des Doppelpfeils 36 schneidet den Rotor vor der Rotorachse 24. Der Amboß 32 kann gewendet werden, so daß seine vordere Kante hintere Kante wird. Der Amboß kann durch Einfügen von Distanzstücken innerhalb der Führung 34 in unterschiedlichen Höhen eingestellt werden, ein derartiges Distanz­ stück 44 ist aus Fig. 1 ersichtlich, es ist das größtmögliche Distanzstück, worauf später noch eingegangen wird.

Am Rotor 22 sind weiterhin an sich bekannte Fräsmeißel 46 angeordnet, sie bestehen aus einer Halterung 48, die mit dem Rotor 22 verbunden, bei­ spielsweise verschweißt, ist, und aus einem auswechselbaren, stiftförmigen Meißel 50.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, beträgt der Winkel, den die Meißel 50 mit einer Geraden einschliefen, die von der Meißelspitze zur Rotorachse 24 verläuft, 44°. Die Meißel haben einen Meißelkragen 52, mit dem sie auf der Halterung 48 aufliegen. Dieser Meißelkragen 52 überträgt einen Großteil der Meißelkräfte auf die Halterung 48.

In bekannter Weise sind die Meißel leicht schräg angeordnet, so daß sie sich beim praktischen Einsatz in ihrer Halterung 48 etwas drehen, so daß immer andere Arbeitsflächen der runden, stiftförmigen Meißel 50 zum Ein­ satz kommen.

Analog zum Amboß 32 sind für die Hammerelemente 30 im Rotor 22 Führun­ gen vorgesehen, die durch Ausnehmungen 54 gebildet werden. Dabei ist jedem der Hammerelemente 30 eine Ausnehmung 54 zugeordnet. Innerhalb der Ausnehmung 54 kann das Hammerelement im Sinne des Doppelpfeils 56 verstellt werden, dessen Richtung gibt die Richtung der Führung an, die die Ausnehmung 54 ausbildet. Die Hammerelemente 30 sind quaderförmig, sie haben eine in Drehrichtung hinten liegende Arbeitskante 58. Fig. 1 zeigt für das dort abgebildete Hammerelement 30 die am weitesten vorste­ hende Position, diese ist durch ein Distanzstück 60 erreicht, das sich auf den Boden der Ausnehmung 54 unter dem Hammerelement 30 befindet. Die Hammerelemente 30 können gewendet werden, so daß ihre in den Fig. 1 und 2 in Drehrichtung vornliegende Kante nunmehr die hintere Arbeitskan­ te 58 wird. Die Verstellrichtung der Hammerelemente 30, die durch den Doppelpfeil 56 symbolisiert ist, verläuft nicht radial, vielmehr bildet sie mit einer Geraden, die durch den Mittelpunkt des Hammerelementes 30 und durch die Rotorachse 24 verläuft, einen Winkel von etwa 25°. Dadurch hat die Arbeitskante 58 einen größeren Abstand von der Rotorachse 24 als die andere, vorn liegende Kante, die technisch ebenfalls als mögliche Arbeits­ kante ausgerüstet ist, wie die eingezeichneten, besonders harten Beläge, die auch der Amboß 32 aufweist, zeigen.

Die Spitzen der Meißel 50 liegen auf dem sogenannten Schneidkreis 62, er ist der Maximaldurchmesser des Rotors 22. In einem typischen Fall hat der Schneidkreis einen Durchmesser von 500 mm. Die entsprechenden anderen Abmessungen ergeben sich durch Umrechnung. Üblicherweise sind die Ham­ merelemente 30 näher an der Rotorachse 24 als die Spitzen der Fräsmeißel 46, Fig. 1 zeigt insofern einen Sonderfall, der zur Darstellung der Ver­ stellbarkeit der Hammerelemente 30 erfolgte, Fig. 2 zeigt den Normalfall.

