EP3713672B1

EP3713672B1 - Schlagleiste

Info

Publication number: EP3713672B1
Application number: EP17816661.7A
Authority: EP
Inventors: Frederik HOOGENDOORN
Original assignee: Keestrack NV
Current assignee: Keestrack NV
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2037-12-08
Also published as: DE202017107107U1; AU2017440800A1; CN111263664A; PL3713672T3; CN111263664B; ES2950505T3; CA3074527A1; US11446674B2; EP3713672A1; US20200306763A1; CA3074527C; WO2019101351A1; AU2017440800B2; NZ763156A; EP3713672C0

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlagleiste für einen Prallbrecher mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Prallbrecher werden zur Zerkleinerung von mineralischen Werkstoffen (Naturstein oder Recyclingmaterial) und zur Herstellung von feiner oder grober Gesteinskörnung verwendet. Dabei wird das Material im freien Fall in den Wirkungsbereich von Schlagleisten eines Rotors gebracht und von dort gegen Prallplatten geschleudert. Dort zerbricht es. Die Schlagleisten sind Verschleißteile und müssen regelmäßig ausgetauscht werden. Schlagleisten besitzen in der Regel zwei Schlagbereiche, d. h. Köpfe, die nacheinander zum Einsatz kommen, wenn einer der Köpfe die Verschleißgrenze erreicht hat. Anschließend können die Schlagleisten um ihre eigene Längsachse gewendet werden. Ein noch nicht verschlissener Kopf der Schlagleisten, der sich in einer Schlagleistenaufnahme im Rotor befand, gelangt dadurch nach außen, so dass die Schlagleiste bis zum Erreichen der Verschleißgrenze auch dieses Kopfes verwendet werden kann. Es ist hinsichtlich des Ausnutzungsgrades des eingesetzten Werkstoffes wünschenswert, wenn der Mittelbereich der Schlagleisten möglichst klein ist und der dem Verschleiß ausgesetzte Kopf möglichst groß ist. Ist der Mittelbereich allerdings zu klein, kann es zu hohen Spannungen in der Schlagleiste kommen. Die Schlagleiste kann brechen, was Beschädigungen an weiteren Teilen des Prallbrechers nach sich ziehen kann.
Reparaturen und Produktionsausfälle sind die Folge. Ist der Mittelbereich zu groß, können signifikante Materialanteile der Schlagleiste nicht für den Kontakt mit dem zu zerkleinernden Material genutzt werden. Ein geringer Ausnutzungsgrad ist wirtschaftlich ungünstig. Ist der Mittelbereich jedoch zu schwach, kann es bei einem Bruch der Schlagleiste zu einem vorzeitigen Totalausfall kommen.
Die DE 20 2017 103 587 U1 offenbart eine spiegelsymmetrische Schlagleiste gemäß der vorstehend beschriebenen Bauart. Die Schlagleiste kann aufgrund der Spiegelsymmetrie um ihre Längsachse gedreht werden und auch um ihre Hochachse. Die Rotationssymmetrie ermöglicht beide Einsatzrichtungen in die Schlagleistenaufnahme. Die Krafteinleitung erfolgt ausschließlich über innere Flanken einer U-förmigen Aufnahme in der Mitte der Schlagleiste. Hierzu befinden sich entsprechend ausgestaltete Vorsprünge in Form von Längsstegen beiderseits der Schlagleiste.
Die US 4,714,207 offenbart eine vergleichbare Bauform einer Schlagleiste zum Einsetzen in eine achsparallele Schlagleistenaufnahme. Die Köpfe sind parallelogrammartig in dieselbe Richtung verschoben. Die Schlagleiste kann gewendet werden und wird in ihrem mittleren Bereich über eine U-förmige Halteleiste in der Schlagleistenaufnahme gehalten.
Zum Stand Technik ist ferner die DE 295 21 377 U1 zu nennen, die eine Schlagleiste offenbart, welche zwei Köpfe aufweist und nach dem Verschleiß eines Kopfes gewendet werden kann. Über seitlich vorspringende Leisten ist die Schlagleiste in der Schlagleistenaufnahme gehalten. Die Köpfe sind jeweils winkelschief, weil alle Winkel zwischen den Flächen des Kopfes ungleich 90° sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schlagleiste für einen Prallbrecher aufzuzeigen, welche eine lange Standzeit und einen hohen Ausnutzungsgrad besitzt.
Die Aufgabe ist bei einer Schlagleiste mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Es wird eine wendbare Schlagleiste zum Einsetzen in eine achsparallele Schlagleistenaufnahme eines Rotors eines Prallbrechers vorgeschlagen. Ein maximaler Ausnutzungsgrad der Schlagleiste ergibt sich dann, wenn die Schlagleiste nach dem Verschleiß eines Endes der Schlagleiste gewendet werden kann. Die Schlagleiste besitzt in der Mitte einen Mittelbereich und benachbart zum Mittelbereich jeweils einen Schlagbereich, der auch als Kopf bezeichnet wird. Einer der beiden Köpfe an den Enden der Schlagseite befindet sich jeweils in einer Einsatzposition, das heißt er ragt aus dem Rotor heraus. Der andere Kopf befindet sich währenddessen geschützt in einer Rotoraufnahme des Rotors und kann durch Wenden der Schlagleiste in die Einsatzposition gebracht werden.
