WO2006081903A1 - VERSCHLEIßSCHUTZELEMENT - Google Patents

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Heinz Solscheid
Klaus Klinger
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Hiller Gmbh
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    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B04B1/2008—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl with an abrasion-resistant conveyor or drum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G11/00—Chutes
    • B65G11/16—Interior surfaces; Linings
    • B65G11/166—Interior surfaces; Linings for bulk
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G19/00—Conveyors comprising an impeller or a series of impellers carried by an endless traction element and arranged to move articles or materials over a supporting surface or underlying material, e.g. endless scraper conveyors
    • B65G19/18—Details
    • B65G19/28—Troughs, channels, or conduits
    • B65G19/285—Troughs, channels, or conduits with detachable or replaceable parts, e.g. replaceable wear channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2207/00—Indexing codes relating to constructional details, configuration and additional features of a handling device, e.g. Conveyors
    • B65G2207/48—Wear protection or indication features

Definitions

  • the invention relates to a wear-resistant component in the form of a plate made of hard metal, ceramic or the like, which has means for its attachment to a carrier to be protected.
  • wear-resistant inserts or plates of sintered cemented carbide, ceramic or the like in order to protect the surface of a carrier which is exposed to very strong frictional stresses against premature wear.
  • Examples include screw centrifuges for separating solid-liquid mixtures in which the abrasive materials contained in the solids cause high wear on the screw flights, the rotor inner surface or the discharge openings.
  • the subject of DE 43 17 743 is a solid bowl screw centrifuge, the drum inner surface is protected by glued wear plates.
  • the invention has for its object to provide a wear protection element of the type outlined at the outset, the fastening means are designed so that the dangers described in terms of harmful stresses, deformations or material interference are avoided in the fixation on the carrier.
  • the fastening means consist of a engaging in a receiving bore of the carrier, cylindrical bolts, which is placed with a bore on a cylindrical centering projection on the rear side of the plate to the support to the system and soldered thereto.
  • the annular soldering of the bolt on the cylindrical centering projection of the plate results on the one hand an optimized solder pad with low solder consumption and on the other hand, an accurate positioning of the parts to be joined together without additional aids.
  • a significant advantage is further that the difference in the coefficient of thermal expansion between the hard metal plate and the soldered bolt when cooling the solder joint leads mainly only to compressive stresses in the plate; The reason for this advantage is that carbide or ceramic can absorb very high compressive stresses, but only low tensile stresses.
  • the bolt is designed as a hollow rivet whose end facing away from the back of the plate after a conical widening positively engages in a flared seat at the end of the receiving bore of the carrier.
  • FIG. 1 shows the schematic partial view of a screw spiral of a centrifuge with on
  • FIG. 3 shows an enlarged view of a section according to detail III of Figure 2
  • FIG. 4 shows a variant of FIG. 2
  • Figure 5 shows the view of a further possible use of the wear protection elements on a
  • FIG. 7 is a plan view of the wear plate of FIGS. 5 and 6;
  • Figure 8 shows a cross section through a scraper plate with an attached thereto
  • Figure 9 shows the view of another application example for wear contactor larger
  • FIG. 10 shows a section in the plane X-X of FIG. 9,
  • Wear protection plate on a support to be protected is a support to be protected.
  • FIGS 1 to 3 show a first embodiment according to the invention, in which wear-resistant components 12 are mounted in the form of plates 14 made of hard metal or ceramic on a support to be protected 10, for example, the screw helix a decanter centrifuge in the region of the radially outer edge.
  • each plate 14 on the carrier 10 is a cylindrical in the initial state pin 16, which is designed here as a hollow rivet 18.
  • the hollow rivet 18 is placed with its bore 20 on a cylindrical centering projection 22 which projects from the voltage applied to the carrier 10 back 24 of the plate 14.
  • the rear side 24 of the plate 14 is additionally connected via an adhesive layer 28 to the carrier 10.
  • the adhesive layer 28 has the task above all to compensate for surface irregularities between the back 24 of the plate 14 and the opposite surface of the carrier 10, which is particularly important because the generally made of sintered hard metal plate 14 is protected against non-uniform compressive stresses due to surface inaccuracies must become.
  • annular receiving seat 30 is incorporated, which is the peripheral region the hollow rivet 18 encloses and can absorb excess solder and / or adhesive material.
