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Backenbrecher, dessen Backen Schwingungen ausführen Mit dem Aufkommen
der Schwingungstechnik setzten auch auf dem Gebiet der Zerkleinerung von Stoffen
Bestrebungen ein, die Bewegungsvorgänge der vorhandenen Zerkleinerungsmaschinen
durch Schwingungen zu ersetzen, um insbesondere die Leistung zu erhöhen und den
Verschleiß sowie den Antriebskraftbedarf zu ermäßigen.
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Wohl als älteste Lösung dieser Art gilt die Schwingmühle, deren Wirkungsweise
sich an die Kugelmühle anlehnt. Da bei der Schwingmühle an Stelle der Beschleunigung
des freien Falles die Schwingungsbeschleunigung der Kugelmasse in die Größe der
Brechkraft eingeht -und da weiterhin die Zahl der Brechungen in der Zeiteinheit
um ein Vielfaches gegenüber der Kugelmühle größer ist, so ergeben sich zwar bei
gleichem Aufwand an Raum und Baustoff größere Mahlleistungen bei geringerem Kraftbedarf
für den Antrieb, jedoch diesem Vorteil stehen Nachteile gegenüber, welche die Ursache
dafür sind, daß die Schwingmühle auf kleine Maschinengrößen beschränkt geblieben
ist, also nicht in der Lage ist, die Kugelmühle zu verdrängen. Neben dem noch immer
großen Verschleiß der Mahlflächen, verbunden mit lästigen Geräuschen, treten vor
allem an den Stützpunkten der Abfederung freie Rüttelkräfte auf, welche durch schwere
Fundamente oder kostspielige Isolierungen abgefangen werden müssen.
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Ähnlich wie bei der Kugelmühle liegen die Verhältnisse auch bei Brechern,
wozu bereits mehrere Lösungen angegeben wurden. Auch hier gibt die Schwingungstechnik
die Möglichkeit, die Taktzahl der Maulbewegungen auf ein Vielfaches zu steigern
und damit bei geringerem Antriebskraftbedarf die Brechleistung zu erhöhen. Diese
Vorteile werden aber auch hier
durch Nachteile ganz oder teilweise
aufgehoben, so daß die Brecher der früheren B_ auart noch das Feld behaupten.
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Sofern die Massenkraft des schwingenden Brechbackens als Brechkraft
vollwertig ausgenutzt werden soll, spielt ihre Richtung bzw. Bahnkurve eine ausschlaggebende
Rolle, weil bekanntlich zwischen der Wegkurve und der Beschleunigungskurve eines
schwingenden Massenpunktes eine Phasenverschiebung von 18o° besteht, so daß beider
Vorzeichen stets entgegengesetzt gerichtet sind. Steht die Richtung der dynamischen
Kraft normal zur Oberfläche des Kornes bzw. seiner Auflagefläche, so daß die periodische
Kraft ähnlich wie ein Hammer wirkt, dann kann sehr leicht der Fall eintreten, daß
die Schließbewegung des Brechermaules künstlich abgebremst wird, wenn der Brechwiderstand
zu groß wird. Dieser Gefahr sind alle dynamischen Brecher ausgesetzt, bei denen
beide Backen gegenläufige Schwingungen um einen räumlich festen oder losen Drehpunkt
ausführen. Die bei dieser Aufgabenlösung verwendeten Unwuchten müssen verhältnismäßig
groß sein und bedingen mithin eine sehr kräftige Lagerung. Daneben setzt auch die
Gegenläufigkeit der frei schwingenden Backen eine Mechanik voraus, deren Umfang
und komplizierte Bauart die erreichbaren Vorteile zum mindesten fraglich erscheinen
lassen.
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Vom rein schwingungstechnischen Standpunkt aus betrachtet liegen die
Verhältnisse dann wesentlich günstiger, wenn die Richtung der dynamischen Kraft
mit der Förderrichtung zusammenfällt. Bei dieser Aufgabenlösung übt die Kraft auf
das Korn ein tordierendes Moment aus, d. h., auf das Korn wirken gleichzeitig ein
periodisches Drehmoment und eine ebenfalls periodische Druckkraft entsprechend der
Krümmung der Bahnkurve bzw. der Länge der Lenker ein. In Bezug auf den Verschleiß
wirkt sich aber die feststehende, obenliegende Backe nachteilig aus, weil das Korn
vor Beginn seiner Zerstörung so lange rutscht, bis ein genügend großer Reibungsschluß
an den beiderseitigen Auflageflächen erreicht worden ist. Dieses Rutschen, welches
sich mit jeder Schwingungsperiode wiederholt, ist gleichbedeutend mit einem Verschleiß
der Mahlbacken und natürlich auch mit einem Abrieb des Kornes, d. h. mit einer Staubbildung,
die unerwünscht ist. Ein weiterer Nachteil dieser Aufgabenlösung besteht darin,
daß die untenliegende Backe des Maules neben der Brechung auch den Vorschub des
Gutes übernehmen muß. Angenommen, ein in der Mitte des Maules liegendes Korn sei
bereits auf das gewollte Maß zerkleinert worden, dann können die gewonnenen Bruchstücke
die Öffnung des Maules erst dann passieren, wenn die davorliegenden Körner das Maul
verlassen haben. Dieser unzweckmäßige Aufenthalt eines bereits auf das gewollte
Maß gebrochenen Kornes setzt die Durchgangsleistung erheblich herab und erhöht den
Staubanteil.