Die Schlagleiste besitzt innerhalb eines kartesischen Koordinatensystems eine in z-Richtung verlaufende Längsachse, die in der Einbaulage parallel zur Schlagleistenaufnahme des Rotors verläuft. Die Schlagleiste besitzt eine in y-Richtung verlaufende Hochachse, die auf eine radial äußere Kopffläche der Schlagleiste gerichtet ist. Die Schlagleiste besitzt schließlich eine in x-Richtung verlaufende Querachse, die auf eine Längsseite der Schlagleiste gerichtet ist. Der Ursprung dieses Koordinatensystems befindet sich in der Mitte der Querschnittsfläche der Schlagleiste.
Die Schlagleiste ist in Bezug auf ihre Längsachse rotationssymmetrisch ausgebildet. Sie ist nicht spiegelsymmetrisch in Bezug auf die x-z-Ebene und auch nicht im Hinblick auf die senkrecht dazu stehende y-z-Ebene. Die Schlagleiste besitzt an ihren in Hochrichtung oberen und unteren Enden jeweils einen im Querschnitt rechteckigen Kopf. Jeder Kopf hat längsseitig Seitenflächen, welche jeweils in einem ersten Abstand zueinander parallel verlaufen. Dieser erste Abstand zwischen der vorderen und hinteren Seitenfläche definiert die Dicke des jeweils rechteckigen Kopfes. Rechteckig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Seitenflächen im Rahmen der Fertigungstoleranzen parallel zueinander verlaufen und auch parallel zu der y-z-Ebene stehen. Dennoch sind die beiden Köpfe nicht spiegelbildlich angeordnet, sondern in Querrichtung, das heißt in x-Richtung, um einen zweiten Abstand in entgegengesetzte Richtungen versetzt. Die beiden Köpfe sind in Querrichtung zueinander verschoben, dadurch ergibt sich keine Spiegelsymmetrie, sondern eine Rotationssymmetrie bezüglich der Längsachse. Die Schlagleiste ist jeweils im Übergang zu dem mittleren Mittelbereich abgekröpft. Der Mittelbereich verläuft gewissermaßen diagonal zwischen den beiden Köpfen. Es befinden sich im Übergang zum Mittelbereich auf jeder Längsseite der Schlagleiste Stützschultern, über welche Fliehkräfte der Schlagleiste in die Schlagleistungsaufnahme einleitbar sind.
Ein Merkmal der Erfindung ist, dass der Mittelbereich auf dem überwiegenden Teil seiner Länge eine Dicke besitzt, die nicht kleiner ist als die Dicke der Köpfe. Auf dem "überwiegenden Teil" bezieht sich auf den ganz überwiegenden Teil, das heißt insbesondere auf mehr als 70% bis 90%. Zum axialen Herausziehen der Schlagleisten aus der Schlagleistenaufnahme kann im Endbereich der Schlagleisten eine Aufnahme für eine Halterung angeordnet sein. In diesem Bereich befindet sich eine Einschnürung, die den Querschnitt auch im mittleren Bereich reduziert. Diese Einschnürung ist allerdings für den Ausnutzungsgrad und für die Betriebssicherheit der Schlagleiste unerheblich. Abgesehen von diesem etwas dünner gestalteten Endbereich ist die Dicke des Mittelbereiches nicht kleiner als die Dicke im Bereich der Köpfe. Darüber hinaus ist der Mittelbereich auch über seine in Hochrechnung betrachtete Höhe auf dem ganz überwiegenden Teil seiner Höhe, insbesondere vollständig, nicht kleiner als die Dicke der Köpfe. Angaben zu den Dickenverhältnissen beziehen sich immer auf den unverschlissenen Zustand der Schlagleiste.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der besagte Mittelbereich auf dem überwiegenden Teil seiner Länge sogar mindestens 3% dicker als die Köpfe. Bei Gussbauteilen, wie bei derartigen Schlagleisten, ist mit Fertigungstoleranzen von +/- 1 % zu rechnen. Die Dickenunterschiede zwischen dem Mittelbereich und den Köpfen sind bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung deutlich größer und liegen vorzugsweise in einem Bereich von 2-5%, insbesondere in einem Bereich von 3-4%. Dadurch hat die erfindungsgemäße Schlagleiste einen verstärkten Querschnitt und besitzt eine höhere Sicherheit gegen Bruch in diesem Bereich.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht eine Anlagefläche vor, die auf jeder Seite der Schlagleiste ausgebildet ist und im Übergang von dem Mittelbereich zu der rückwärtigen Seitenfläche angeordnet ist. Über die Anlagefläche werden Kräfte von der Schlagleiste in Radialrichtung in den Rotor übertragen bzw. das Drehmoment des Rotors über einen Schlagleistenhalter in die Schlagleiste. Die Anlagefläche ist erhaben. Durch die erhabene, d.h. vorstehende Anlagefläche ist eine Materialzugabe vorhanden, die eine Oberflächenberarbeitung der Anlagefläche ermöglicht, ohne dass eine Vertiefung in der Schlagleiste entsteht. Die Anlagefläche ist auch deshalb erhaben, damit es keine Einschnürungen in diesem Bereich gibt. Dadurch werden Kerbspannungen vermieden. Die Anlagefläche ist bevorzugt nur so breit und lang wie notwendig gestaltet. Daher kann sie auch kürzer und schmaler als die Stützschulter sein. Die Anlagefläche selbst verläuft parallel zur y-z-Ebene.