  • the positive fixation of the wear-resistant plate 14 on the carrier 10 is, as shown in Figures 2 and 3, produced by the fact that the remote from the back 24 of the plate 14 end 32 of the rivet 18 is flared so that it widened in the corresponding conical Seat 34 engages the end of Aumahmebohrung the carrier 10.
  • the described attachment of the plate 14 on the carrier 10 can be easily solved if necessary, for example after a predetermined period of use.
  • a chip removing removal of the flared end 32 of the rivet 18 is sufficient so that subsequently the plate 14 can be removed and replaced by a new plate 14.
  • the carrier 10 to be protected is therefore available for further use without any changes.
  • Figure 4 shows a variant of Figure 2, according to which the wear-resistant plate 14 is not attached directly to the carrier 10, but on a support plate 10 ', which is secured to the support 10 to be protected by welds 36.
  • FIGS 5 to 7 show a further possible application, in which the wear-resistant, here trapezoidal plates 14 are mounted in the manner detailed above, on a support 10, which is here a wear plate.
  • FIG. 8 indicates the possibility of using a scraper plate 10 "as carrier 10, which is provided with wear-resistant plates 14 on its outer edge.
  • FIGS. 9 and 10 Another possibility is shown in FIGS. 9 and 10, in which the carrier 10 to be protected is covered over its entire surface with hexagonal, wear-resistant plates 14.
  • the bolt 16 for fixing the wear-resistant plate 14 on the support 10 is not formed as a rivet, but as a threaded bolt 16 ', on its remote from the back of the plate 14 threaded end 40, a nut 42 is screwed.
  • the attachment of the threaded bolt 16 ' takes place here also via a soldering 26 between the blind bore 20' of the threaded bolt 16 'and the centering projection 22 of the plate fourteenth
  • the bolt 16 is designed as a solid rivet 18 'whose end projecting beyond the carrier 10 forms a rivet head 44 after riveting.
  • FIG. 13 shows a further possibility according to which the bolt 16 with its end projecting beyond the plate 10 is connected to the latter via a weld seam 46.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Das verschleißfeste Bauteil in Form einer Platte (14) aus Hartmetall, Keramik oder dergleichen hat Mittel zur Befestigung an einem zu schützenden Träger (10). Diese Befestigungsmittel bestehen aus einem in eine Aufnahmebohrung des Trägers (10) eingreifenden, zylindrischen Bolzen (16), der mit einer Bohrung (20) auf einen zylindrischen Zentriervorsprung (22) an der am Träger (10) zur Anlage kommenden Rückseite (24) der Platte (14) aufgesetzt und mit diesem verlötet ist.

Description

Verschleißschutzelement
Die Erfindung betrifft ein verschleißfestes Bauteil in Form einer Platte aus Hartmetall, Keramik oder dergleichen, die Mittel zu ihrer Befestigung an einem zu schützenden Träger aufweist.
Im Maschinen- und Werkzeugbau ist es bekannt, verschleißfeste Einsätze oder Platten aus gesintertem Hartmetall, Keramik oder dergleichen zu verwenden, um die Fläche eines Trägers, die sehr starken Reibbeanspruchungen ausgesetzt ist, gegen vorzeitig Abnutzung zu schützen. Beispiele hierfür sind etwa Schneckenzentrifugen zum Trennen von Feststoff- Flüssigkeitsgemischen, bei denen die in den Feststoffen enthaltenen, abrasiven Materialien einen hohen Verschleiß an den Schneckenwendeln, der Rotorinnenfläche oder den Austragsöffnungen verursachen.
So ist es beispielsweise aus DE 41 05 412 bekannt, die Öffnungen für den Feststoffaustrag schräg in die Trommelwandung der Zentrifuge einzuarbeiten und mit einem verschleißfesten Werkstoff auszukleiden. Die Verschleiß schutzbeschichtung kann dabei durch Auftrag- schweißung angebracht werden.
Gegenstand der DE 43 17 743 ist eine Vollmantel- Schneckenzentrifuge, deren Trommelinnenfläche durch aufgeklebte Verschleißplättchen geschützt ist.
