DE60019346T2

DE60019346T2 - Schlagleiste für eine vertikale schleudermühle und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60019346T2
Application number: DE60019346T
Authority: DE
Inventors: Claude Poncin
Original assignee: Magotteaux International SA
Current assignee: Magotteaux International SA
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: JP4084996B2; EP1305116A1; HUP0301785A2; MXPA03001000A; PL195796B1; CN1246080C; SK286255B6; WO2002009878A1; HU226990B1; PT1305116E; JP2004504147A; KR100672270B1; KR20030014419A; CZ298653B6; CA2412314A1; PL364776A1; SK17672002A3; CA2412314C; CZ20024016A3; ES2235923T3

Description

Gegenstand der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen Stoßkörper (ebenfalls "Auswerfer" oder "Impeller" genannt) für sogenannte VSI-Brecher (Vertical Shaft Impacter), d.h. Rotorschleudermühlen mit vertikaler Achse, die mit einer Verstärkungsstruktur versehen sind.
Technischer Hintergrund der Erfindung
Brecher vom vorgenannten Typ sind wohlbekannt und ihr Einsatz zum Zerkleinern von Gesteinsklumpen ist weit verbreitet, unter anderem in Steinbrüchen und Zementwerken.
In der Druckschrift WO 99/47264 und in anderen in dieser Veröffentlichung zitierten Dokumenten wird darauf Bezug genommen.
In diesen Dokumenten ist angegeben, dass Rotorschleudermühlen einen zylinderförmigen Schacht umfassen, in dem sich ein Drehtisch befindet, der von einem vertikalen Lager getragen wird und der Mittel aufweist, um die Rotation des Tisches um die zentrale Achse des Brechers zu ermöglichen. Der Brecher enthält eine Reihe von Stoßkörpern oder Auswerfern, die auf dem Drehtisch befestigt sind, sowie eine Reihe von Ambossen, die auf der senkrechten Innenwand des zylinderförmigen Schachtes um den Drehtisch herum angeordnet sind.
Der Stoßkörper ist meist quaderförmig und üblicherweise aus Gusseisen hergestellt; er ist auf dem Drehtisch des Brechers befestigt. Die der Drehachse des Tisches zugewandte Seite des Stoßkörpers wird als Nase des Stoßkörpers bezeichnet, während die Seite, die den Ambossen des zylinderförmigen Schachtes gegenüber liegt, die Auswurfseite des Stoßkörpers bildet.
Die als Arbeitsseite bezeichnete Vorderseite des Stoßkörpers ist die Seite, auf die das Brechgut trifft und die in Drehrichtung des Stoßkörpers vor der Rückseite liegt.
Diese vordere Arbeitsseite des Stoßkörpers kann mit einem oder mehreren Hohlräumen versehen sein, die sich nicht über die gesamte Struktur des Stoßkörpers erstrecken und die Kammern bilden, die sich bei der Rotation des Brechers mit Brechgut füllen und so den Stoßkörper durch die Wirkung des in den Kammern angesammelten Brechguts vor Stößen und Verschleiß schützen.
Beim Brechvorgang wird das Brechgut mit bekannten Mitteln auf die Mitte des Drehtisches geschüttet. Unter der Wirkung der Fliehkraft und durch den Aufprall auf die Arbeitsseite wird das Brechgut in Richtung der Ambosse geschleudert, auf denen es zerbricht, um dann zerkleinert auf den Boden des Brechers zu fallen, von wo es ausgeleitet wird. Beim Herausschleudern des Brechguts sind die Stoßkörper sehr hohen Beanspruchungen ausgesetzt und unterliegen infolgedessen einem schnellen Verschleiß.
Die verwendeten Stoßkörper mit Kammern ermöglichen bei einigen Anwendungen durch Anhäufung des Brechguts in den Kammern eine beträchtliche Erhöhung der Lebensdauer dieser Stoßkörper.