An die erhabene Anlagefläche schließen sich gerundete Flanken zur rückwärtigen Seitenfläche an, wobei die Flanken vollständig konkav gerundet sind. Der Vorteil dabei ist, dass die Flanken unabhängig vom Materialabtrag auf der Anlagefläche immer gerundet bleiben, sodass die unter Last auftretenden Kerbspannungen in diesem Bereich stets minimal gehalten werden. In dem Bereich der Anlageflächen treten die höchsten Flächenpressungen zwischen dem Rotor und der Schlagleiste auf, wobei die beiden Kontaktflächen fortwährendem Verschleiß ausgesetzt sind. Es ist daher wichtig, dass auch nach einem Wechsel einer Schlagleiste, die neue Schlagleiste eine möglichst plane, d. h. bündige Oberfläche, im Bereich der Anlageflächen besitzt. Die Anlageflächen werden daher Span abhebend bearbeitet.
Bei einer 1. Ausführungsform der Erfindung endet der Kopf in der Stützschulter, an den sich der Mittelbereich anschließt. Die Stützschulter steht daher gegenüber einer rückwärtigen Seitenfläche vor, nicht aber gegenüber der anderen Seitenfläche auf der entsprechenden Längsseite der Schlagleiste. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung steht die Stützschulter zusätzlich gegenüber der vorderen Seitenfläche vor. Diese Stützschulter vergrößert den Kontaktbereich zwischen der Schlagleistenaufnahme und der Schlagleiste. Die örtliche Flächenpressung im Hinblick auf die Fliehkräfte wird reduziert.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist zusätzlich der stumpfe Winkel, um den die Stützschulter gegenüber den Seitenflächen geneigt ist, kleiner gewählt und insbesondere kleiner 117°. Vorzugsweise beträgt er 115°. Ein kleinerer Winkel hat den Vorteil, dass die Schlagleistenaufnahme geringeren Spreizkräften ausgesetzt ist, die eine Folge der Fliehkräfte sind, die auf die Schlagleiste wirken. Die Schlagleiste wirkt wie ein Keil, der die Schlagleistenaufnahme weitet. Ein kleinerer Winkel reduziert die Keilwirkung. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Baulänge des Mittelbereiches dadurch reduziert. Der Materialanteil des Mittelbereiches im Verhältnis zu den Köpfen ist kleiner. Der Ausnutzungsgrad wird verbessert.
Wenn die Stützschulter gegenüber der vorderen Seitenfläche vorsteht, bildet die Stützschulter Flanken von Längsstegen, die gegenüber der vorderen Seitenfläche erhaben sind. Die Längsstege können im Querschnitt trapezförmig ausgebildet sein und beiderseits Flanken aufweisen. Die Flankenwinkel der Längsstege sind vorzugsweise identisch und liegen bevorzugt in einem Bereich von 110° bis 117°. Im Übergang zu den Schrägflächen des mittleren Mittelbereichs ist der resultierende Winkel sogar noch größer, und zwar um den Winkel der Schrägflächen, der 10° bis 20° betragen kann, so dass insgesamt ein sanfter, spannungsarmer Übergang von der inneren Flanke, d. h. der Stützschulter zum mittleren Bereich geschaffen wird. Im Unterschied zur oben genannten, 1. Ausführungsform ohne Längssteg, endet der Kopf bei der Variante mit Längssteg in Bezug auf die erfindungsgemäßen Dickenverhältnisse bereits an der äußeren Flanke des Längsstegs nicht erst an der Stützschulter. Die Dickenangaben des Kopfes beziehen sich jeweils auf den schmalsten Bereich des Kopfes ohne die Längsstege.