In der EP 48 733 B2 ist eine Förderzentrifuge beschrieben und dargestellt, bei der die Außenränder der Schnecke durch Verschleißschutzplättchen geschützt sind, die über eine Schwalbenschwanzverbindung formschlüssig an den Schneckenwendeln befestigt sind. Zusätzlich kann eine kraftschlüssige Verbindung mittels eines Klebers vorgesehen sein.
Bei einer Befestigung der Verschleißschutzelemente über eine ausschließliche Formschlussverbindung, beispielsweise Schwalbenschwanzverbindung, lässt sich keine ausreichende Fixierung erreichen, da bei größeren mechanischen Beanspruchungen Verschiebungen der Verschleißschutzplatten relativ zum Träger nicht zu vermeiden sind. Bei einer nur kraftschlüssigen Befestigung von Verschleiß Schutzelementen mittels eines Klebers ist die Haftwirkung in vielen Fällen unzureichend, so daß sich im rauhen Betrieb die Plättchen von dem Träger lösen können. Dagegen bewirkt eine Schweißverbindung zwischen Verschleißschutzplatten aus Metall und dem Träger zwar eine sehr stabile Befestigung, hat jedoch den Nachteil, daß die beim Schweißen auftretenden, hohen Temperaturen sowohl das Verschleißschutzelement als auch den Träger durch auftretende Spannungen oder Verformungen beschädigen können. Selbst bei einer flächenhaften Verlötung von Hartmetallplättchen auf dem Träger, bei der die notwendigen Temperaturen niedriger als beim Schweißen sind, treten noch Zugspannungen auf, die für das Hartmetall schädlich sind, da dieses nur geringe Zugspannungen aufnehmen kann. Derartige Zugspannungen werden noch verstärkt bei einer höheren Erstarrungstemperatur des Lotes, einer größeren Lötfläche oder einem größeren Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Hartmetall und Träger. Hinzu kommt, daß mit steigender Härte des Hartmetalls dessen Empfindlichkeit gegen Zugspannungen noch mehr zunimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verschleiß Schutzelement der eingangs umrissenen Bauart zur Verfügung zu stellen, dessen Befestigungsmittel so ausgebildet sind, daß bei der Fixierung am Träger die geschilderten Gefahren hinsichtlich schädlicher Spannungen, Verformungen oder Materialbeeinflussung vermieden werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Befestigungsmittel aus einem in eine Aufnahmebohrung des Träger eingreifenden, zylindrischen Bolzen bestehen, der mit einer Bohrung auf einen zylindrischen Zentriervorsprung an der am Träger zur Anlage kommenden Rückseite der Platte aufgesetzt und mit diesem verlötet ist. Die ringförmige Verlötung des Bolzens auf dem zylindrischen Zentriervorsprung der Platte ergibt einerseits eine optimierte Lötfläche mit geringem Lotverbrauch und andererseits eine genaue Positionierung der miteinander zu verbindenden Teile ohne zusätzliche Hilfsmittel. Ein wesentlicher Vorteil besteht ferner darin, daß der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen der Platte aus Hartmetall und dem angelöteten Bolzen beim Erkalten der Lötverbindung überwiegend lediglich zu Druckspannungen in der Platte führt; der Grund für diesen Vorteil besteht darin, daß Hartmetall oder Keramik sehr hohe Druckspannungen, aber nur geringe Zugspannungen aufnehmen kann. Wie bereits erwähnt, nimmt bei steigender Härte des Hartmetalls die Empfindlichkeit gegen Zugspannungen zu, so daß bei Verwendung von Hartmetallplatten mit angelötetem Bolzen eine höhere Sicherheit gegen Hartmetallbruch infolge Lötspannung erreicht wird. Daraus folgt, daß bei gleicher Betriebssicherheit verschleißfestere Hartmetalle eingesetzt werden können.