-
Backenbrecher In den bekannten Brech- und Zerkleinerungsvorrichtungen
für Gestein wird der größte Teil der zugeführten Energie in Wärine umgesetzt, da
die Masse der zu zerkleinernden Körper unter großem Druck aneinander gleitet und
dabei elastisch oder bleibend verformt wird. Nur ein geringer Teil des Gutes wird
bis zur Bruchgrenze beansprucht und zerkleinert. Das ist darauf zurückzuführen,
daß während des Gegeneinanderschlagens der Brechbacken nicht die günstigere Schlagwirkung,
sondern im wesentlichen Reib- und Quetschwirkungen auf das Brechgut ausgeübt werden.
Die mittlere Geschwindigkeit der Brechbacke beträgt bei einem normalen Backenbrecher
etwa 1o bis 2o cm/sec. Diese Geschwindigkeit reicht nicht aus, um eine Schlagwirkung
auf das Brechgut zu erzielen. Infolgedessen ist der Zerkleinerungswirkungsgrad bei
diesen Brechern nur sehr gering. Eine verhältnismäßig große Energiemenge wird nutzlos
in Wärme umgesetzt, so daß der Leistungsbedarf sehr hoch ist.
-
Um den Wirkungsgrad der Brecher zu verbessern, muß der Brechvorgang
so gestaltet «erden, daß die zu brechenden Körper im Brechmaul nicht eng aneinander
liegen und daß bei jedem Arbeitslitili möglichst wenige Körner finit großer Gescliwindilgkeit
schlagartig getroffen werden. Die mittlere Geschwindigkeit der schwingenden Brechbacke
soll dabei zweckmäßig etwa 35 bis 6o cm/sec sein, um eine ausreichende Schlagwirkung
zu erzielen.
-
Nun sind zwar bereits Backenbrecher bekanntgeworden, bei denen die
mittlere Geschwindigkeit der
Brechbacken etwa 40 bis 5o cm/sec beträgt,
jedoch übersteigt der Scheitelwert der Beschleunigung bei dieser Bauart nicht den
2,2- bis 2,6fachen Betrag der Erdbeschleunigung. Eine höhere Beschleunigung läßt
diese Bauart nicht zu, da die von den hin und her bewegten Massen hervorgerufenen
Kräfte nicht ausgeglichen werden und die Antriebselemente keine größeren Beschleunigungskräfte
aufnehmen können. Zur Erzielung einer ausreichenden Durchsatzleistung des Brechers
bei diesen großen Schlaggeschwindigkeiten ist es aber notwendig, daß die Schwingungszeit
und die Fallzeit des von den Brechbacken festgehaltenen und wieder losgelassenen
Kornes in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Das fallende Korn muß zweckmäßig
in dem Augenblick auf die rückschwingende Brechbacke treffen, wo sie nach Durchlaufen
der äußeren Totlage bereits wieder eine größere Geschwindigkeit erreicht hat, damit
das Korn von der Brechbacke in das Brechmaul hineingeschleudert wird. Hierdurch
entsteht eine Auflockerung des im Brechmaul befindlichen Brechgutes und eine für
die großen Schwingungszahlen ausreichende Durchlaufgeschwindigkeit des Brechgutes
durch das Brechmaul.
-
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, claß Schwingungszeit
und Fallzeit und damit auch die Durchsatzleistung des Backenbrechers günstige Werte
erreichen, wenn bei einer mittleren Geschwindigkeit der schwingenden Brechbacke
von 35 bis 6o cm/sec der Scheitelwert der Beschleunigung gleich dem 3- bis 8fachen
Betrag der Erdbeschleunigung gewählt wird. Dabei sind für einen geneigt liegenden
Brechspalt die unteren und für einen senkrechten Brechspalt die oberen Werte sowohl
der Beschleunigung als auch der Geschwindigkeit zu bevorzugen.
-
Der Ausgleich der schwingenden Massen wird bei dem Backenbrecher nach
der Erfindung zweckmäßig dadurch erreicht, daß die beiden Brechlacken gegeneinander
schwingen und durch einen Unwuchtantrieb in Schwingung versetzt werden. Durch entsprechende
Anordnung dieses Unw-uchtantriebes kann ein praktisch vollständiger Ausgleich aller
Kräfte und Momente und damit der Vorteil erreicht werden, daß Schwingungszahl und
-huli weitgehend oder ausschließlich nach den Erfordernissen des Brechvorganges
eingestellt werden können, ohne Verschiebungen des Brecherfundamentes befürchten
zu müssen. Die gegeneinanderschwingenden Brechbacken und der Unwuchtantrieb ermöglichen
ferner eine Entlastung des Brecliergehäuses von Brechkräften, so daß die Konstruktion
wesentlich leichter gehalten werden kann als bisher.