Als Sicherung in Axialrichtung können wenigstens eine, insbesondere zwei Vertiefungen in der vorderen Seitenfläche, insbesondere in einem erhabenen Längssteg ausgebildet sein. Eine Axialsicherung ist beispielsweise ein Bolzen, der nach dem Einsetzen der Schlagleisten durch einen Schlagleistenhalter geführt wird und mit dem Schlagleistenhalter verbunden, insbesondere verschraubt wird. Da in Axialrichtung kaum Kräfte wirken, reicht hier eine sehr einfache Axialsicherung aus. Die Vertiefungen besitzen eine Tiefe, die bis in eine Ebene reicht, die noch oberhalb der Anlageflächen liegt. Sie ragen daher nur relativ wenig in die Schlagleiste hinein und führen nur unwesentlich zu einer lokalen Schwächung. Dieser Effekt ist doch geringer, wenn die Vertiefungen in den erhabenen Längsstegen angeordnet sind. Die Vertiefungen sind vorzugsweise unmittelbar gegenüberliegend der Anlageflächen angeordnet, sodass es in Bezug auf den Querschnitt in x-Richtung keine Reduzierung der Dicke in diesem Bereich ergibt.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schlagleisten eignet sich insbesondere für Schlagleisten mit einer Dicke des Kopfes von 100 mm und einer Gesamthöhe von ca. 300 mm. Es handelt sich daher um relativ kompakte und dicke Schlagleisten. Die diametral gegenüberliegenden vorderen Seitenflächen befinden sich in einem Abstand von ca. 30-40% der Dicke des Kopfes. Dadurch besitzt die abgekoppelte Schlag leisten eine Gesamtdicke von 130-140% der Dicke eines Kopfes. Die erhabenen Anlageflächen sind und ca. 8-15% gegenüber der Dicke des Kopfes erhaben, d. h. sie stehen bei einem Kopf in einer Dicke von 100 mm um ca. 10 mm vor. Sie vergrößern allerdings nicht die Gesamtdicke der Schlagleiste. Die Gesamtdicke kann gegenüber den oben genannten Werten allerdings zunehmen, wenn zusätzliche, erhabene Längsstege vorhanden sind. In diesem Fall bilden die Längsstege die in x-Richtung am weitesten vorstehenden Bereiche. Sie können jeweils eine Dicke von 10-15% der Dicke der Köpfe haben und bei einem Kopf mit einer Dicke von 100 mm beispielsweise eine Dicke von 13 mm haben, sodass die Schlagleiste eine Gesamtdicke von 148 mm besitzt. Das entspricht ungefähr Proportionen von 1:1,5 (Gesamthöhe : Gesamtdicke). Eine derart kompakte Schlagleiste ist extrem unempfindlich gegen Bruch im Mittelbereich und besitzt gleichzeitig einen hohen Ausnutzungsgrad.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: Einen Rotor eines Prallbrechers in einer Draufsicht;
Figur 2: Einen Schnitt durch den Rotor der Figur 1 entlang der Linie II-II;
Figur 3: Die Einzelheit III aus Figur 2;
Figur 4: Die Schlagleiste der Figur 3 in einer ersten Ansicht;
Figur 5: Die Schlagleiste der Figur 4 in einer zweiten Ansicht;
Figur 6: Eine zweite Ausführungsform einer Schlagleiste in einer Ansicht auf die Längsseite;
Figur 7: Die Schlagleiste der Figur 6 in einer zweiten Ansicht;
Figur 8: Eine Axialsicherung in einer ersten Ansicht und
Figur 9: die Axialsicherung der Figur 8 im Längsschnitt entlang der Linie IX-IX.

Figur 1 zeigt einen Rotor 1 eines im Übrigen nicht näher dargestellten Prallbrechers. Der Rotor 1 besitzt eine horizontale Rotorwelle 2, welche in Lagern 3, 4 gelagert ist. Die Rotorwelle 2 erstreckt sich horizontal zwischen den Lagern 3, 4. Sie wird von einer Riemenscheibe 5 angetrieben. An dem Rotor 1 sind vier Schlagleisten 6 über den Umfang verteilt angeordnet. Die Schlagleisten 6 verlaufen parallel zur Drehachse D der Rotorwelle 2.
Bei der nachfolgenden Erläuterung der Schlagleisten 6 wird auf ein kartesisches Koordinatensystem (Figuren 1 bis 4) Bezug genommen. Der Ursprung des Koordinatensystems befindet sich in der Mitte der Schlagleiste 6, d. h. auf halber Länge (z-Achse), Höhe (y-Achse) und Breite (Dicke) (x-Achse) der besagten Schlagleiste 6. Das Koordinatensystem bezieht sich auf die jeweilige Schlagleiste 6 und nicht auf den Rotor 1. Da die Schlagleiste 6 in der Einbaulage leicht geneigt ist, ist auch das Koordinatensystem in den Figuren 2 und 3 leicht um die Längsachse (z-Achse) der Schlagleiste 6 geneigt.
Die x-Richtung des Koordinatensystems zeigt in Richtung einer Flächennormale der vorderen Seitenfläche 9. Die y-Achse ist die radiale Richtung und zeigt von der Rotorwelle 2 weg. Die z-Achse verläuft parallel zu der vorderen Seitenfläche 9 und zur Drehachse D.
Die Figur 2 zeigt, dass umfangseitig des Rotors 1 insgesamt vier Schlagleisten 6 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die vier Schlagleisten 6 sind identisch. Die Schlagleistenaufnahmen 7 sind in Längsrichtung des Rotors 1, d. h. parallel zur Drehachse D der Rotorwelle 2 verlaufende Vertiefungen. Bezogen auf das oben genannte Koordinatensystem verlaufen die Vertiefungen in z-Richtung.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen, dass die Schlagleiste 6 weder bezogen auf die Horizontalebene, d. h. die x-z-Ebene noch bezogen auf die vertikale Längsebene, d. h. die y-z-Ebene, nicht spiegelsymmetrisch sind. Sie sind allerdings im Hinblick auf die zentrale Längsachse, die in z-Richtung verläuft, rotationssymmetrisch, weil sie bei einer Drehung um 180° um die Längsachse auf sich selbst abbildbar ist.