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Bolzen als Hohlniet ausgebildet, dessen von der Rückseite der Platte abgewandtes Ende nach konischer Aufweitung formschlüssig in einen konisch erweiterten Sitz am Ende der Aufnahmebohrung des Träger eingreift. Das bedeutet, daß durch die Nietverbindung im Gegensatz zu einer Schweiß- oder Lötverbindung keine Wärme in das zu schützende Bauteil eingebracht wird, wodurch zusätzliche Spannungen oder Verformungen vermieden werden. Hinzu kommt, daß das plattenförmige Verschleißschutzelement sehr einfach an dem zu schützenden Bauteil befestigt werden kann und daß es nach Erreichen der Gebrauchsdauer einfach auszutauschen ist. Beim Austausch der Platte aus Hartmetall, Keramik oder dergleichen muß im Gegensatz zum Ablöten keine hohe Wärmeenergie eingebracht werden; ferner sind keine größeren Schleifarbeiten erforderlich, wie das beim Abschleifen von Schweißnähten der Fall ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 die schematische Teilansicht einer Schneckenwendel einer Zentrifuge mit am
Außenumfang befestigten, verschleißfesten Platten,
Figur 2 einen Schnitt in der Ebene II-II der Figur 1 ,
Figur 3 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt gemäß Detail III der Figur 2, Figur 4 eine Variante der Figur 2,
Figur 5 die Ansicht einer weiteren Einsatzmöglichkeit der Verschleißschutzelemente an einer
Verschleißplatte,
Figur 6 einen Schnitt in der Ebene VI-VI der Figur 5,
Figur 7 eine Draufsicht auf die Verschleißplatte der Figuren 5 und 6,
Figur 8 einen Querschnitt durch eine Schaberplatte mit einem daran angebrachten
Verschleißschutzelement gemäß der Erfindung,
Figur 9 die Ansicht eines weiteren Anwendungsbeispiels zum Verschleiß schütz größerer
Flächen,
Figur 10 einen Schnitt in der Ebene X-X der Figur 9,
Figuren 11, 12 und 13 drei weitere Varianten der Befestigungsmöglichkeit einer
Verschleißschutzplatte an einem zu schützenden Träger.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, bei dem an einem zu schützenden Träger 10, beispielsweise der Schneckenwendel einer Dekantierzentrifuge, im Bereich des radial äußeren Randes verschleißfeste Bauteile 12 in Form von Platten 14 aus Hartmetall oder Keramik angebracht sind. Zur Befestigung jeder Platte 14 am Träger 10 dient ein im Ausgangszustand zylindrischer Bolzen 16, der hier als Hohlniet 18 ausgebildet ist. Der Hohlniet 18 ist mit seiner Bohrung 20 auf einen zylindrischen Zentriervorsprung 22 aufgesetzt, der von der am Träger 10 anliegenden Rückseite 24 der Platte 14 absteht. Die dauerhafte Verbindung zwischen dem Hohlniet 18 und dem Träger 14 erfolgt über eine ringförmige Lötung 26 im Bereich des Zentriervorsprungs 22.
Die Rückseite 24 der Platte 14 ist zusätzlich über eine Kleberschicht 28 mit dem Träger 10 verbunden. Die Kleberschicht 28 hat dabei vor allem die Aufgabe, Oberflächenunebenheiten zwischen der Rückseite 24 der Platte 14 und der gegenüberliegenden Fläche des Trägers 10 auszugleichen, was insbesondere deshalb wichtig ist, weil die im allgemeinen aus gesintertem Hartmetall bestehende Platte 14 vor ungleichförmigen Druckbeanspruchungen aufgrund von Flächenungenauigkeiten geschützt werden muß.
Wie in Figur 3 weiter gezeigt, ist in die Fläche des Trägers 10, die der Rückseite 24 der Platte 14 gegenüberliegt, ein ringförmiger Aufnahmesitz 30 eingearbeitet, der den Umfangsbereich des Hohlniets 18 umschließt und überschüssiges Lot- und/oder Klebermaterial aufnehmen kann.
Die formschlüssige Fixierung der verschleißfesten Platte 14 am Träger 10 wird, wie die Figuren 2 und 3 zeigen, dadurch hergestellt, daß das von der Rückseite 24 der Platte 14 abgewandte Ende 32 des Hohlniets 18 konisch aufgeweitet wird, so daß es in den entsprechend konisch erweiterten Sitz 34 am Ende der Aumahmebohrung des Trägers 10 eingreift.
Die geschilderte Befestigung der Platte 14 am Träger 10 kann bei Bedarf leicht gelöst werden, etwa nach Ablauf einer vorbestimmten Gebrauchsdauer. Hierzu genügt eine spanabhebende Entfernung des konisch erweiterten Endes 32 des Hohlniets 18, so daß anschließend die Platte 14 abgenommen und durch eine neue Platte 14 ersetzt werden kann. Der zu schützende Träger 10 steht damit ohne Änderungen für die Weiterverwendung zur Verfügung.