Die Anordnung der Hammerelemente 30 und der Fräsmeißel 46 ergibt sich aus Fig. 3. Diese zeigt, daß die Fräsmeißel auf zwei Spuren 64 angeordnet sind, die sich pro dargestellter Hälfte des Rotors 22 jeweils etwa drei mal um den Rotorkörper wendeln. Diese beiden wendelförmigen Spuren 64 sind gleichmäßig gegeneinander versetzt. Weiterhin sind pro halbem Rotor 22 (wie in Fig. 3 dargestellt) vier Hammerelemente 30 vorgesehen, sie sind auf einer einmal umlaufenden Bahn 66 angeordnet, die ebenfalls schraublinien­ förmig verläuft. Die Gesamtbreite der vier Hammerelemente 40 entspricht der halben Arbeitsbreite des Rotors 22. Wie Fig. 3 zeigt, haben die Spuren 64 und die Bahn 66 gleichen Drehsinn. In Fig. 3 ist für eine Spur 64 und die Bahn 66 jeweils ein Pfeil gezeigt, er symbolisiert die Transportrich­ tung, die durch die Fräsmeißel 46 bzw. die Hammerelemente 30 bewirkt wird. Aufgrund des gleichen Drehsinns kreuzen sich die Transportrichtun­ gen nicht, sondern schneiden sich in einem sehr spitzen Winkel, der etwa 30° beträgt. Er kann zwischen 0 und 45° liegen. Die Steigung der Bahn 66 beträgt etwa 45°, während die mit alpha bezeichnete Steigung der Spuren 64, die beide gleiche Steigung haben, etwa 70° beträgt. Um die Abwicklung, die Fig. 3 zeigt, besser verstehen zu können, ist noch der 0° und der 360°-Winkel angegeben. Schneidet man entlang der 0°-Linie oder der 360°- Linie aus und fügt unter Bildung eines Zylinders diese beiden Linien an­ einander, erhält man ein dreidimensionales Modell des halben Rotors 22.

Die nicht dargestellte, linke Hälfte des Rotors 22 ist praktisch spiegelbild­ lich aufgebaut, bei ihr verlaufen die Spuren 64 und die Bahn 66 in Gegen­ richtung, also mit gleichem Einstellwinkel, aber mit anderem Drehsinn.

Die Verteilung der Hammerelemente 30 und insbesondere diejenige der Fräsmeißel 46 erfolgt im wesentlichen nach der oben beschriebenen Gesetz­ mäßigkeit, nämlich auf Spuren 64 bzw. der Bahn 66 und in gleichen Tei­ lungswinkeln. In den Randbereichen und im Mittelbereich müssen aber ge­ wisse Konzessionen gemacht werden, damit ein gleichmäßiger Arbeitsablauf des Rotors 22 erreicht wird. So erkennt man am rechten Randbereich der Fig. 3 einige Fräsmeißel 46, die außerhalb der strengen Geometrie der Spur angeordnet sind. Sie dienen dazu, daß der Rotor 22 im wesentlichen auf seiner gesamte Länge auf einem Untergrund aufliegt und ihn abfräst, ohne daß es zu Kippmomenten auf die Rotorachse 54 kommt.

Am Gestell 20 ist schwenkbar und höhenverstellbar ein Profilierschild 68 angeordnet.

Aus den Fig. 5-7 ist der Einsatz einer Vorrichtung, wie er oben be­ schrieben wurde, bei einem selbstfahrenden Fräsbrecher gezeigt. Das oben beschriebene Gestell 20 ist schwenkbar an einem Fahrgestell 70, das Ketten 72 hat, vorn angeordnet. Hinten ist in ähnlicher Weise eine Vibrier­ platte 74 angelenkt. Der Arbeitsablauf ist aus diesen Figuren ersichtlich. Ein Untergrund 76, in dem sich Felsbrocken 78 befinden, wird durch den Rotor 22 aufgefräst, das aufgefräste Material wird hochtransportiert, ge­ brochen und unmittelbar hinter dem Rotor als aufbereitetes Material 80 wieder abgelagert. Über dieses aufbereitete Material 80 fährt das raupen­ förmige Fahrgestell 70. Das aufbereitete Material 80 wird anschließend ge­ glättet und verdichtet, hierfür können geeignet Vorrichtungen, wie bei­ spielsweise Vibratoren und dergleichen eingesetzt werden. Die fertigbear­ beitete Schicht ist mit 82 beziffert. Wie Fig. 4 zeigt, hat die fertige Schicht ein muldenförmiges Profil, sie kann aber auch bombiert ausgebil­ det sein.