Die Schlagleisten 6 besitzen an ihren gegenüberliegenden Enden jeweils radial äußere Kopfflächen 8 (Figuren 3 und 4). Da es sich bei Schlagleisten 6 um Gussbauteile handelt, können die Kopfflächen gießtechnisch bedingt eine leichte Formschräge haben. Die Seitenflächen 9, 10 der Schlagleiste 6 verlaufen im parallelen Abstand zueinander und stehen dadurch im Wesentlichen senkrecht zu den Kopfflächen 8 (Figur 3). Die Schlagleiste 6 besitzt an ihren in Hochrichtung oberen und unteren Enden jeweils einen im Querschnitt rechteckigen Kopf 11, wobei jeder Kopf 11 die besagten vorder- und rückseitigen Seitenflächen 9, 10 besitzt, welche in einem ersten Abstand A1 zueinander parallel verlaufen. Der Abstand A1 der Seitenflächen 9, 10 ist gleichzeitig die Dicke D1 des Kopfes 11 in x-Richtung (Figur 3). Jeder Kopf 11 besitzt über seine gesamte Länge und Höhe eine gleichbleibende Dicke D1, sodass der Querschnitt des Kopfes 11 rechteckig ist. Die vordere Seitenfläche 9 dient als Schlagfläche, die während des Betriebs einem fortwährenden Verschleiß ausgesetzt ist.
Die Schlagleiste 6 besitzt zwischen den beiden Köpfen 11 einen Mittelbereich 12, in welchem zentral die Längsachse (z-Achse) verläuft. Die Seitenflächen 9, 10 verlaufen parallel zu der y-z-Ebene, wobei die Köpfe 11 in Querrichtung (x-Richtung) um einen zweiten Abstand A2 in entgegengesetzte Richtung versetzt zur y-z-Ebene angeordnet sind. Das bedeutet, dass sich in Hochrichtung betrachtet der obere Kopf 11 nicht vollständig fluchtend oberhalb des unteren Kopfes 11 befindet. Die beiden Köpfe 11 sind in Querrichtung zueinander versetzt, wobei der Mittelbereich 12, der die beiden Köpfe 11 miteinander verbindet, schräg verläuft. Die Schlagleiste 6 ist dadurch insgesamt abgekröpft. Die zweite Abstand A2 beträgt 10 bis 20%, insbesondere 15 - 20% der Dicke D1 des Kopfes 11.
Ein Merkmal der Erfindung ist, dass der Mittelbereich 12 auf dem überwiegenden Teil seiner Länge eine Dicke D2 besitzt, die zumindest nicht kleiner ist als die Dicke D1 der Köpfe 11. Während die Dicke D1 des Kopfes 11 in x-Richtung gemessen wird, bezieht sich die Dicke D2 des Mittelbereiches 12 auf eine Messrichtung senkrecht zum schräg verlaufenden Mittelbereich 12. Die Dicke D2 des Mittelbereiches ist auch bei abweichender Messrichtung nicht kleiner als die Dicke D1. Der Querschnitt im mittleren Mittelbereich 12 wird nicht geschwächt und besitzt keine Einschnürungen, welche seine eigene Dicke D2 gegenüber der Dicke D1 der Köpfe 11 mindern. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Dicke D2 im mittleren Bereich genauso groß, wie die Dicke D1 des Kopfes. Die Sicherheit gegen Bruch in diesem mittleren Mittelbereich 12 wird deutlich erhöht.
Die Schlagleiste 6 besitzt zwischen dem Mittelbereich 12 und den im Betrieb jeweils vorderen Seitenflächen 9 der Köpfe 12 eine gegenüber der vorderen Seitenfläche 9 in x-Richtung vorstehende Stützschulter 13. Je größer der seitliche Versatz der Köpfe 11 ist, desto weiter steht die Stützschulter 13 vor.
Die Stützschulter geht in die die vordere Seitenfläche 9 über. Figur 3 zeigt, wie die Stützschulter 13 in der Einbaulage dazu dient, die Schlagleiste 6 in der Schlagleistenaufnahme 7 zu halten. Die Stützschulter 13 stützt sich an einem hinteren Schlagleistenhalter 15 ab, der in den Rotor 1 geschweißt ist.
Figur 3 zeigt mit gestrichelter Linie Verschleißlinien des oberen Kopfes 11. Der Verschleiß beginnt an der Ecke zwischen der der vorderen Seitenfläche 9 im Übergang zur Kopffläche 8. Ist der Verschleiß zu weit fortgeschritten, wird die Schlagleiste 6 gewendet. Die Schnittdarstellung der Figur 3 zeigt zudem, dass innerhalb der Köpfe 11 rechteckige Bereiche angeordnet sind, die aus einem verschleißfesteren Werkstoff als der umgebende Mantel der Schlagleiste 6 hergestellt sind. Es kann sich um Einbettungen eines keramischen Werkstoffes handeln.