Man beobachtet bei diesem Typ von Stoßkörpern, dass der Verschleiß bevorzugt am Auswurfrand der Kammern auftritt, das heißt, an der Stelle, an der der Abrieb durch die mittels Fliehkraft herausgeschleuderten Teilchen am größten ist.
In der bereits erwähnten Druckschrift WO99/47264 sowie in diversen dort angeführten Dokumenten werden Schutzvorrichtungen oder Verstärkungen vorgeschlagen, um diese Verschleißeffekte zu vermeiden oder zu reduzieren.
Die spezielle Lösung, die im Dokument WO99/47264 vorgeschlagen wird, nämlich die Herstellung eines Stoßkörpers mit einer oder mehreren Kammern, die eine im wesentlichen quaderförmige Form haben, besteht darin, über den ganzen Umfang der Kammer(n) oder über einen Teil des Umfangs eine Verstärkungsstruktur aus einem Verbundmaterial, das seinerseits aus einer Legierung auf Eisenbasis und sehr verschleißfesten Keramikkörnern besteht, herzustellen. Diese Struktur, die in situ beim Gießen des Stoßkörpers durch Infiltration der Metallschmelze, die das Gehäuse des Bauteils bildet, in eine Masse aus Keramikkörnern und Bindemittel gebildet wird, hat sich als besonders wirksam erwiesen, um eine höhere Standzeit des Stoßkörpers zu gewährleisten.
Trotz dem beträchtlichen technischen Fortschritt und den hohen technischen Vorteilen, die diese Art der Herstellung bietet, sind einige Einschränkungen oder Schwierigkeiten aufgetreten.
Zunächst kann festgestellt werden, dass der aus Keramikkörnern und Bindemittel bestehende Träger optimal durch das Metall infiltriert werden muss, um eine wirksame Verstärkung zu erhalten.
Daher muss eine ausreichende Metallstärke auf beiden Seiten des Trägers vorgesehen werden, um eine gute Infiltration des Keramikteils der Verstärkungsstruktur zu erreichen. Dazu ist es erforderlich, eine ausreichende Wandstärke des Werkstücks aus Verbundmaterial zu erhalten und aus diesem Grund ist die Größe der Kammern begrenzt. Das führt auch dazu, dass die Dicke der Keramikverstärkung begrenzt werden muss, um die Infiltration zu verbessern; durch diese Begrenzung der Dicke der Verstärkung wird diese weniger wirksam und leichter zerbrechlich.
Zudem sind sowohl bei Einkammer-Stoßkörpern als auch bei Mehrkammer-Stoßkörpern die Kammern beim ersten Start leer und nicht durch Brechgut geschützt.
In diesem Moment sind die dünnen Wände in besonderem Maße den Stößen der größten Gesteinsklumpen oder Fremdkörper (Stahlteile, Baggerzähne usw.) ausgesetzt.
Dies kann zum Bruch der empfindlichsten verstärkten Wände führen, wodurch das Bauteil stark beschädigt wird und häufig sehr schnell nach der ersten Inbetriebnahme ausgetauscht werden muss.
Bei Brechern mit vertikaler Achse ist ebenfalls zu beobachten, dass das Verschleißprofil im allgemeinen schwer zu kontrollieren ist, da die Betriebsbedingungen von verschiedenen Faktoren abhängen, die sich im Laufe der Zeit ändern, wie zum Beispiel: Korngröße des zugeführten Guts, Abriebeigenschaften des Gesteins usw.
Bei der im Dokument WO99/47264 vorgeschlagenen Lösung führt eine Änderung der Kammerform zu einer vollständigen Änderung der Gussformen und Kernkästen, ohne Möglichkeit, das Ergebnis, das erzielt werden wird, vorherzusagen.
Diese Vorgänge sind zudem sehr kostspielig und führen zu hohen Zeitverlusten.
Außerdem ist man, wenn man das Profil der Kammern ändern möchte, auch bei der gewählten Form wegen des zuvor erwähnten Problems der Infiltration eingeschränkt.