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An Stelle der Brecher mit einem stationären Maul sind in den letzten
Jahren Brecher getreten, bei denen die bewegliche Backe als Kegel ausgebildet ist,
welcher neben der Kreisbewegung eine Taumelbewegung in radialer Richtung ausführt.
Hierbei wird auf das Korn wiederum ein tordierendes Moment ausgeübt, wobei die Achse
des Moments mit der Förderrichtung, die gleichzeitig die Fallrichtung ist, zusammenfällt,
so daß jedes auf Maß gebrochene Bruchstück unmittelbar, d. h. im freien Fall aus
der Maulöffnung herausfallen kann. Wenn man aber in der Draufsicht der Maschine
über die Kreisbahn als Nullinie die Taumelkurve einzeichnet, so ist erkennbar, daß
eine eigentliche Brechkraft durch die tangentiale Umfangskraft gegeben ist, weil
die Lenkung der schwingenden Masse für alle Punkte des Umfangs normal zur Maulöffnung
erfolgt. Die feststehende äußere Backe bewirkt wiederum einen Verschleiß der Mahlflächen
und einen unzweckmäßigen Abrieb des Kornes, weil dieses erst dann rutschfrei abzurollen
beginnt, wenn der Reibungsschluß hergestellt ist. Ein weiterer Nachteil besteht
darin, daß der Antriebsmotor sehr kräftig gehalten sein muß, um die willkürlichen
Taumelbewegungen und die damit verbundenen Beschleunigungen und Verzögerungen der
Drehzahl zu überwinden.
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Die geschilderten Nachteile der bisherigen schwingungstechnischen
Aufgabenlösungen werden durch die Erfindung vermieden. Diese betrifft einen Backenbrecher
mit lotrechtem oder nahezu lotrechtem Brechspalt; dessen Backen relativ zueinander
Schwingungen ausführen, wobei erfindungsgemäß in erster Linie die beiden Backen
in der Horizontalen auf im wesentlichen in Richtung des Brechspaltes liegenden,
zum Brechspalt hin gekrümmten Bahnkurven gegenläufig schwingen. Bei Backenbrechern
für klebriges Gut ist die Bahnkurve einer der beiden Backen zur Horizontalen geneigt.
Schließlich sind die Backen an starren oder elastischen Lenkern angeordnet, die
im wesentlichen quer zum Brechspalt vorgesehen sind.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch an einigen Ausführungsbeispielen
erläutert, mit denen jedoch die baulichen Ausführungsmöglichkeiten in keiner Weise
erschöpft sind.
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Fig. i zeigt den Querschnitt und Fig.2 die Draufsicht einer dynamischen
Zerkleinerungsmaschine unter der Annahme, daß es sich um trockenes; nicht klebriges
Mahlgut handelt.
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Mit Hilfe eines nicht gezeichneten Fördermittels wird das Mahlgut
einem stationären Trichter i zugeleitet, der es selbsttätig an die Zerkleinerungsmaschine
weitergibt. Die schwingenden Massen 2 und 3 der Maschine sind trichterförmig ausgebildet,
d. h., die inneren Mahlflächen bilden zusammen den Trichter q., dessen Öffnungsweite
der gewollten Mahlfeinheit entspricht. Das aus der Maschine austretende Gut wird
mittels eines Förderbandes 6 abtransportiert. Die schwingenden Mahlbacken sind an
der Rückseite an die Lenkerfedern 7 angeschlossen, deren Blattebene vertikal steht.
Die Füße der Lenkerfedern 7 sind an den Gestellen 8 der Maschine anmontiert, welche
auf der Grundplatte 9 ruhen. In deni Beispiel ist angenommen, daß die Schwingungserregung
mittels einer Exzenterwelle erfolgt, deren Exzenter um i8o° gegeneinander versetzt
sind. Die Verbindung der Exzenterwelle mit den schwingenden Backen 2 und 3 erfolgt
durch die Pleuelstangen io und ii, die mittels der Gelenke i2 an die Massen 2 und
3 angeschlossen sind. Als Gelenk können beispielsweise die
im Autobau
üblichen Blöcke aus zwei Metallteilen mit einvulkanisierter Zwischenlage verwendet
werden. Um die Schwingweite beliebig zu wählen, sitzen die Pleuelköpfe auf austauschbaren
Exzenterbüchsen 14 und 15, die ihrerseits auf der Erregerwelle 13 befestigt sind.