Im Abstand von der Stützschulter 13 befindet sich im Übergang zu dem anderen Kopf 11 der Schlagleiste 6 eine Anlagefläche 16 (Figuren 3 und 4). Über die Anlagefläche 16 wird die in Umfangsrichtung wirkende Kraft vom Rotor 1 auf die Schlagleiste 6 übertragen bzw. bei einem Anprall eines zum zerkleinern Materials die Anprallkraft von dem Material in den Rotor 1 übertragen. Zur Vermeidung von Spannungen ist es von Vorteil, wenn ein bündiger, d.h. möglichst vollflächiger Kontakt, zwischen der Anlagefläche 16 und dem Schlagleistenhalter 15 besteht. Da es sich bei Schlagleisten 6 um Gussbauteile handelt, kann es während des Fertigungsprozesses zu thermisch bedingten Verwerfungen kommen (Härteverzug). Eine Material abhebende Nachbearbeitung ist erforderlich, um eine plane Fläche zu schaffen. Die Material abhebende Nachbearbeitung führt unweigerlich zu einer Reduzierung des Querschnitts der Schlagleiste, was erfindungsgemäß unerwünscht ist, sofern dadurch Einschnürungen gebildet werden. Daher ist die Anlagefläche 16 gegenüber der hinteren Seitenfläche 10 des Kopfes 11 soweit erhaben, dass immer genug Material für die Material abhebende Bearbeitung zur Verfügung steht, ohne dass eine Einschnürung gebildet wird. In diesem Ausführungsbeispiel steht die Anlagefläche um das Maß A3 vor, das 10% der Dicke D1 des Kopfes 11 entspricht.
Die diametral gegenüberliegende zweite Anlagefläche 16 dient zur Abstützung an einem vorderen Schlagleistenhalter 17. Im Betrieb wird durch anprallendes Material ein hohes Drehmoment um die Längsachse auf die Schlagleiste 6 ausgeübt. Die zu den Anlageflächen 16 gehörenden Widerlagerflächen an dem Schlagleistenhaltern 15, 17 verlaufen im Rahmen der Fertigungstoleranzen parallel zu den Seitenflächen 9, 10 der Schlagleiste 6, so dass ausschließlich Normalkräfte über die Anlageflächen 16 übertragen werden. Fliehkräfte werden über die separate Stützschulter übertragen. Diese funktionale Trennung ist für die Kraftübertragung günstig und vermeidet Spannungsspitzen durch Überlagerung von Normalkräften und Biegemomenten innerhalb der Schlagleiste 6.
Die Schlagleistenhalter 15, 17 führen und halten die Schlagleiste 6 in Längsrichtung und in Umfangrichtung. Eine Sicherung gegen axiales Verschieben in Längsrichtung des Rotors 1 erfolgt über wenigstens eine Vertiefung 18 benachbart der Stützschulter 13 (Figur 3). Die Vertiefungen 18 sind dafür ausgebildet, eine lösbar einsetzbare Axialsicherung 19 aufzunehmen (Figuren 5 bis 7). Diese Axialsicherung 19 kann beispielsweise ein Sicherungsstift sein, welcher eine Bohrung in dem Schlagleistenhalter 15 durchsetzt und in die Vertiefung 18 greift. Zur Lagefixierung kann die wenigstens eine Axialsicherung 19 mit dem Schlagleistenhalter 15 verschraubt sein. Hierzu besitzt die Axialsicherung 19 eine an einen Bolzen 20 angeschweißte Platte 26 mit einer Bohrung 27 für eine Schraube, wie die Figuren 8 und 9 zeigen.
Theoretisch kann nur eine einzige Vertiefung 18 je Längsseite vorhanden sein. Aus Gründen der Sicherheit ist es jedoch besser, wenn zwei Vertiefungen 18 und Axialsicherungen 19 vorhanden sind, wie s auch in der Seitenansicht gemäß Figur 5 gezeigt ist. Der Vorteil von mehreren Axialsicherungen gegenüber einer einzigen Axialsicherung ist, dass bei einem Bruch der Schlagleiste auch der abgebrochene Teil mit größerer Wahrscheinlichkeit gehalten wird, als bei nur einer Axialsicherung, bei welcher der abgebrochene Teil zwangsläufig nicht gehalten werden kann.
Bei der Erfindung tritt auch im Bereich der Vertiefungen keine Schwächung des Mittelbereichs 12 ein, weil auf der anderen Seite der Schlagleiste 6 die Anlagefläche 16 gegenüberliegend der Vertiefung 18 angeordnet ist. In diesem Bereich ist die in x-Richtung gemessene Dicke der Schlagleiste 6 am größten. Erfindungsgemäß ist sie auch in diesem Bereich nicht kleiner als die Dicke D1 der Köpfe 11, auch abzüglich der Tiefe der Vertiefungen 18.