Schließlich bleibt der Verschleiß der Stoßkörper in Rotorschleudermühlen trotz allem ein großes Problem, da die Verschleiß- und Stoßbeanspruchung extrem hoch ist. Die Erhöhung der Lebensdauer der Stoßkörper bleibt ein ständiges Anliegen.
Ziele der Erfindung
Die Erfindung hat die Aufgabe, die vorstehend angeführten Probleme zu lösen und insbesondere die Leistungen der Stoßkörper unter Nutzung der Vorteile, die sich aus der Herstellungstechnik der im Dokument WO99/47264 beschriebenen Stoßkörper ergeben, noch zu verbessern.
Wichtigste charakteristische Elemente der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßkörper für Rotorschleudermühlen mit vertikaler Achse, der im Unterschied zu denen nach dem vorstehend angegebenen Stand der Technik zu Beginn, das heißt bei der ersten Inbetriebnahme, ganz bewusst keine Hohlräume oder Kammern aufweist, der aber auf seiner Arbeitsseite mit einer Verstärkungsstruktur versehen ist, die aus einem Verbundmaterial besteht, das aus einer Legierung auf Eisenbasis und sehr verschleißfesten Keramikkörnern durch Infiltration der Metallschmelze, die das Gehäuse des Bauteils bildet, in eine Masse aus Keramikkörnern und Bindemittel beim Gießen des Stoßkörpers in situ hergestellt wird.
Die besagte Verstärkungsstruktur ist auf der Arbeitsseite gemäß einer geeigneten geometrischen Anordnung vorgesehen, damit das Metall stellenweise (d.h. in den Bereichen ohne Verstärkungsstruktur) bis zur Arbeitsfläche reicht, so dass durch den Verschleiß während des Betriebs automatisch Kammern oder Hohlräume geformt werden, die dadurch, dass sie sich mit Brechgut füllen, eine Prallschutzfunktion ausüben und gleichzeitig die Verstärkungsstruktur am oberen Außenrand der so geformten Kammern, d.h, auf der Arbeitsfläche erhalten.
Mit dem hergestellten Stoßkörper werden die vorstehend genannten Probleme vollständig gelöst.
Was die Probleme in Bezug auf die Infiltration anbelangt, so steht bei dieser Erfindung die gesamte Metallmenge, aus der das Bauteil besteht, und nicht nur das Metall, das eine einfache Wand bildet, für die Infiltration des Trägers zur Verfügung. Außerdem kann man dort, wo man es für notwendig erachtet, eine dickere Verstärkung verwenden, da die Infiltrationsbedingungen aufgrund der größeren zur Verfügung stehenden Masse der Metallschmelze besser sind.
Da die Kammern nicht von Anfang an gebildet werden, ist die Gefahr durch dünne Kammerwände bei der ersten Inbetriebnahme völlig ausgeschlossen, da ausreichend starke Wände gebildet werden können.
Bei der in dieser Erfindung vorgeschlagenen Form muss lediglich das Profil der Verstärkung geändert werden, wenn man die Form der Kammern ändern will, wodurch die Kosten erheblich gesenkt werden und sich zudem bessere Möglichkeiten in Bezug auf Form und Konstruktion bieten. Außerdem kann das Bauteil ohne einen oder mehrere Sandkerne, die zur Bildung der Kammer(n) dienen, gegossen werden; somit werden die Produktionskosten beträchtlich reduziert.
Schließlich ermöglicht die Technik gemäß der Erfindung eine deutliche Steigerung der Lebensdauer, da bereits bei der Bildung der Kammern der Selbstschutz durch das Brechgut, das in den in Bildung befindlichen Kammern zurückbleibt, zum Tragen kommt. Das Fortschreiten der Bildung der Kammern wird dadurch verzögert und wenn die Kammern vollständig ausgebildet sind, hat man die ganze zu dieser Bildung erforderliche Zeit als zusätzliche Lebensdauer gewonnen.