Claims (14)

1. Brecher mit einem Gestell (20), indem einerseits ein angetriebener Rotor (22) gelagert ist, auf dem gegeneinander versetzt Hammerelemente (30) angeordnet sind und an dem andererseits ein mit diesen Hammerelemen­ ten (30) zusammenwirkender, länglicher Amboß (32) angeordnet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß am Rotor (22) weiterhin Fräsmeißel (46) ange­ ordnet sind, daß diese Fräsmeißel (46) auf mehreren schraubenlinien­ förmigen Spuren (64) angeordnet sind, daß die Hammerelemente (30) ebenfalls auf einer schraubenlinienförmigen Bahn (66) angebracht sind, und daß der Schraubensinn der Spuren (64) und der Bahn (66) gleichsin­ nig verläuft.

2. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Bahn (66) und der Spuren (64) unterschiedlich ist, vorzugsweise eine Differenz zwischen 10 bis 30° besteht, wobei die Steigung der Spuren steiler ist als diejenige der Bahn.

3. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräsmeißel (46) stiftförmig sind und in einem Halter (48) angeordnet sind und daß der Winkel, den die Fräsmeißel (46) mit einer durch die Meißelspitze gehenden Radialen des Rotors 38°-50°, vorzugsweise 40°-48° und insbesondere 44° beträgt.

4. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meißel (46) einen Meißelkragen (52) aufweisen, der mindestens 6, vorzugsweise min­ destens 8 bis 10 mm breit ist.

5. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hammerele­ mente (30) einstellbar sind quer zu einer Richtung einer Tangentialen an den Rotor (22) im Bereich des jeweiligen Hammerelementes (30).

6. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hammerele­ mente (30) schräg zu einer Radialen, die die Rotorachse (24) mit dem Mittelpunkt der Hammerelemente (30) verbindet, einstellbar sind.

7. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (32) höheneinstellbar ist in einer Richtung auf den Rotor (22) zu und von diesem weg.

8. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittge­ schwindigkeit am Schnittkreis (62) der Fräsmeißel (46) 5-30, vorzugs­ weise 10-20, insbesondere 15 m/s beträgt.

9. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen der Fräsmeißel (46) weiter von der Rotorachse (24) entfernt sind als die Hammerelemente (30).

10. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hammerele­ mente (30) in Richtung der Rotorachse (24) gesehen insgesamt eine Län­ ge aufweisen, die der Arbeitsbreite des Rotors (22) entspricht.

11. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zehnmal soviele Fräsmeißel (46) wie Hammerelemente (30) vorgesehen sind.

12. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung alpha der Spur der Fräsmeißel (46) 60-80°, vorzugsweise 70° beträgt.

13. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Bahn (66) der Hammerelemente (30) 30-60°, vorzugsweise 45° beträgt.

14. Brecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der Rotormitte die Spuren (64) und die Bahn (66) der einen Hälfte des Rotors (22) rechtssinnig und die Spuren (64) und die Bahn (66) auf der anderen Seite des Rotors (22) linkssinnig sind und daß im Bereich der Mitte des Rotors (22) die Spuren (64) und die Bahn (66) der beiden Hälf­ ten des Rotors (22) vorzugsweise nicht umfangmäßig gegeneinander ver­ setzt beginnen.