Während die Anlageflächen 16 gegenüber den rückwärtigen Seitenflächen 10 erhaben sind, ist dies bei den Stützschultern 13 nicht zwingend erforderlich. Die Stützschulter 13 soll vor allen Dingen die Fliehkräfte aufnehmen, die durch die Drehbewegung auf die Schlagleiste 6 wirken. Die Stützschulter 13 kann daher direkt an eine vordere Seitenfläche 9 angrenzen.
Die Stützschulter 13 kann gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich gegenüber der vorderen Seitenfläche 9 vorstehen. In diesem Fall sind an den vorderen Seitenflächen 9 Längsstege 14 angeordnet. Die Figuren 5 und 6 zeigen die Unterschiede zwischen einer Schlagleiste 6 mit und ohne die Längsstege 14. Die Schlagleiste 6 der Figur 6 ist auch in Figur 7 dargestellt, wobei für Figur 7 dieselben Bezugszeichen verwendet werden, wie für Figur 5. Der Unterschied ist lediglich der erhabene Längssteg 14 an der Stützschulter 13. Im Übrigen wird für Figur 7 auf die Erläuterungen zu Figur 4 Bezug genommen.
Die Figuren 5 und 6 zeigen im Übrigen, dass an den Enden der Schlagleiste 6 Öffnungen 21 in endseitigen Vertiefungen 25 benachbart der Anlagefläche 16 angeordnet sind. In die Öffnungen 21 und Vertiefungen 25 dienen zur Aufnahme eines Montagewerkzeuges, um die sehr schweren Schlagleisten 6 in die Schlagleistenaufnahme 7 einzusetzen oder daraus zu entnehmen.
Der Mittelbereich 12 der Schlagleisten 6 ist funktional betrachtet derjenige Bereich, der nicht durch Kontakt mit dem zu zerkleinernden Material verschleißt. Zum Mittelbereich 12 gehören die Funktionsflächen, über welche die Schlagleiste 6 gehalten ist. Der Mittelbereich 12 endet auf Höhe der äußeren Flanken 24 der Anlageflächen 16. Auf der gegenüber liegenden Seite endet der Mittelbereich 12 mit dem Ende der Vertiefungen 18 oder, sofern vorhanden, mit den äußeren Flanken der Längsstege 14 (Figur 4, Figur 7).
Der Mittelbereich 12 besitzt beiderseits Schrägflächen 22, die parallel zueinander verlaufen. Sie verlaufen in einem von 90° abweichenden Winkel W2 zur y-z-Ebene. Der Winkel W2 wird durch den Versatz der beiden Köpfe 11 in Querrichtung und den Abstand der Köpfe 11 zueinander in Hochrichtung bestimmt. Er ist kleiner als 180°. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt er 165° (Figur 4).
Ein Flankenwinkel W1 der Stützschulter 13 beträgt 115° in Bezug auf die hintere Seitenfläche 10. Gegenüber der vorderen Seitenfläche 9 beträgt der Flankenwinkel W3 bei diesem Beispiel ebenfalls 115°. Die Schrägflächen 22 schließen mit der Stützschulter 13 bei diesem Ausführungsbeispiel daher einen Winkel von 130° ein. Der steile Winkel W1 der Stützschultern 13 führt dazu, dass die Stützschultern 13 nur in einem geringen parallelen Abstand A4 zueinander angeordnet sind. Die Stützschultern sind nahe der Mitte der Schlagleiste 6 angeordnet. Daher werden die Kräfte relativ zentral in den verstärkten Mittelbereich 12 eingeleitet. Die Spannungspfade sind kurz. Die Materialbelastung geringer.
Zwischen der Schrägfläche 22 und der Stützschulter 13 befindet sich ein gerundeter Übergang 23. Die Rundung des Übergangs 23 vermeidet Spannungsspitzen. Die Rundung ist kleiner als bei den Flanken 24 der Anlagefläche 16. Der Übergang 23 liegt insbesondere auf Höhe der x-Achse.
Die Anlageflächen 16 sind im Querschnitt trapezförmig. Ihre Flanken 24 sind mit besonders großen Radien gerundet, damit es möglichst wenig Spannungsspitzen im Übergang zu den Köpfen 11 gibt. Die konkav gerundeten Flanken 24 haben zudem den Vorteil, dass unabhängig davon, wieviel Material von den Anlageflächen abgetragen werden muss, immer ein gerundeter Übergang zu den Seitenflächen 10 und den Schrägflächen 22 verbleibt.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 7 zeigt, dass der Längssteg 14 insgesamt trapezförmig ist, wobei die Flanken 24 des Längssteges 14 denselben Flankenwinkel wie die Stützschulter 13 haben, die an den Längssteg 14 grenzt. Außerdem zeigt die Figur 7 die Gesamtdicke D4 der Schlagleiste 6.