Diese Erregerwelle 13 ist beiderseits in denLagern 16 gelagert. Um die Gleichmäßigkeit
des Ganges zu erhöhen, sind beiderseits der Lager 16 Schwungräder 17 vorgesehen.
Der Antrieb der Erregerwelle 13 erfolgt in bekannter Weise über eine Kupplung 18
durch einen Antriebsmotor i9.
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In Fig. 3 sind in bezug auf eine willkürliche Höhenlage des Trichters
4 (Fig. i) zwei korrespondierende Punkte A und B der schwingenden
Mahlflächen herausgegriffen, wobei angenommen ist, daß der Beschauer von oben her
in das Maul der Maschine hineinschaut. Die Trichterweite bzw. der Abstand der beiden
Punkte A und B in dieser Höhenlage in bezug auf die Ruhelage der Backen
ist mit x bezeichnet. Läuft die Maschine, so bewegt sich ein Punkt der einen Backe
im Verlauf einer vollen Schwingung auf einer angenäherten Kreisbahn von A nach C
(Umkehrpunkt), von da wieder zurück über A nach D (Umkehrpunkt) und
schließlich wieder zurück nach A. Im Gegensatz dazu geht der Weg des korrespondierenden
Punktes der anderen Backe in der gleichen Zeitspanne von B nach E, dann zurück über
B nach F und von dort zurück nach B. Die Länge L der Bahnprojektion
C D
bzw. E F entspricht der doppelten Exzentrizität der Exzenterbüchsen
13 und 14 in der Fig. 2 und stellt die Schwingweite der Schwingung dar. Für
diese Schwingweite L hat sich das Maul der Maschine für die angenommene Höhenlage
auf das Maß y geöffnet. Anders gesprochen, wird in dieser Höhenlage des Trichters
4 ein größtes Korn vom Durchmesser y auf den Durchmesser x gebrochen. Öffnet sich
das Maul aufs neue, dann kann das auf das Maß x gebrochene Korn unter dem Einfluß
des Druckes der überlagerten Materialschicht so weit nach unten fallen, bis es auf
einer Höhenlage des Trichters 4 anlangt, bei der die größte Maulweite x ist. Jedes
Korn dagegen, welches bereits auf die gewollte Größe gebrochen ist, kann ungehindert
aus dem Trichter 4 herausfallen, so daß auch kein Staub durch Abrieb entsteht.
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Aus Fig. 3 ist vor allem ersichtlich, daß bei der Erfindung eine künstliche
Abbremsung der Schwingung nicht möglich ist, weil an den beiden Umkehrpunkten C
und D bzw. E und F die maximalen Massenkräfte als Kräftepaar voll zur Wirkung kommen
und weil daneben die Mahlflächen nicht beliebig tief, sondern nur um den Betrag
der Bogenhöhe in die Mahlgut-Schicht eindringen. Obendrein ist ersichtlich, daß
die Bogenhöhe entsprechend der Länge der starren oder elastischen Lenker beliebig
groß oder klein wählbar ist, so daß der periodische Preßdruck im Augenblick der
Tordierung des Kornes ganz individuell den Brecheigenschaften des Mahlgutes angepaßt
werden kann.
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Fig. 4 stellt einen Teilausschnitt der schwingenden Masse 2 der Fig.
i unter der Annahme dar, daß die Masse 2 an Lenkerfedern 7 angeschlossen ist, deren
Blattebene gegen die Vertikale geneigt ist, während die in Fig. 4 nicht ersichtliche
Masse 3 - wie strichpunktiert angedeutet ist - wiederum durch Lenker 7 mit vertikal
stehender Blattebene geführt ist. Von den Pleueln io und ii sind in Fig. 4 nur die
Mittellinien angedeutet, desgleichen von der Welle 13 nur der Durchstoßpunkt 0.
Schwingt die Masse nach unten, dann nimmt sie das Mahlgut während seines Brechens
um einen Betrag mit, der theoretisch der Vertikalprojektion der halben Schwingweite
der Masse 2 entspricht, wobei diese Abwärtsbewegung um so sicherer erfolgt, je größer
der statische Druck der darüberliegenden Materialschicht ist. Schwingt dagegen die
Masse 2 nach oben zurück, dann verhindert dieser statische Druck, daß das Mahlgut
wieder zurück nach oben gerissen wird, d. h., die Neigung der Bahnkurve einer der
beiden schwingenden Mahlflächen steigert die Durchsatzgeschwindigkeit des Mahlgutes,
welcher Umstand - wie gesagt - besonders für klebriges Gut von Interesse ist.