-
Die Anwendung des Unwuchtantriebes ergibt den weiteren Vorteil, daß
die zur Bewegung der Brechbacken notwendigen Kräfte von den Unwuchträdern unmittelbar
da erzeugt werden können, wo die größten Brechkräfte auftreten. Die bei jedem Brecher
notwendigen Kraftreserven sind in der schwingenden Masse der Brechbacken und Unwuchträder
und in den umlaufenden Massen der letzteren in ausreichendem Maße vorhanden. Ein
Energieverlust beim Hinundherfluten der Energie zwischen Schwungrad und Kurbeltrieb
bzw. Kniehebelantrieb, wie dies bei den bisherigen Brechern der Fall ist, tritt
nicht ein. Der mechanische Wirkungsgrad des Antriebes kann durch Ausnutzung der
Resonanz noch weiter verbessert werden. Es ist daher vorteilhaft, die Federung der
Brechbacken so zu bemessen, daß ihre Eigenschwingungszahl annähernd mit der Betriebsschwingungszahl
übereinstimmt. Durch eine ausreichende progressive Charakteristik der Federung und
Blindleistung der schwingenden Masse kann eine genügende Konstanz der Hübe der Brechbacken
auch bei schwankender Aufgabeleistung erreicht werden, um unzulässig große Schwankungen
des Austragsbrechspaltes zu vermeiden.
-
Um die Schwinggeschwindigkeit der Brechbacken den Erfordernissen entsprechend
zu regulieren, sind die Backen zweckmäßig mit mitschwingenden Unwuchträdern versehen,
die unter sich eine Phasenverschiebung von i8o° haben und mit ihrem feststehenden
Antrieb durch elastische Kupplungen verbunden sind. Es wirkt sich dabei besonders
günstig aus, wenn die Unwuchträder an den unteren, frei schwingenden Enden der um
Achsen schwenkbar gelagerten Brechbacken angeordnet sind, da hier die größten Bruchkräfte
auftreten.
-
Infolge des Mitschwingens der Unwuchträder tritt ein Drehmoment auf.
Dieses kann durch federnde Aufhängung des ganzen Brechers ausgeglichen werden.
-
Eine weitere Möglichkeit zum Ausgleichen des Drehmomentes besteht
darin, jede Brechbacke mit zwei gegenläufigen Unwuchträdern zu versehen, die miteinander
gekuppelt sein können, so daß sie die gleiche Geschwindigkeit erreichen.
-
Ferner kann ein Ausgleich des Drehmomentes durch die Anordnung zusätzlicher
Unwuchträder entweder im Drehpunkt der Brechbacken oder außerhalb desselben erreicht
werden. Im letzteren Falle kann neben dem Ausgleich des Drehmomentes auch eine Erhöhung
des Brechdruckes erzielt werden.
-
Die Zeichnung veranschaulicht den Erfindungsgegenstand an Hand von
Beispielen. Es zeigt Abb. i in schematischer Darstellung die Brechbacken mit dem
Antrieb, Abb. 2 eine Seitenansicht von Abb. i, Abb.3 eine Einzelheit nach Schnitt
111-11I der Abb. 2, Abb. 4 ein Ausführungsbeispiel mit Aufhängung; Abb. 5 ein weiteres
Ausführungsbeispiel, Abb. 6 eine Seitenansicht zu Abb. 5, Abb. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel,
Abb. 8 die zu Abb. 7 gehörige Seitenansicht, Abb. 9 ein viertes Ausführungsbeispiel,
Abb. io und i i weitere Einzelheiten.
-
In Abb. i und 2 sind die beiden gegeneinanderschwingenden Brechbacken
i und 2 mittels der Achsen 3 am Brechergehäuse 4 schwenkbar gelagert. Die Brechbacken
i und 2 werden in ihrer
schrägen Lage durch Federn 5 gehalten, die
einerseits an den Brechbacken und andererseits am Brechergehäuse .4 abgestützt sind.
Der Antrieb der Brechbacken i und 2 erfolgt durch je ein Unwuchtrad 6, das jeweils
an dem unteren frei schwingenden Ende der Brechbacken i und 2 drehbar gelagert ist.
Die Unwuchträder 6 der beiden Brechbacken i und 2 haben eine Phasenverschiebung
ihrer Unwuchten um i8o°. Durch elastische Kupplungen 7 wird die Drehbewegung von
dem festen Antrieb 8 auf die oszillierenden Unwuchträder 6 übertragen.
-
Da durch die Unwuchträder 6 Drehmomente P. c (Abb. i) auftreten, die
unerwünscht sind, werden Mittel vorgesehen, um dieses Drehmoment auszugleichen.
Ein solches Mittel ist die federnde Aufhängung des Backenbrechers, wie in Abb.4
dargestellt. Das Brechergehäuse .4 mit den Brechbacken 1, 2 und den Umvuchträdern
6 ist an Federn 27 schwingbar aufgehängt, so daß die Masse des Backenbrechers um
ihren Schwerpunkt eine Dreh-Schwing-Bewegung ausführt, deren Schwingungsamplituden
durch Anordnung von Zusatzmassen 28 auf ein nicht strörendes Maß herabgedrückt werden.
Die Zusatzmassen 28 werden zweckmäßig in möglichst großem Abstand vom Schwerpunkt
des Backenbrechers angebracht.