Zusammenfassend lässt sich daher sagen, dass die Erfindung die im Dokument WO99/47264 beschriebenen spezifischen Vorteile einer Verstärkungsstruktur, bestehend aus einem Verbundmaterial, das in situ durch Infiltration einer Metallschmelze in eine Keramikmasse hergestellt wird, mit den Annehmlichkeiten und Vorteilen der Produktion eines Bauteils, bei dem keine Kammer(n) hergestellt werden müssen, verbindet.
Das angewandte Verfahren ist besonders einfach umzusetzen, da lediglich in einer Gussform mit herkömmlichen Mitteln wie Kleben, mechanische Befestigung, Nägeln, Schrauben, Verankerungsstiften oder sonstigen Mitteln ein verschleißfester Einsatz aus technischem Keramikmaterial, vorzugsweise in Form einer Masse aus Keramikkörnern auf der Basis von Aluminiumzirkonoxid und eines Bindemittels, je nach gewünschter geometrischer Anordnung im Hinblick auf die spätere verschleißbedingte Ausbildung einer oder mehrerer Kammern befestigen werden muss und dann eine Metallschmelze, die das Gehäuse des Stoßkörpers bildet, gegossen wird. Durch die Infiltration der Keramikmasse sorgt dieses Metall für die optimale Verbindung mit dem Gussteil bei der Abkühlung des Werkstücks. Anschließend braucht das Werkstück nur aus der Form genommen zu werden und nach einer eventuellen Endbehandlung (Entgraten usw.) kann der Stoßkörper sofort in Betrieb genommen werden.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den einzelnen beigefügten Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
1: eine perspektivische Darstellung eines Stoßkörpers mit Kammern gemäß dem Stand der Technik, mit einer metallinfiltrierten Keramikverstärkung.
2: eine perspektivische Darstellung eines Stoßkörpers mit der gleichen Art von Verstärkung und ohne Kammern gemäß dieser Erfindung.
3: ein Längsschnitt eines Stoßkörpers gemäß 2 mit dem Verlauf der Entwicklung des Kammerprofils bei der Kammerausbildung
Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
In den einzelnen Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Ein herkömmlicher Stoßkörper mit Kammern 1 gemäß 1 hat eine oder mehrere Kammern, im vorliegenden Fall die zwei Kammern 2 und 2', die beim Gießen hergestellt werden, bevor der Stoßkörper 1 in Betrieb genommen wird. Dieser Stoßkörper enthält vorteilhafterweise die Verstärkungen 4 aus infiltrierter Keramik. Die Nase 6 des Stoßkörpers und die Auswurfseite 7 des Stoßkörpers, die im Prinzip ebenfalls stark beansprucht werden, können zusätzliche Verstärkungen aufweisen, wie die Verstärkung 8, die in 1 abgebildet ist.
Bei der in 2 abgebildeten Ausgestaltung ist der Stoßkörper 1 vor der Inbetriebnahme als massives Bauteil ohne Kammern auf seiner Arbeitsseite 5 ausgebildet, enthält aber beim Gießen hergestellte Verstärkungen 4. Diese Verstärkungen können, wie in 2 abgebildet, in einer ähnlichen Form und Anordnung wie in 1 angeordnet sein, wenn man die Bildung von zwei Kammern im Betrieb wünscht. Selbstverständlich sind je nach verfolgtem Ziel auch andere Formen und Anordnungen möglich.
3 zeigt die Entwicklung (Fortschritt I, II und III) des Profils der sich bildenden Kammer im Betrieb, das sich aus den vor der Inbetriebnahme des Bauteils vorhandenen Verstärkungen 4 ergibt.
Die Zwischenverstärkung, die in 1 die Kammern 2 und 2' trennt und ihre gemeinsame Wand bildet, und die entsprechende Zwischenverstärkung in 2 (und in 3) wurden mit der gleichen Stärke dargestellt. Jedoch ist bei der Ausgestaltung gemäß 1 die Stärke begrenzt, da es in diesem Fall besonders schwierig ist, das Keramikmaterial vollständig in seiner Masse durch das Metall zu infiltrieren, während dieses Problem bei der Ausgestaltung gemäß 2 aufgrund der "massiven" Form des Gussteils nicht besteht.