Figur 4 zeigt eine Variante der Figur 2, gemäß welcher die verschleißfeste Platte 14 nicht unmittelbar am Träger 10 befestigt ist, sondern an einer Trägerplatte 10', die an dem zu schützenden Träger 10 durch Schweißnähte 36 befestigt ist.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen eine weitere Anwendungsmöglichkeit, bei der die verschleißfesten, hier trapezförmigen Platten 14 in der oben ausführlich erläuterten Art und Weise flächendeckend an einem Träger 10 angebracht sind, der hier eine Verschleißplatte ist.
In Figur 8 ist die Möglichkeit angedeutet, als Träger 10 eine eine Schaberplatte 10" zu verwenden, die an ihrem Außenrand mit verschleißfesten Platten 14 bestückt ist.
Eine weitere Möglichkeit ist in den Figuren 9 und 10 gezeigt, bei der der zu schützende Träger 10 ganzflächig mit sechseckigen, verschleißfesten Platten 14 abgedeckt ist.
Im Beispiel der Figur 11 ist der Bolzen 16 zur Befestigung der verschleißfesten Platte 14 auf dem Träger 10 nicht als Hohlniet ausgebildet, sondern als Gewindebolzen 16', auf dessen von der Rückseite der Platte 14 abgewandtes Gewindeende 40 eine Mutter 42 aufgeschraubt ist. Die Befestigung des Gewindebolzens 16' erfolgt auch hier über eine Lötung 26 zwischen der Sackbohrung 20' des Gewindebolzens 16' und dem Zentriervorsprung 22 der Platte 14.
Bei der in Figur 12 gezeigten Variante der Figur 11 ist der Bolzen 16 als Vollniet 18' ausgebildet, dessen über den Träger 10 vorspringendes Ende nach der Vernietung einen Nietkopf 44 bildet.
Figur 13 zeigt eine weitere Möglichkeit, gemäß welcher der Bolzen 16 mit seinem über die Platte 10 vorstehenden Ende mit dieser über eine Schweißnaht 46 verbunden ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verschleißfestes Bauteil in Form einer Platte aus Hartmetall, Keramik oder dergleichen, die Mittel zu ihrer Befestigung an einem zu schützenden Träger aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel aus einem in eine Aumahmebohrung des Trägers (10) eingreifenden, zylindrischen Bolzen (16) bestehen, der mit einer Bohrung (20) auf einen zylindrischen Zentriervorsprung (22) an der am Träger (10) zur Anlage kommenden Rückseite (24) der Platte (14) aufgesetzt und mit diesem verlötet ist.
2. Verschleißfestes Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (16) als Hohlniet (18) ausgebildet ist, dessen von der Rückseite (24) der Platte (14) abgewandtes Ende (32) nach konischer Aufweitung formschlüssig in einen konisch erweiterten Sitz (34) am Ende der Aufnahmebohrung des Trägers (10) eingreift.
3. Verschleißfestes Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (16) als Vollniet (18') ausgebildet ist, dessen von der Rückseite (24) der Platte (14) abgewandtes Ende (32) über einen erweiterten Nietkopf (44) am Träger (10) fixierbar ist.
4. Verschleißfestes Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (16) als Gewindebolzen (16') ausgebildet ist, auf dessen von der Rückseite (24) der Platte (14) abgewandtes Gewindeende (40) eine Mutter (42) zur Fixierung am Träger (10) aufschraubbar ist.
5. Verschleißfestes Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (16) an seinem von der Rückseite (24) der Platte (14) abgewandten, über die Aufnahmebohrung vorstehende Ende mit dem Träger (10) verschweißbar ist.
6. Verschleißfestes Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite (24) der Platte (14) über eine als Füller wirkende Kleber schicht (28) an dem Träger (10) anliegt.
7. Verschleißfestes Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die der Rückseite (24) der Platte (14) gegenüberliegende Fläche des Trägers (10) ein den Umfangs- bereich des Bolzens (16) umschließender, ringförmiger Aufhahmesitz (30) für überschüssiges Lot- und/oder Klebermaterial eingearbeitet ist.
8. Verschleißfestes Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Zentrifuge.
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