-
Ein anderes Mittel zum Ausgleich des Drehmomentes besteht darin, auf
den 1Vellen 9 (Abb. 2) auf beiden Seiten der Unwuchträder 6 weitere Unwuchträder
io anzuordnen, die eine Phasenverschiebung ihrer Umvuchten von i8o° gegenüber den
Unwuchten der Räder 6 haben. Die Unwuchträder io sind so gestaltet, daß auf jeder
Seite der Brechbacken die Hälfte des Drehmomentes ausgeglichen wird. Die elastischen
Kupplungen 7 sind zwischen den Umvuchträdern 6 und den Unwuchträdern io angeordnet.
Die Räder io auf der Seite des Antriebs 8 sind als Zahnräder ausgebildet und übertragen
die Bewegung auf die Wellen 9 der Unwuchträder 6. Zwischen dem festen Antrieb 8
und den Zahnrädern io ist ein Umkehrstirnrad i 1 angeordnet, so daß die beiden Zahnräder
io und somit auch die Umvuchträder 6 die gleiche Drehrichtung haben (Abb. 3).
-
An Stelle eines Umvuchtrades 6 auf jeder Brechbacke i und 2 können
zur Vermeidung des Drehmomentes P. c an jeder Brechbacke zwei gegenläufige Unwuchträder
12 vorgesehen werden (Abb. 5, 6). Diese Unwuchträder 12 jeder Brechbacke i oder
2 sind durch ein Stirnradgetriebe 13 miteinander gekuppelt. Über elastische Kupplungen
14 stehen die oszillierenden Umvuchträder mit (lern festen Antrieb 8 in Verbindung.
Zwischen den elastischen Kupplungen 14 und dem festen Antrieb 8 kann ein feststehendes
Kettengetriebe 15 die Übertragung der Bewegung auf die Umvuchträder beider Brechbacken
i und 2 übertragen. An Stelle des Kettengetriebes 15 kann auch ein Getriebe entsprechend
Abb.3 verwendet werden.
-
Eine weitere Möglichkeit, (las Drehmoment P. c zu beseitigen, besteht
darin, daß gemäß Abb. 7 und 8 die Brechbacken i und 2 über ihre Schwenkachse 3 hinaus
durch Hebelarme 16 verlängert -,verden. Auf diesen Hebelarmen 16 befinden sich ebenfalls
Unwuchträder 17 mit einer Phasenverschiebung um i 8o' gegenüber den Unwuchträdern
6.
-
Endlich zeigt Abb.9 ein Ausführungsbeispiel, bei dem zur Beseitigung
des Drehmomentes P. c auf den Schwenkachsen 3 der Brechbacken i und 2 zusätzliche
Unwuchträder 18 mit einer Phasenverschiebung von i8o° gegenüber den Unwuchträdern
6 vorgesehen sind.
-
Die Unwuchträder können miteinander entweder durch Stirnräder oder
(nicht dargestellt) durch Kegelräder mit Kegelradwelle oder durch Kuppelstangen
verbunden sein.
-
Der Antrieb der Unwuchträder 6, 17, 18 kann jeweils von dem Hauptantrieb
aus über Kettengetriebe i9 gemäß Abb. 7 und 8 oder über Stirnräder 20 gemäß Abb.
9 erfolgen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 9 besteht auch die Möglichkeit,
den Hauptantrieb in die Verlängerung der Schwenkachsen 3 der Brechbacken zu legen
und von hier aus ohne Zwischenschaltung von elastischen Kupplungen die einzelnen
Unwuchträder anzutreiben. Es ist auch möglich, die Unwuchträder durch Elektromotoren
anzutreiben, die elektrisch synchronisiert sind derart, daß die Drehzahl der Unwuchträder
genau übereinstimmt und die Phasenverschiebung der Unwuchten erhalten bleibt.
-
Um die Federung der Brechbacken so zu bemessen, daß ihre Eigenschwingungszahl
annähernd mit der Betriebsschwingungszahl übereinstimmt, sind nach Abb. io und
11 die Brechbacken i und 2 auf Drehstabfedern 21 gelagert, die durch Walzenkeile
22 im Gehäuse 4 befestigt und durch die hohlgebohrte Schwenkachse 3@ hindurchgeführt
sind. In der Bohrung der Schwenkachse 3 sind die Drehstabfedern 21 durch Walzenkeile
23 festgelegt, Auf der Schwenkachse 3 jeder Brechbacke i oder 2 ist ein federnder
Hebel 24 vorgesehen, der durch Walzenkeile 25 an der Schwenkachse 3 festgelegt ist
und infolge der Federung der Schwenkachse zwischen zwei Gummipuffern 26 pendelt,
die am Gehäuse 4 befestigt sind.
-
An Stelle eines besonderen Antriebs 8 außerhalb des Brechers kann
auch der Antriebsmotor mit seinem Getriebe an den Brechbacken i und 2 angeordnet
sein und die Bewegungen mitmachen. Die Zuteilung des Brechgutes kann durch eine
schwingende Aufgabevorrichtung so bewirkt werden, daß eine Überfüllung des Brechspaltes
vermieden wird. Der Brecher wird zweckmäßig mit einer Siebvorrichtung im Kreislauf
geschaltet, damit die Austragskorngröße des Gutes den gewünschten Anforderungen
entspricht.