Die Erfindung bringt daher eine einfache Lösung für verschiedene technische Probleme bei der Herstellung von Stoßkörpern, und insbesondere eine größere Freiheit bei deren Entwurf. Die Ausführung des empfohlenen Verfahrens ist zudem wenig kostspielig. Die Kosten für die zusätzliche Gussmasse werden durch die höhere Standzeit, die leichte Anwendung und die Tatsache, dass keine speziellen Mittel zur Erzeugung der Kammern beim Gießen des Teils vorgesehen werden müssen, mehr als kompensiert.
Zusätzliche Verstärkungen für die Nase und die Auswurfseite des Stoßkörpers, wie mit dem Bezugszeichen 8 in 1 dargestellt, können bei der Ausgestaltung gemäß der Erfindung, insbesondere gemäß 2 und 3, ebenfalls vorgesehen werden. Sie sind dort lediglich aus Gründen der Überschaubarkeit der Zeichnung nicht abgebildet.

Claims

Stoßkörper für Rotorschleudermühlen mit vertikaler Achse, der auf seiner Arbeitsseite (5) mit einer Verstärkungsstruktur (4) versehen ist, die aus einem Verbundmaterial besteht, das aus einer Legierung auf Eisenbasis und sehr verschleißfesten Keramikkörnern durch Infiltration der Metallschmelze, die das Gehäuse des Bauteils bildet in eine Masse aus Keramikkörnern und Bindemittel beim Gießen des Stoßkörpers in situ hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass er zu Beginn, d.h. bei seiner ersten Inbetriebnahme, keine Hohlräume oder Kammern aufweist.
Stoßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Verstärkungsstruktur (4) auf der Arbeitsseite (5) gemäß einer geeigneten geometrischen Anordnung vorgesehen ist, damit das Metall stellenweise bis zur Arbeitsfläche (5) reicht, so dass durch den Verschleiß während des Betriebs automatisch Kammern oder Hohlräume geformt werden, die dadurch, dass sie sich mit Brechgut füllen, eine Prallschutzfunktion ausüben und gleichzeitig die keramische Verstärkungsstruktur am oberen Außenrand der so geformten Kammern an der Arbeitsfläche erhalten.
Stoßkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Verstärkungsstruktur (4) aufweist, deren Form und Anordnung so gestaltet sind, dass sie bei der Abnutzung im Betrieb zur Bildung von mindestens einer Kammer führt.
Stoßkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Verstärkungsstruktur (4) aufweist, deren Form und Anordnung so gestaltet sind, dass sie bei der Abnutzung im Betrieb zur Bildung von mindestens zwei Kammern führt.
Stoßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikkörner Körner auf der Basis von Aluminiumoxid und Zirkonoxid sind.
Verfahren zur Herstellung eines Stoßkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden einer Gussform ein verschleißfester Einsatz aus Keramikmaterial, der durch eine Metallschmelze infiltrierbar ist, je nach gewünschter geometrischer Anordnung im Hinblick auf die spätere verschleißbedingte Ausbildung einer oder mehrerer Kammern befestigt wird und dass dann eine Metallmasse, die das Gehäuse des Stoßkörpers bildet, so gegossen wird, dass sie in den nicht mit Keramikmaterial ausgekleideten Bereichen bis zur Arbeitsfläche reicht und dass nach der Verbindung des Keramikeinsatzes mit der Metallmasse durch Abkühlung das Teil, das den Stoßkörper bildet, aus der Form genommen wird.
Verwendung der Stoßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, oder die durch das Verfahren nach Anspruch 6 hergestellt werden, in Rotorschleudermühlen mit vertikaler Achse bei allmählicher Bildung von Kammern durch den Verschleiß des Materials, das nicht durch die Verstärkungsstruktur auf der Arbeitsfläche geschützt ist, im Betrieb.