Bezugszeichen:

1: Rotor
2: Rotorwelle
3: Lager
4: Lager
5: Riemenscheibe
6: Schlagleiste
7: Schlagleistenaufnahme
8: Kopffläche
9: Seitenfläche
10: Seitenfläche
11: Kopf
12: Mittelbereich
13: Stützschulter
14: Längssteg
15: hinterer Schlagleistenhalter
16: Anlagefläche
17: vorderer Schlagleistenhalter
18: Vertiefung
19: Axialsicherung
20: Bolzen
21: Öffnung
22: Schrägfläche
23: Übergang
24: Flanke
25: Vertiefung
26: Platte
27: Bohrung
A1: Abstand von 9, 10
A2: Abstand von y-z-Achse
A3: Abstand der Anlagefläche von 10
A4: paralleler Abstand zwischen 13/13
A5: Abstand von 14 zu 9
D: Drehachse
D1: Dicke von 11
D2: Dicke von 12
D4: Gesamtdicke
W1: Winkel
W2: Winkel
W3: Winkel

Claims

Schlagleiste zum Einsetzen in eine achsparallele Schlagleistenaufnahme (7) eines Rotors (1) eines Prallbrechers mit folgenden Merkmalen:
a) Die Schlagleiste (6) besitzt innerhalb eines kartesischen Koordinatensystems eine in z-Richtung verlaufende Längsachse, die in der Einbaulage parallel zur Schlagleistenaufnahme (7) verläuft, eine in y-Richtung verlaufende Hochachse, die auf eine radial äußere Kopffläche (8) der Schlagleiste (6) gerichtet ist und eine in x-Richtung verlaufende Querachse, die auf eine Längsseite der Schlagleiste (6) gerichtet ist;

b) Die Schlagleiste (6) ist rotationssymmetrisch in Bezug auf die Längsachse ausgebildet;

c) Die Schlagleiste (6) besitzt an ihren in Hochrichtung oberen und unteren Enden jeweils einen im Querschnitt rechteckigen Kopf (11), wobei jeder Kopf (11) längsseitige Seitenflächen (9, 10) hat, welche jeweils in einem ersten Abstand (A1) zueinander parallel verlaufen, so dass der Kopf eine Dicke (D1) zwischen den Seitenflächen (9, 10) hat;

d) Zwischen den beiden Köpfen (11) befindet sich ein Mittelbereich (12), in welchem zentral die Längsachse die Lage einer y-z-Ebene bestimmt;

e) Der Mittelbereich (12) besitzt auf dem überwiegenden Teil seiner Länge eine Dicke (D2), die nicht kleiner ist als der erste Abstand (A1) der Seitenflächen (9,10) der Köpfe (11);
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

f) Die Seitenflächen (9,10) verlaufen parallel zu der y-z-Ebene, wobei die beiden Köpfe (11) in Querrichtung um einen zweiten Abstand (A2) in entgegengesetzte Richtung versetzt zur y-z-Ebene angeordnet sind, so dass Stützschultern (22) im Übergang zum Mittelbereich (12) angeordnet sind.
Schlagleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich (12) auf dem überwiegenden Teil seiner Länge eine Dicke (D2) besitzt, die mindestens 3% größer ist die Dicke (D1) der Köpfe (11).
Schlagleiste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mittelbereich (12) und den rückwärtigen Seitenflächen (10) der beiden Köpfe (11) eine gegenüber der rückwärtigen Seitenfläche (10) erhabene Anlagefläche (16) angeordnet ist.
Schlagleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die erhabene Anlagefläche (16) gerundete Flanken (24) zur rückseitigen Seitenfläche (10) und zur Schrägfläche (22) anschließen, wobei die Flanken vollständig konkav gerundet sind.
Schlagleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mittelbereich (12) und den vorderen Seitenflächen (9) eine in Querrichtung (x-Richtung) gegenüber der hinteren Seitenfläche (10) vorstehende Stützschulter (13) angeordnet ist, wobei die Stützschulter (13) zusätzlich gegenüber der vorderen Seitenfläche (9) vorsteht.
Schlagleiste nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschultern (13) Flanken von Längsstegen (14) bilden, wobei die Längsstege gegenüber den vorderen Seitenflächen (9) erhaben sind und im Querschnitt trapezförmig sind.
Schlagleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschultern (13) mit der jeweiligen rückwärtigen Seitenfläche (10) einen Flankenwinkel (W1) einschließen, der kleiner als 117° ist.
Schlagleiste nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschultern (13) in Längsrichtung länger als die Anlageflächen (16) sind.
Schlagleiste nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstege (14) in y-Richtung breiter als die Anlagefläche (16) sind.
Schlagleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den vorderen Seitenflächen (9) jeweils wenigstens eine Vertiefung (18) zur Aufnahme einer Axialsicherung (19) angeordnet ist, wobei die Vertiefungen (18) gegenüberliegend der Anlageflächen (16) angeordnet sind, so dass die Dicke (D2) des Mittelbereichs (12) im Bereich der Vertiefungen (18) nicht kleiner ist als die Dicke (D1) der Köpfe (11).
Schlagleiste nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelbereich (12) vorder- und rückseitige Schrägflächen (22) besitzt, wobei sich die Schrägflächen (22) jeweils von der Anlagefläche (16) zur Stützschulter (13) erstrecken und wobei die Schrägflächen (22) nicht-parallel zur y-z-Ebene verlaufen.
Schlagleiste nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass gerundete Übergänge (23) von den Schrägflächen (22) zu den Stützschultern (13) in der x-z-Ebene angeordnet ist.